单片机课程设计简易电子琴共有 0 条回复件

ad*** · 发表于 2010-5-28 21:47:37

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课程设计报告书
课程名称：单片机原理及应用技术
课题名称：简易电子琴
专业：
班级：
学号：
姓名：
成绩：
2009年6 月17日
设计任务书
一、设计任务
1、功能及技术指标要求：
设计一简易电子琴，按下不同按键，能够发出不同的声音。
2.设计内容：
通过每个按键的控制使单片机系统输出不同频率的脉冲，经过扬声器发出不同频率音调。
硬件设计：SD接单片机系统某一口线（如P1.0），利用P1.0输出不同频率的脉冲通过扬声器发出不同频率音调。
软件实现：根据功能需求与电路结构编写程序，然后将该程序编译与链接，以生成*.HEX文件。通过程序编译器写入单片机，调试运行。
二、设计方案及工作原理
原理
1.音乐产生原理及硬件设计
由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来苞生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来苞生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T=216--5﹡105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示：
按键
音阶
参数
S1
中音do
108
S2
中音re
102
S3
中音mi
91
S4
中音fa
86
S5
中音so
77
S6
中音la
68
S7
中音xi
61
S8
高音do
57

目录
第一章、系统设计要求和解决方案
第二章、硬件实现
第三章、软件实现
第四章、实现的功能
第五章、缺点及可能的解决方法
第六章、心得体会
附录一、参考文献
附录二、硬件原理图
附录三、程序流程图

第一章系统设计要求和解决方案
系统功能介绍
利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另一音调的声音。
具体过程：当系统扫描到键盘上有键子被按下，则快速检测出是那一个键子，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启用中断系统，前面键的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音。
设计要求：
1. 根据课题的设计内容，正确设计电路原理图。
2 . 合理排布电路元器件，正确焊接硬件电路板。
3. 正确设计程序流程图，正确编写软件程序，设计的软件程序能够在调试好的硬件电路上正常运行。
4. 写出相应的程序，得到相应的结果。
第二章硬件实现
1 电路框图
硬件电路由键盘电路、8051单片机、8255扩展电路和扬声器发声电路组
具体框图见图2-1。
图2-1 硬件电路框图
主要元器件介绍
89CS51:
89C51单片机管脚图
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复傲除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制异技术制异，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
1．主要特性：
与MCS-51 兼容
4K字节可编程闪烁存储器
寿命：1000写/擦循环
数据保留时间：10年
全静态工作：0Hz-24Hz
三级程序存储器锁定
128*8位内部RAM
32可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
5个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片内振荡器和时钟电路
2．管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储仆夫16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3．振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
4．芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来玩成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
5.结构特点：
8位CPU；
片内振荡器和时钟电路；
32根I/O线；
外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K；
2个16位的定时器/计数器；
5个中断源，两个中断优先级；
全双工串行口；
布而处理器；
第三章软件实现
/*ch9-1.c-简易电子琴实验*/
#include //包含reg51.h文件
Sbit speaker=P1^0; //声明喇叭位置
Unsigned char keys; //声明变量
/*声明音阶数组-- Do Re Mi Fa So La Si Do# */
unsigned char tone[]={108102918677686157};
void sound(unsigned char); //声明发声函数
void delay8us(unsigned char); //声明延迟函数
//====主程序==================================================
main() //主程序开始
{P2=0xff; //将Port2规划成输入口
while(1) //while循环
{ keys=~P2; //读取按钮
switch(keys) //判断
{ case 0x01:sound(0);break; //按下S1 发 Do 音
case 0x02:sound(1);break; //按下S2，发 Re 音
case 0x04:sound(2);break; //按下S3，发 Mi 音
case 0x08:sound(3);break; //按下S4，发 Fa 音
case 0x10:sound(4);break; //按下S5，发 So 音
case 0x20:sound(5);break; //按下S6，发 La 音 case 0x40:sound(6);break; //按下S7，发 Si 音
case 0x80:sound(7);break; //按下S8，发 Do#音
}
} //while循环结束
} //主程序结束
//====发声函数============================================
void sound(unsigned char x) //发声函数开始
{char i; //声明变量
for(i=0;i

详细内容见附件

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