【正文】 的延時(shí)，構(gòu)成音樂(lè)。 2247。 fr 例如：設(shè) K＝ 65536， fi＝ 1MHz，求低音 DO（ 261Hz）、中音 DO（ 523Hz）、高音 DO（ 1046Hz）的計(jì)數(shù)值。 fr。就可在 P3^7 引腳上得到此頻率的脈沖。可以利用不同的頻率的組合，來(lái)構(gòu)成所想要的音樂(lè)，而對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生不同的頻率則非常方便。依據(jù)不同的按鍵，數(shù)碼管會(huì)依次顯示從 1 到 F。 驅(qū)動(dòng)方式：要使數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式可分為以下兩種： ① 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)發(fā)光二極管都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或 者使用如 BCD碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 按鍵子程序流程圖如下： 9 K1鍵按下數(shù)碼管顯示0并播放DO的低音K2鍵按下數(shù)碼管顯示1并播放re的低音K3鍵按下數(shù)碼管顯示2并播放mi的低音K4鍵按下數(shù)碼管顯示3并播放fa的低音K5鍵按下數(shù)碼管顯示4并播放so的低音K6鍵按下 數(shù)碼管顯示5并播放la的低音K7鍵按下 數(shù)碼管顯示6并播放si的低音K8鍵按下 數(shù)碼管顯示7并播放do的中音 按 鍵 流 程 子 程 序 圖 （ a ） 10 K 9 鍵 按 下數(shù) 碼 管 顯 示 8 并 播 放 f a 的中 音K 1 0 鍵 按 下數(shù) 碼 管 顯 示 9 并 播 放 s o 的中 音K 1 1 鍵 按 下數(shù) 碼 管 顯 示 A 并 播 放 l a 的 中音K 1 2 鍵 按 下數(shù) 碼 管 顯 示 b 并 播 放 s i 的 中音K 1 3 鍵 按 下數(shù) 碼 管 顯 示 c 并 播 放 d o 的 高音K 1 4 鍵 按 下 數(shù) 碼 管 顯 示 d 并 播 放 r e 的 高 音K 1 5 鍵 按 下 數(shù) 碼 管 顯 示 e 并 播 放 m i 的 高 音K 1 6 鍵 按 下 數(shù) 碼 管 顯 示 f 并 播 放 f a 的 高 音K 1 7 按 下單 片 機(jī) 處 于 彈 奏 模 式K 1 8 按 下單 片 機(jī) 處 于 演 唱 模 式 圖 25 按鍵流程子程序圖（ b） 數(shù)碼管工作原理及電路圖 共陽(yáng)數(shù)碼管應(yīng)將公共極接到 +5V，共 7 個(gè)發(fā)光二極管組成。行掃描法的基本思想是，由程序?qū)︽I盤(pán)逐行掃描，通過(guò)檢測(cè)到的列輸出狀態(tài)來(lái)確定閉合鍵，為此需要設(shè)置入口、輸出口一個(gè)，該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用。去抖問(wèn)題可通過(guò)軟件延時(shí)或硬件電路解決。 鍵盤(pán)接口必須具有的 4 個(gè)基本功能。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，可進(jìn)入確定具體哪個(gè)鍵閉合的過(guò)程。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1R21 0 kR31 0 kR41 0 kR51 0 kR61 0 kR71 0 kR81 0 kR91 0 k 圖 24 鍵盤(pán)電路圖 鍵盤(pán)掃描模塊的工作原理 確定矩陣式鍵盤(pán)上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。通過(guò)單片機(jī)查表得出數(shù)碼管顯示編碼，傳送給數(shù)碼管顯示，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵與顯示程序的一致性。1位顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管 a~g 控制七個(gè)筆畫(huà)（段） 6 的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫(huà)式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開(kāi)頭有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。 LED 是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 RST：復(fù)位輸入。 P3 口 ： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1 口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 主要性能：與 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器、1000 次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz 、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32 個(gè)可編程 I/O 口線 、三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，鍵盤(pán)掃描 AT89S51 數(shù)碼管顯示 揚(yáng)聲器播放音樂(lè) 電源部分 4 看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 元件簡(jiǎn)介 AT89S51 功能特性： AT89S51 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。本設(shè)計(jì)具有 16 個(gè)音節(jié)的鍵盤(pán)，可以根據(jù)樂(lè)譜在鍵盤(pán)上進(jìn)行彈奏，音樂(lè)發(fā)生器會(huì)根據(jù)自己的彈奏，通過(guò)揚(yáng)聲器將音樂(lè)播放出來(lái)。比傳統(tǒng)音階范圍大，彈奏效果好。 通過(guò)分析各種軟件環(huán)境，硬件仿真環(huán)境等均已經(jīng)具備。 設(shè)計(jì)目標(biāo) 由于本設(shè)計(jì)主要用于人們娛樂(lè)方面，因此在設(shè)計(jì)上盡量使其安全以及簡(jiǎn)單易操作。但該設(shè)計(jì)方案制作成本高且復(fù)雜?，F(xiàn)在，雖然單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)很普遍了，可是仍有許多可以用它來(lái)控制而未實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目，因此，單片機(jī)的應(yīng)用大有可以想象和拓展的空間。 雖然單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，但發(fā)展十分迅猛，在集成度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等全方位向更高水平發(fā)展。 隨著電子科技的快速發(fā)展，電子技術(shù)正在漸漸改善著人們的學(xué)習(xí)、生活、工作等各個(gè)方面，因此開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)希望能夠給人們多帶來(lái)一點(diǎn)生活上的樂(lè)趣。 本 設(shè)計(jì) 主要對(duì)使用單片機(jī)設(shè)計(jì) 多功能 電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機(jī)電子琴 系 統(tǒng)硬件組成。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)發(fā)生變革。它在現(xiàn)代音樂(lè)中扮演著非常重要的角色，形形色色的物品已經(jīng)表明單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的現(xiàn)代生活的一部分。在忙碌的生活中，我們總會(huì)抽空欣賞喜愛(ài)的歌曲，作為對(duì)精神的洗禮和心靈的升華。本論文設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易電子琴。本設(shè)計(jì)的 主要內(nèi)容是用 AT89S51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)多功能電子琴。因此，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 早 已 經(jīng) 成為高科技和工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來(lái)獲得 我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要的音樂(lè)。 由 于當(dāng)前市場(chǎng)上的 玩具需求量大 ， 其中電子琴就是一個(gè)很好的應(yīng)用方面。目前單片機(jī)已用于工業(yè)控制、機(jī)電一體化設(shè)備、儀器儀表、信號(hào)處理、現(xiàn)代兵器、交通能源、商用設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，隨著單片機(jī)性能的不斷提高，它的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。 2 1 方案論證 控制模塊選擇方案 方案一：用可控硅制作電子琴。 方案二： 采用 AT89C51 單片機(jī)進(jìn)行控制，由于 AT89C51 不具備 ISP 功能， 因此 Atmel 公司已經(jīng)停產(chǎn)在市面上已經(jīng)不常見(jiàn)，況且其 ROM 只有 4K在系統(tǒng)將來(lái)升級(jí)方面沒(méi)有潛力。其次，在這次設(shè)計(jì)可行性上進(jìn)行分析如下： 經(jīng)濟(jì)可行性： 所謂經(jīng)濟(jì)可行性，即在這次設(shè)計(jì)上需要投入資金的多少，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)是沒(méi)有項(xiàng)目資金，沒(méi)有開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)，因此在經(jīng)濟(jì)上必須能夠承受，比較理想化的項(xiàng)目對(duì)于我們畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是不可行的。 綜上所述，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)已經(jīng)明確，在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)上均可行，因此本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是完全可行的。而且還有兩個(gè)額外的按鍵來(lái)控制單片機(jī)的工作方式 —— 播放和彈奏。由于本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)發(fā)生器是由演奏者通過(guò)鍵盤(pán)輸入彈奏樂(lè)曲的，所以節(jié)拍由演奏者掌握，不由程序控制。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 引腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位 地址接收。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用 于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 LED 有單個(gè) LED 和八段 LED 之分，也有共陰和共陽(yáng)兩種。 此外，要畫(huà)出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)行正確的字型段碼編碼。 各功能模塊原理圖 和工作原理 AT89S51 模塊電路原理圖 單片機(jī)主程序模塊通過(guò)對(duì)鍵盤(pán)掃描程序信號(hào)的讀取，在通過(guò)對(duì)應(yīng)的表，取出數(shù)碼管顯示編碼和定時(shí)器初始值以產(chǎn)生不同的聲音信號(hào)。 行掃描法 行掃描法又稱(chēng)為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵 識(shí)別方法，其工作原理如下： 判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下 將全部行線置低電平，然后檢測(cè)列線的狀 態(tài)。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。 1） 去抖動(dòng) :每個(gè)按鍵在按下或松開(kāi)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的抖動(dòng)。 2） 防串鍵：防串鍵是為了解決多個(gè)鍵同時(shí)按下或者前一按鍵沒(méi)有釋放又有 8 新的按鍵按下時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題。線反轉(zhuǎn)法的基本思想是通過(guò)行列顛倒兩次掃描來(lái)識(shí) 別閉合鍵，為此需要提供兩個(gè)可編程的雙向輸入 /輸出 端口 。當(dāng)某一字段發(fā)光二 11 極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，編程簡(jiǎn)單，顯示亮度較高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多。 對(duì)應(yīng)調(diào)用函數(shù)如下： void Display(unsigned char m) //定義數(shù)碼管顯示函數(shù) { P2=DSY_CODE[Song[k][Tone_Index]] 。在獲得所需要的音拍時(shí)，可以利用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，所以我們只要把一首歌曲的音階所對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。利用 AT89S51 的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（即 MODE1）下，改變計(jì)數(shù)值 TH0 及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法來(lái)產(chǎn)生不同音階。 在式中 ,N 是計(jì)數(shù)值； fi 是機(jī)器頻率； fr 是想要產(chǎn)生的頻率。 T＝ 65541－ N＝ 65536－ fi247。 fr＝ 65536－500000/fr 低音 DO： T＝ 65536 － 500000/262＝ 63628 中音 DO： T＝ 65536－ 500000/523＝ 64580 高音 DO： T＝ 65536－ 500000/1046＝ 65058 13 音頻模塊電路原理圖 單片機(jī)接受到彈奏者的指示，通過(guò)喇叭播放出 來(lái)。 音樂(lè)的播放要進(jìn)行音符的識(shí)別和準(zhǔn)確 調(diào)用，音符的自然頻率是固定的，我們可以根據(jù)自然頻率計(jì)算出其半周期，由此計(jì)算出單片機(jī)在 12MHz 下的定時(shí)初值。 for(t1 = 0。 t2++)。 音樂(lè)播放函數(shù)的定義需要一