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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的電子琴系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(完整版)

  

【正文】 的組合,即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了, 當(dāng) 然對(duì)于 單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生不同的頻率非常方便,我們可以利用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 來(lái)產(chǎn) 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 生這樣方波頻率信號(hào),因 此,我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即 可。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦 除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 GND:接地。 P2 口 : P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 口緩沖器可接收,輸 出 4 個(gè) TTL 門電流,當(dāng) P2 口被寫 1 時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 輸入。作為輸入, 由于外部下拉為低電平, P3 口將輸出電流( ILL)這是由于上拉的緣故。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 /EA/VPP :當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) , 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器(OOOOHFFFFH), 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在掉電模式下,保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。具體的識(shí)別及編程方法如下所述。在確定某根行線位置為低電平后,再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。雙鍵鎖定,是 當(dāng) 有兩個(gè)或兩個(gè)以上的按鍵按下時(shí),只把最后釋放的鍵當(dāng)作有效鍵并青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼。 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管的分類 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管,八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多 一個(gè)發(fā)光二極管單元(多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示 );按能顯示多少個(gè)“ 8”可分為 1 位、2 位、 4 位等等數(shù)碼管;按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極 數(shù)碼管。 (1) 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng):靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 第 4 章 章軟件設(shè)計(jì) 整體程序處理流程圖 圖 41 整體程序處理流程圖 在電子琴開(kāi)始 工 作時(shí),系統(tǒng)默認(rèn)電子琴處于彈奏狀態(tài),歌曲選擇功能鍵的 目青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 的是賦予矩陣鍵盤第二功能,即對(duì)系統(tǒng)內(nèi)置的歌曲進(jìn)行選擇,在放歌時(shí)能且只能 通過(guò)彈奏 /停止鍵來(lái)結(jié)束放歌,選歌時(shí)必須先按下歌曲選擇功能鍵,在通過(guò)矩陣 鍵盤來(lái)選擇和切換曲目。 計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是: N=fi247。fr=65536—1000000247。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第 5 章 調(diào)試 Proteus 簡(jiǎn)介 Proteus(海神)的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng),可仿真各種電路和 IC,并支持單片機(jī),元件庫(kù)齊全,使用方便,是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、 連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案,通青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境( uVision)將這些部份組合在一起。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表達(dá)的音樂(lè)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 致 謝 能夠得以順利完成,是所有曾經(jīng)指導(dǎo)過(guò)我的老師,幫助過(guò)我的同學(xué),一直支 持著我的家人對(duì)我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。感謝你們,大學(xué)四年給我了那么多的幫助與鼓勵(lì),在我不開(kāi)心的時(shí)候,總能 讓我開(kāi)心起來(lái)。Oxf0)==Oxf0) return (0); scancode = Oxfe; while((scancodeamp。Oxf0)!=Oxf0) //延時(shí)后再判斷一次,去除抖動(dòng)影響 { key = getkey ( ); //調(diào)用鍵盤掃描函數(shù) switch (key) //根據(jù)獲取的按鍵位置得到 k 值 { case Ox11; k = 0; break; case Ox21; k = 1; break; case Ox41; k = 2; break; case Ox81; k = 3; break; case Ox12; k = 4; break; case Ox22; k = 5; break; case Ox42; 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 k = 6; break; case Ox82; k = 7; break; case Ox14; k = 8; break; case Ox24; k = 9; break; case Ox44; k = 10; break; case Ox84; k = 11; break; case Ox18; k = 12; break; case Ox28; k = 13; break; case Ox48; k = 14; break; case Ox88; k = 15; break; } if(FY==0) { /*根據(jù)所得的 k 值設(shè)定計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)初值 */ STH0 = tab[k]/256; STL0 = tab[k]%256; TR0 = 1; while ((P0amp。 /*返回特征字節(jié)碼,為 1 的位即對(duì)應(yīng)于行和列 */ return((~scancode)+(~tmpcode))。寢室 的好友,你們的天賦猶如上天恩賜,有了你們我的生活更加精彩。老師淵博的專業(yè)知識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),誨人不倦的高尚師德,樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。 其次 ,通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué) 習(xí) 到了很多軟件的使用。 2. 編譯和生成 hex 文件,如 圖 51 所示: 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 51 利用 KeiL 進(jìn)行編譯 3. 打開(kāi) Proteus,設(shè)計(jì)硬件電路 圖,如 圖 52 所示 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 52 硬件電路圖 4. 導(dǎo)入 Hex 文件如 圖 53 所示: 圖 53 導(dǎo)入 Hex 文件 將鼠標(biāo)置于電路圖中 AT89C51 器件上,右擊后再左擊,彈出 圖 53 中的對(duì)話框,在紅線框中導(dǎo)入 dzq. hex 文件。 ( 4)支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。其中 T0 用來(lái)產(chǎn)生音符頻率, T1 用來(lái)產(chǎn)生音拍。2247。 若要產(chǎn)生音頻脈沖,只要算出某一音頻的周期( 1/頻率),再將此周期除以 2,即為半周期的時(shí)間。通過(guò)分時(shí)輪流控制各 個(gè)數(shù)碼管的 COM 端,就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示,這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。共陰 極 數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。行掃描法的基本思想是,由程序?qū)︽I盤 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。所謂抖動(dòng)是指在識(shí)別被按鍵是必須避開(kāi)抖動(dòng)狀態(tài),只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開(kāi)狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無(wú)誤。只要有一列的電平為低,則表示鍵盤中有鍵被按下,而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。由此可見(jiàn), 在需要的鍵數(shù)比較多時(shí),采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。在芯片擦除操作中,代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。 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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止,置位無(wú)效。 ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在給出地址“ 1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì),當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí), P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時(shí), P0 口作為原碼輸入口,當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí), P0 輸出原碼,此時(shí) P0 外部必須被拉高。 AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供一種靈活性高且價(jià)廉的方案。通過(guò)這樣可 以不斷的彈奏音樂(lè)。 本系統(tǒng)分為兩個(gè)部分,一個(gè)是音樂(lè)另一個(gè)就是電子琴。 關(guān)于聲音的處理,使用單片 機(jī) C 語(yǔ)言,利用定時(shí)器來(lái)控制頻率,而每個(gè)音符的符號(hào)只是存在自 定義的表中。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能,現(xiàn)在 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 已能使用 單片機(jī)通過(guò)軟件(編程序)方法實(shí)現(xiàn)了。 單片機(jī)雖只是一個(gè)芯片,但從組成和功能上看,它已具有了微機(jī)系統(tǒng)的含義, 又稱微型處理部件 MCU (Micro Controller Unit),單片機(jī)商品名稱為微控制器單元。我們對(duì)于電子琴如何實(shí)現(xiàn)其功能,如音色選擇、聲音強(qiáng)弱控制、節(jié)拍器、自動(dòng)放音功能等等也很好奇 電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物,是一種新型的鍵盤樂(lè)器。 20 19- 20 17- 18 15- 16 13- 14 ≤ 12 設(shè)計(jì)質(zhì)量 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn);邏輯性強(qiáng);語(yǔ)言文字表準(zhǔn)確流暢;格式、圖、表規(guī)范;有一定的學(xué)術(shù)水平或?qū)嶋H價(jià)值 40 3740 3236 2831 2527 ≤ 24 創(chuàng)新能力 有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí);所做工作有較大突破;設(shè)計(jì)有獨(dú)到見(jiàn)解 15 15 1314 1112 10 ≤ 9 工作量 工作量飽滿;圓滿完成了任務(wù)書所規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)。 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 技術(shù)要求: ( 1) 、 使用 MSC51 系列單片機(jī)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì); ( 2) 、 使用 Proteus 設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路圖; ( 3) 、 使用矩陣鍵盤作為輸入,每鍵代表一個(gè)音符 。 進(jìn) 度 及 完 成 日 期 20xx 年 4 月 08 日 ~20xx 年 4 月 25 日:搜索論文資料及查閱參考文獻(xiàn),合理分析需求,學(xué)習(xí)單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)。 15 15 1314 1112 10 ≤ 9 總分 是否同意將該設(shè)計(jì)提交答辯:是( ) 否( ) 具體評(píng)閱及修改意見(jiàn): 評(píng)閱人: 年 月 日 注: A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)出設(shè)計(jì)各項(xiàng)目的具體得分,并填寫在相應(yīng)項(xiàng)目的評(píng)分欄中; 。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色,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,成為不可替代的一部分。 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。這種以軟件取代硬件并能提高 系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術(shù),稱之為微控制技術(shù)。具體要求如下: 1. 要求達(dá)到電子琴的基本功能,可以用彈奏出簡(jiǎn)單的樂(lè)曲。 音樂(lè)播放部分:樂(lè)音實(shí)際上是有固 定周期的信號(hào)。嵌入式電路,按鍵電路, LED 顯示電路和兩個(gè)功能鍵組成, 通過(guò)功能鍵可以選擇播放音樂(lè)。外形及引腳排列如 圖 31 所示。 P1 口: P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 XTAL2:來(lái)自反向振蕩器的輸出。 此外, AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些,識(shí)別也要復(fù)雜一些 ,列線通過(guò)電阻接正電源,并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端,而列線所接的 I/O口則作為輸入。若所有列線均為高電平,則鍵盤中無(wú)鍵按下。去抖問(wèn)題可通過(guò)軟件延時(shí)或硬件電路解決。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。共陰 極 數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線GND 上,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。在輪流顯示過(guò)程中,每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1? 2ms,由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng),盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮,但只要掃描的速度足夠快,給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù),不會(huì)有閃爍感,動(dòng)態(tài)顯示的效 果和靜態(tài)顯示是一樣的,能夠節(jié)省大量的 I/O 端口,而且功耗更低。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間,每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將 反相,然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。fr 例如 :設(shè) K=65536, fi =1MHz,求低音 DO (261Hz)、中音 D0 (523Hz)、 高
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