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正文內(nèi)容

課程設(shè)計論文-基于at89c52單片機的簡易電子琴設(shè)計(編輯修改稿)

2024-12-22 17:37 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 此提供給 LED 顯示器的顯示段碼為 1 個字節(jié)。 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 9 圖 數(shù)碼管電 路 按鍵部分設(shè)計 操作鍵設(shè)計 常用的按鍵有三種:機械觸點式按鍵、導(dǎo)電橡膠式和柔性按鍵(又稱觸摸式鍵盤)。 機械觸點式按鍵是利用 機械 彈性使鍵復(fù)位,手感明顯,連線清晰,工藝簡單,適合單件制造。但是觸點處易侵入灰塵而導(dǎo)致接觸不良,體積相對較大。 導(dǎo)電橡膠按鍵是利用橡膠的彈性來復(fù)位,通過壓制的方法把面板上所有的按鍵制成一塊,體積小,裝配方便,適合批量生產(chǎn)。但是時間長了,橡膠老化而使彈力下降,同時易侵入灰塵。 柔性按鍵是近年來迅速發(fā)展的一種新型按鍵,可以分為凸球型和平面型兩種 。柔性按鍵最大特點是防塵、防潮、耐蝕,外形美觀,裝嵌方便。而且外形和面板的布局、色彩、鍵距可按照整機的要求來設(shè)計。 但是由于客觀條件與經(jīng)濟能力有限,本系統(tǒng)采用機械觸點式按鍵。 鍵盤設(shè)計 鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵的部件,它能實現(xiàn)向計算機輸入數(shù)據(jù),傳送命令等功能,是人工干預(yù)計算機的主要手段。 鍵盤可以分為 2類:獨立連接式鍵盤和矩陣式鍵盤。 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 10 (1)矩陣式鍵盤 單片機系統(tǒng)中,若按鍵較多時,通常采用矩陣式(也稱行列式)鍵盤。矩陣式鍵盤由行線和列線組成,按鍵位于行、列線的交叉點上。顯然,在按鍵數(shù)量較多 時,矩陣式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O口。 矩陣式鍵盤中,行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端,行線通過上拉電阻接到 +5V 上.當(dāng)無鍵按下時,行線處于高電平狀態(tài);當(dāng)有鍵按下時,行、列線將導(dǎo)通,此時,行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。 (2)獨立連接式鍵盤 獨立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路,其特點是每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線,每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。獨立式按鍵電路配置靈活,軟件結(jié)構(gòu)簡單,但每個按鍵必須占用一根 I/O 口線, 然而 ,在按鍵較 多時, I/O 口線浪費較大,不宜采用。 獨立式按鍵軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)。先逐位查詢每根 I/O 口線的輸入狀態(tài),如某一根 I/O 口線輸入為低電平,則可確認該 I/O 口線所對應(yīng)的按鍵已按下,然后,再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。 由于本程序較為簡單,為了使用方便及節(jié)省資源,選擇獨立式鍵盤。下圖為獨立式鍵盤電路圖: 圖 獨立式鍵盤電路圖 去抖動 鍵盤編程 中 主要考慮去抖動 的 問題 。 當(dāng)測試表明有鍵被按下之后,緊接著就進行去抖動處理。因為鍵是機械開關(guān)河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 11 結(jié)構(gòu),由于機械觸點的彈性及電壓突跳等原因,在觸點閉合或斷開的瞬間會出現(xiàn)電壓抖動。為保證鍵識別的準確,在電壓信號抖動的情況下不能進行行狀態(tài)輸入。為此需進行去抖動處理。去抖動有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是加去抖動電路,從根本上避免抖動的產(chǎn)生。軟件消抖,在第一次檢測到有鍵按下時,執(zhí)行一段延時程序之后 ,再檢測此按鍵,如果第二次檢測結(jié)果仍為按下狀態(tài), CPU 便確認此按鍵己按下,消除了抖動。 發(fā)音部分設(shè)計 如下圖所示,發(fā)音電路是由蜂鳴器、三極管、上拉電阻構(gòu)成。由三極管來驅(qū)動揚聲器發(fā)音的,同時加上拉電阻增強驅(qū)動電流,提高驅(qū)動能力。 圖 獨立式鍵盤電路圖 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 12 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)軟件的組成 ( 1)鍵盤掃描程序:檢測是否有按鍵按下,有按鍵按下則記錄按下鍵的鍵值,并跳轉(zhuǎn)至功能轉(zhuǎn)移程序;無按鍵按下,則返回鍵盤掃描程序繼續(xù)檢測。 ( 2)功能轉(zhuǎn)移程序:對檢測到的按鍵值進行判斷,是琴鍵則跳轉(zhuǎn)至琴鍵處理程序,是功能鍵則跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的功能程序,我們設(shè)計的功能程序有兩種,即音色調(diào)節(jié)功能和自動播放樂曲的功能。 ( 3)琴鍵處理程序:根據(jù)檢測到的按鍵值,查詢音調(diào)表,給計時器賦值,使發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音。 ( 4)自動播放歌曲程序:檢測到按鍵按下的是自動播放歌曲功能鍵后執(zhí)行該程序,電子琴會自動播放事先已經(jīng)存放的歌曲,歌曲播放完畢之后自動返回至鍵盤掃描程序,繼續(xù)等待是否有按鍵按下。 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 13 系統(tǒng)總體功能流程圖 開 始初 始 化 T 0自 動 播 放 鍵 按下鍵 盤 掃 描程 序b o + +音 階 鍵 按 下得 到 高 中 低 三種 方 式判 斷 P 0 口 輸入 , 設(shè) 定 鍵 值鍵 值 不 為 0根 據(jù) 7 個 鍵 值 和工 作 方 式 確 定T 0 值啟 動 T 0選 擇 數(shù) 碼 管 1 顯示 工 作 方 式選 擇 數(shù) 碼 管 2 顯示 7 個 音 調(diào) , 發(fā)出 對 應(yīng) 聲 音關(guān) 閉 聲 音播 放 內(nèi) 部 存儲 音 樂B o / 2 = = 0NYYNYN 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 14 圖 系統(tǒng)總體功能流程圖 參數(shù)計算 發(fā)音原理 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,即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間,每當(dāng)計時終止后就將 反相,然后重復(fù)計時再反相 。 就可在 。利用 AT89C51的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式( MODE1)下,改變計數(shù)值 TH0 及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階 。 計算舉例 例如,頻率為 523Hz,其周期 T= 1/523= 1912μs ,因此只要令計 數(shù)器計時956μs/1μs = 956,每計數(shù) 956 次時將 I/O 反相,就可得到中音 DO( 523Hz)。計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是: N= fi247。2247。fr , 式中, N 是計數(shù)值; fi 是機器頻率(晶體振蕩器為 12MHz 時,其頻率為 1MHz); fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計數(shù)初值 T 的求法如下: T= 65536- N= 65536- fi247。2247。fr 例如:設(shè) K= 65536, fi= 1MHz,求 中 音 DO( 261Hz) 。 T= 65536- N= 65536- fi247。2247。fr = 65536- 1000000247。2247。fr = 65536- 500000/fr, 中音 DO 的 T=65536- 500000/523= 64580。 計算結(jié)果 ( 1) 單片機 12MHZ 晶振,中音符與計數(shù) T0 相關(guān)的計數(shù)值如表所示 : 音符 頻率( HZ) 計數(shù)值( T 值) 音符 頻率( HZ) 計數(shù)值( T值) 低 1DO 262 63628 4FA 740 64860 1DO 277 63737 中 5SO 784 64898 低 2RE 294 63835 5SO 831 94934 2RE 311 63928 中 6LA 880 64968 低 3MI 330 64021 6LA 932 64994 低 4FA 349 64103 中 7SI 968 65030 4FA 370 64185 低 1DO 1046 65058 低 SO 392 64260 1DO 1109 65085 5SO 415 64331 高 2RE 1175 65110 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 15 低 6LA 440 64400 2RE 1245 65134 6LA 466 64463 高 3MI 1318 65157 低 7SI 494 64524 高 4FA 1397 65178 中 1DO 523 64580 4FA 1490 65198 1DO 554 64633 高 5SO 1568 65217 中 2RE 587 64633 5SO 1661 65235 2RE 622 64884 高 6LA 1760 65252 中 3MI 659 64732 6LA 1865 65268 中 4FA 698 64820 高 7SI 1967 65283 采用查表程序進行查表時,可以為這個音符建立一個表格,有助于 單片機 通過查表的
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