【正文】 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}, {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1} }。 //led2 端口定義uchar code DSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}。 //定義蜂鳴器端口sbit LED1=P1^0 。 //放音樂的參數(shù)uchar k, key。 bit FY=0。29附錄 1 系統(tǒng)硬件實(shí)物圖30附錄 2 系統(tǒng)電路原理圖及 PCB 圖31附錄 3 系統(tǒng)主要程序include include include include define uchar unsigned char //宏定義define uint unsigned int //宏定義uchar STH0。衷心地感謝老師的悉心指導(dǎo)。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，謙遜和藹的風(fēng)范對(duì)自己產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，使自己受益終生。最后感謝本人的設(shè)計(jì)論文指導(dǎo)老師。其次，感謝系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師們，感謝他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)論文階段對(duì)自己的嚴(yán)格要求和關(guān)心支持。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)的了解進(jìn)一步加深，無論在硬件還是在軟件方面使我對(duì)電子產(chǎn)業(yè)都有了更深的了解，也使我擁有了查閱資料和解決設(shè)計(jì)過程中遇到的實(shí)際問題的能力，這些都將成為我以后工作道路上不可或缺的經(jīng)驗(yàn)。我的動(dòng)手能力得到了很大的提高，創(chuàng)新意識(shí)得到了鍛煉。并設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。我的綜合設(shè)計(jì)主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過這些我的硬件和軟件開發(fā)能力都獲得了提高。不足之處有：能完全達(dá)到老師給的要求，和本設(shè)計(jì)的歌曲播放控制方法未達(dá)理想狀態(tài)。經(jīng)過我長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)及調(diào)試，本系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)按下鍵盤矩陣中的按鍵會(huì)使數(shù)碼管顯示當(dāng)前按鍵，揚(yáng)聲器播放對(duì)應(yīng)的音符。說明一首音樂是許多不能的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，于是我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0 來產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們主要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可，然后我們利用功放電路來將音樂聲音放大，同時(shí)通過顯示模塊確知自己所彈的音符。如圖 5－6圖 5－6 運(yùn)行仿真圖25結(jié)論本課題通過制作電子琴，將幾個(gè)模塊很好的融合起來，對(duì)使用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機(jī)電子琴硬件的組成。23圖 5－5 編輯元件24運(yùn)行仿真點(diǎn)擊圖中運(yùn)行按鈕 ，運(yùn)行仿真。保存程序?yàn)椤啊本幾g運(yùn)行，如圖：圖 5－1 程序調(diào)試圖設(shè)置 Options for Target “target 1”, 文件。其中 T0 用來產(chǎn)生音符頻率，T1 用來產(chǎn)生音拍。T=65536N=65536FI/2/Fr=655361000000/2/FR=65536500000/Fr低音 DO 的 T=65536500000/262=63628中單 DO 的 T=65536500000/523=64580高音 DO 的 T＝65536500000/1046=65058C 調(diào)的各音符頻率與計(jì)數(shù)值 T 的對(duì)照如下表：調(diào) 2/4 250ms 調(diào) 2/4 125ms19表 4 音符頻率表音頻頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（ T 值）音頻頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（ T 值）休止 0 0 中音 4 698 64820低音 1 262 63628 中音 5 784 64898低音 2 294 63835 中音 6 880 64968低音 3 330 64021 中音 7 988 65030低音 4 349 64103 高音 1 1046 65058低音 5 393 64260 高音 2 1175 65110低音 6 440 64400 高音 3 1318 65157低音 7 494 64524 高音 4 1397 65178中音 1 523 64580 高音 5 1568 65217中音 2 587 64684 高音 6 1760 65252中音 3 659 64777 高音 7 1967 65283對(duì)于不同的曲調(diào)我們要用單片機(jī)的另外一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器來完成。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是：N=FI/2/FR式中，N 是計(jì)數(shù)值：FI 是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為 12MHZ 時(shí)，其頻率為1MHZ） ；FR 是想要產(chǎn)生的頻率。就可在 引腳上得到此頻率的脈沖。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。音樂的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（C 調(diào)）具體如下表：曲調(diào)值 DELAY 曲調(diào)值 DELAY調(diào) 4/4 125ms 調(diào) 4/4 62ms調(diào) 3/4 187ms 調(diào) 3/4 94ms18表3 音樂節(jié)拍表 音樂播放設(shè)計(jì)一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同的頻率的組合來構(gòu)成想要的音樂。如果單片機(jī)要自己播放音樂，那么必須在程序設(shè)計(jì)中考慮到節(jié)拍的設(shè)置，由于本例實(shí)現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。 如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂的節(jié)拍除了音符以外，節(jié)拍也是音樂的關(guān)鍵組成部分。樂曲中，每一音符對(duì)應(yīng)確定的頻率，我們將每一個(gè)音符的時(shí)間常數(shù)和其對(duì)應(yīng)的節(jié)拍常數(shù)作為一組，按順序?qū)非械乃谐?shù)排列成一個(gè)表，然后由查表程序一次取出，產(chǎn)生音符并控制節(jié)奏，就可以實(shí)現(xiàn)演奏效果。本文介紹用 AT89S52 的兩個(gè)定時(shí)器（如T0，T1）控制，在 腳上輸出方波周期信號(hào)，產(chǎn)生樂音，通過矩陣鍵盤按鍵產(chǎn)生不同的音符?？刂平Y(jié)構(gòu)框圖： 釋放狀態(tài) 吸合狀態(tài)工作原理：上電后當(dāng)紅外接收器接收到遙控器的紅外信號(hào)，向繼電器輸出高電平，繼電器輸入高電平后處于吸合狀態(tài)，單片機(jī)與電源接通正常工作，再次按下遙控器，紅外接收器向繼電器輸出低電平，繼電器輸入低電平后處于釋放狀態(tài)，單片機(jī)與電源斷開，停止工作。繼電器：常開口與單片機(jī)的 GND 線接通，單片機(jī)的 VCC 線與電源接通，則輸入高電平繼電器吸合，輸入低電平繼電器釋放。紅外模塊由紅外接收器，紅外遙控器組成。矩陣掃描揚(yáng)聲器發(fā)出對(duì)應(yīng)音符模塊如下：圖 35 揚(yáng)聲器模塊圖15 紅外電源模塊該模塊主要由紅外模塊，繼電器，電源組成。LED 顯示模塊如圖 34 所示，利用 AT89S52 單片機(jī)的 P2 端口的－ 連接到一個(gè)七段數(shù)碼管上，數(shù)碼管的公共端接地。14 數(shù)碼管模塊共陰極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。線反轉(zhuǎn)法的基本思想是通過行列顛倒兩次掃描來識(shí)別閉合鍵，為些需要提供兩個(gè)可編程的雙向輸入/輸出端口。常用的方法有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法兩種。N 鍵輪回，是當(dāng)檢測(cè)到有多個(gè)鍵被按下時(shí)，能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的順序依次產(chǎn)生相應(yīng)鍵的鍵碼。常用的方法有雙鍵鎖定和 N 鍵輪回兩種方法。去抖問題可通過軟件延時(shí)或硬件電路解決。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與鍵的質(zhì)量相關(guān)。若所有的列線均為高電平，則無按鍵按下。判 斷 鍵 盤 中 有 無 鍵 按 下 ， ，將全部行線 a0a3 置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)，只要有一列的電平為低，就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。13矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法:確 定 矩 陣 式 鍵 盤 上 何 鍵 被 按 下 ， 介 紹 一 種 “行 掃 描 法 ”。 這 樣 ， 沒 有 鍵 按 下 時(shí) ， 所 有 的 輸 出 端 都 是 高 電 平 ，代 表 無 鍵 按 下 。 由 此 可 見 ， 在 需 要 的 鍵 數(shù) 比 較 多 時(shí) ， 采 用 矩 陣 法 來 做 鍵盤 是 合 理 的 。 在 矩 陣 式 鍵 盤 中 ， 每 條 水 平 線 和 垂 直 線 在 交 叉 處 不直 接 連 通 ， 而 是 通 過 一 個(gè) 按 鍵 加 以 連 接 。用 AT89S52 的并行口 P0 接 44 矩陣鍵盤，以 － 作輸入線，以－ 作輸出線；在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0 －F”序號(hào)。 通常在單片機(jī)工作出現(xiàn)混亂或“死機(jī)”時(shí)，使用手動(dòng)復(fù)位可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)“重啟”。單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)，確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。AT89S51 單片機(jī)時(shí)鐘頻率范圍：0—33MHz。連接方式為 VCC(40 腳）：接電源+5V 端 VSS(20 腳）：接電源地端時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)工作速度。單片機(jī)最小系統(tǒng)要使單片機(jī)工作起來，最基本的電路的構(gòu)成為電源電路：向單片機(jī)供電。單片機(jī)因體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉而得到廣泛應(yīng)用。 低失真度。 外圍元件少。圖 24 LM386 的封裝形式特性(Features) 靜態(tài)功耗低,約為 4mA,可用于電池供電。LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。6 圖 23 DIP—40 封裝 89S52 引腳圖 LM386LM386 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止,直到下一中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選節(jié)電模式。5 之特點(diǎn)：40 個(gè)引腳，8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 元件簡(jiǎn)介 AT89S52——低功耗高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi) 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 FLASH 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL 公司之高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)，片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。本系統(tǒng)只要以 51 單片機(jī)為主控核心，擴(kuò)展一組矩陣鍵盤、揚(yáng)聲器、LED 顯示管模塊和一組發(fā)光二極管來指示電子琴的工作狀態(tài)一起組合而成。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境，減少能源和4材料消耗，保證安全等。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。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)的定義隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和發(fā)展，芯片廠家把中央處理器 CPU，隨機(jī)存取內(nèi)存 RAM，只讀存儲(chǔ)器 ROM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及 i/o 接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件，集成在一塊集成電路芯片（硅片）上，形成芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，稱為單片機(jī)微處理器。 固定音樂播放有按鍵控制：“播放” 、 “彈奏/停止” 。 用鍵盤作出電子琴的按鍵，每個(gè)鍵代表一個(gè)音符。32 任務(wù)要求與總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，音樂播放和音樂的彈奏。2 課題的研究?jī)?nèi)容與擬解決的主要問題本課題主要研究基于單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì)，以 AT89S52 芯片作為主要核心部件，4*4 的矩陣鍵盤作為輸入部分，數(shù)碼管顯示字符，揚(yáng)聲器作為主要輸出設(shè)備，結(jié)合 KEIL 和 PROTUES 等軟件的功能，通過編譯程序結(jié)合仿真，實(shí)現(xiàn)電子琴內(nèi)置音樂的播放和彈奏音樂的功能，同時(shí)通過兩個(gè) LED 燈的亮滅表示當(dāng)時(shí)彈奏或播放的狀態(tài)，數(shù)碼管顯示按鍵的 16 個(gè)字符“0—9，A —F”來表示當(dāng)前所按下的鍵。單片機(jī)技術(shù)使我們可以利用軟硬件實(shí)現(xiàn)電子琴的功能，從而實(shí)現(xiàn)電子琴的微型化，可以用于玩具琴、音樂盒中、兒童車?yán)锏鹊?。之所以以單片機(jī)電子琴選題，目的在于從日常生活能接觸到的細(xì)微處著手，通過理論與實(shí)踐的結(jié)合，更明確自己的所學(xué)所用，也在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)理論上的不足，對(duì)目前日益廣泛應(yīng)用的單片機(jī)有了更加理性化和感性化的認(rèn)識(shí)，使理論和實(shí)踐相得益彰。單片機(jī)的發(fā)展迅速，應(yīng)用不斷深入，新技術(shù)層出不窮。因此簡(jiǎn)易電子樂器的研制具有一定的社會(huì)意義。如今愛好音樂的人越來越多，有不少人自己練習(xí)樂器作為業(yè)余愛好來陶冶情操，可鑒于一些樂器學(xué)習(xí)難度大，需要太多的時(shí)間，并且價(jià)格又太過于高昂，使得一部分有這種想法的人不得不放棄。在放松自己的同時(shí)又能提高各個(gè)方面的能力。s very extensive, therefore, SCM for the development and application of hightech and engineering field has bee a major issue. But music now also bee a part of life, life pressure, the pressure of learning, working pressure, all is not well