基于at89s51單片機的電子琴設計-展示頁
2025-07-06 17:39本頁面
【正文】 圖1 總體設計框圖 控制模塊選擇方案 采用AT89C51單片機進行控制，由于AT89C51與MCS51 兼容，具有4K字節(jié)可編程FLASH存儲器；兩個16位定時器/計數(shù)器 ；低功耗的閑置和掉電模式； 片內振蕩器和時鐘電路，使用方便，聲音是有震動產生的，每個音符都對應了頻率，利用定時計數(shù)器T0工作方式定時方式，通過改變TH0和TL0的值， 就可以產生不同頻率的脈沖，例如像產生523Hz的脈沖，其周期1/523=，若晶振的頻率飛為6MHz，則計數(shù)值為956/2=478，而計數(shù)器的初值為65536478H=65058=OFF22H,即TH0=OFFH,TL0=22H。6MHz 的晶振各音符T值如圖21音符頻率T值音符頻率T值126264582152365058229464685257865110333064778365965165434964819469865178539264898578465217644064968688065252749465030798865283圖21 各音符T值圖另一方面是每個音符的發(fā)音長度，各節(jié)拍與時間的設定如圖22曲調值1/4拍時間1/8拍時間調4/4125ms62ms調3/4187ms94ms調2/4250ms125ms圖22 節(jié)拍與時間設定圖 按鍵選擇方案 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，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，而是通過一個按鍵加以連接。3 硬件設計本次設計是根據(jù)系統(tǒng)設計結構圖來對每個部分的電路進行分析和說明，重點講述微控制器AT89S5七段數(shù)碼管顯示模塊、揚聲器。 AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 圖31 AT89S51引腳圖主要功能特性4k Bytes Flash片內程序存儲器； 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）；32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口； 6個中斷源； 2個16位可編程定時器/計數(shù)器； 2個全雙工串行通信口； 矩陣式鍵盤的識別和顯示在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，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，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。如圖31圖32 矩陣式鍵盤結構 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。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個按鍵之中。 判斷閉合鍵所在的位置在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。鍵盤接口必須具有去抖動、防串鍵、按鍵識別和鍵碼產生4個基本功能。抖動的持續(xù)時間與鍵的質量相關，一般為5—20mm。 （2）防串鍵：防串鍵是為了解決多個鍵同時按下或者前一按鍵沒有釋放又有新的按鍵按下時產生的問題。雙鍵鎖定，是當有兩個或兩個以上的按鍵按下時，只把最后釋放的鍵當作有效鍵并產生相應的鍵碼。 （3）被按鍵識別：如何識別被按鍵是接口解決的主要問題，一般可通過軟硬結合的方法完成。行掃描法的基本思想是，由程序對鍵盤逐行掃描，通過檢測到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵，為此，需要設置入口、輸出口一個，該方法在微機系統(tǒng)中被廣泛使用。 （4）鍵碼產生：為了從鍵的行列坐標編碼得到反映鍵功能的鍵碼，一般在內存區(qū)中建立一個鍵盤編碼表，通過查表獲得被按鍵的鍵碼。（共陽管與共陰管的判斷方法：在公共端加高電平，段碼端加低電平，看是否點亮二極管，若亮則為共陽管，不亮則為共陰管） 圖33 七段數(shù)碼管引腳圖 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)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“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極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。共陰數(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。 功率放大器功率放大器工作原理：利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。經(jīng)過不斷的電流放大，就完成了功率放大，簡稱功放。 圖34 功率放大器原理圖從能耗方面考慮，功放輸出的功率最終是由電源提供的，例如收音機中功放耗電要占整機的2/3，因此要十分注意提高電路效率，即輸出功率與耗電功率的比值。功放管的工作點選擇不當，輸出會有嚴重失真。電路設計使用中首先要考慮怎樣充分地發(fā)揮三極管功能而又不損壞三極管。選擇是非常重要的。LM386是專為低功耗電源設計的功率放大器集成電路，它的內建增益為20，透過Pin1和pin8腳位間電容的搭配，增益高達200。其輸入電壓范圍4V12V,無動作是僅消耗4mA電流，且失真低。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 第三級中的T8和T9管復合成PNP型管，與NPN型管T10構成準互補輸出級。 引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。輸出端（引腳5）應外接輸出電容后再接負載。 電子琴的整體硬件電路，包括以上設計的各個分塊電路。圖36 電路硬件圖 4 軟件設計基于單片機的電子琴硬件電路已經(jīng)確定，要實現(xiàn)其功能，需要軟件支持，電子琴的工作原理前文已論述，設計框圖如圖4所示 否 圖4 程序流程圖 電子琴總體軟件設計電子琴是高科技在音樂領域的一個代表，它是古典文化與現(xiàn)代文明的一個濃縮體。單片微型計算機是大規(guī)模集成電路技術發(fā)展的產物，屬第四代電子計算機，它具有高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠、應用廣泛的特點。因此，單片機的開發(fā)應用已成為高科技和工程領域的一項重大課題。圖42圖42 鍵盤掃描程序流程圖（2）功能轉移程序：對檢測到
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