【正文】 下，然后單片機(jī)的定時(shí)器啟動(dòng)，發(fā)出一定頻率的脈沖，該頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動(dòng)電路放大濾波后，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。 并且可以進(jìn)行一定的功能擴(kuò)展。 基于當(dāng)前市場(chǎng)上的 玩具市場(chǎng)需求量大 ， 其中電子琴就是一個(gè)很好的應(yīng)用方面。 本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性?xún)r(jià)比高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。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)。 一首音樂(lè)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，可以利用不同的頻率的組合，構(gòu)成我們所要的 設(shè)定的 音樂(lè)，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)，因此，只要 將 一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系 對(duì)照 即可。本文的主要內(nèi)容是用 AT89S52單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴 ，以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、 蜂鳴 器等模塊組成核心主控制模塊 。 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(pán)樂(lè)器。 河河 南南 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 《單片機(jī)應(yīng)用與仿真訓(xùn)練》設(shè)計(jì)報(bào)告 題目：基于 AT89S52 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)老師： 所在學(xué)院： 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 2022 年 5 月 18 日 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1 摘 要 單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)（ SingleChip Microputer ），是集CPU ,RAM ,ROM ,定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。其中 51 單片機(jī)是各種單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種 ,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 而 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。 在主控模塊上設(shè)有 11 個(gè) 按鍵和 蜂鳴 器 ，利用蜂鳴器作為發(fā)聲部件，兩個(gè)數(shù)碼管作為顯示部件，實(shí)現(xiàn)高音、中音 、低音的 7的發(fā)聲與顯示，并存儲(chǔ)一首歌曲的內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播放。 本文主要對(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 的 硬件組成。并且本文分別從原理圖，主要芯片，各模塊原理及各模塊的程序 的調(diào)試來(lái)詳細(xì)闡述。 目錄 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2 1 概述 ??????????????????????????????? 3 課題開(kāi)發(fā)背景 ????????????????????????? 3 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 ???????????????????????? 3 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) ?????????????????????? 4 系統(tǒng)組成及總體框圖 ?????????????????????? 4 硬件電路圖 ?????????????????????????? 4 電路總接線(xiàn)圖 ??????????????????????? 4 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) ???????????????????? 5 數(shù)碼管顯示模塊 ?????????????????????? 7 按鍵及聲音控制模塊 ???????????????? ???? 7 元件 介紹 ??????????????????????????? 8 ?????????????????????????? 8 LED 數(shù)碼管 ???????????????????????? 10 3 軟件設(shè)計(jì) ????????????????????? ??????? 12 音樂(lè)相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)述 ?????????????????????? 12 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)拍控制原理 ????????????????? 12 系統(tǒng)總體功能流程圖 ????????????????????? 13 4 Proteus 軟件仿真 ??????????????????????? ? 14 仿真圖形 ?????????????????????????? 14 系統(tǒng)調(diào)試 ?????????????????????????? 14 軟件仿真調(diào)試 ?????????????????????? 14 軟件調(diào)試 ???????????????????????? 15 5 課程設(shè)計(jì)體會(huì) ?????????????????????????? 16 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 16 附：源程序代碼 ????????????????????? ????? 17 1 概述 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 3 課題開(kāi)發(fā)背景 隨著電子科技的飛速發(fā)展，電子技術(shù)正在逐漸改善著人們的學(xué)習(xí)、生活、工作 ,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。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 ， 可以用作玩具琴、音樂(lè)轉(zhuǎn)盤(pán)以及音樂(lè)童車(chē)等等。 不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樂(lè)曲的演奏，同時(shí)還具有存儲(chǔ)音樂(lè)、播放歌曲以及顯示按鍵的功能，使該設(shè)計(jì)功能更加完善。如果在前一個(gè)按下的鍵發(fā)聲的同時(shí)有另一個(gè)按鍵被按下，則啟動(dòng)中斷系統(tǒng)。發(fā)出后按的鍵的音調(diào)。通過(guò)這樣可以不斷的彈奏我們想要的音符或者是音調(diào)，電路由復(fù)位電路，指示燈電路，和功能按鍵電路組成，通過(guò)功能鍵可以選擇播放音樂(lè)或者彈奏音節(jié)，硬件主要有下面幾個(gè)部分組成。 硬件電路 圖 電路總接線(xiàn)圖 如圖所示，本設(shè)計(jì)包括單片機(jī)芯 片 AT89S52 最小應(yīng)用系統(tǒng)、鍵盤(pán)輸入電路、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器發(fā)聲電路等模塊組成。包括單片機(jī)、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路， 圖 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)接線(xiàn)圖 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 6 復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式，若要復(fù)位，只需按下復(fù)位按鈕，此時(shí)電源 Vcc經(jīng)電阻器 R R2分壓，在 RST端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。單片機(jī)本身如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序邏輯電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。 圖 數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖 按鍵及聲音控制模塊 如圖 、 所示，音節(jié)按鍵從 P1 口進(jìn)行輸入，實(shí)現(xiàn) 1,2,3,4,5,6,7，播放。蜂鳴器接 。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。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。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。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，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 [1]。 三、 管腳說(shuō)明 : VCC：供電電壓。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。 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。 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(mén)電流。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外 部拉低，將輸出電流。 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。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)。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。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下 表 所示： 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 10 表 各管腳其它功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。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。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 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是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。 常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖下圖所示。 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）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 [5]。才能顯示出正確的數(shù)字來(lái)。 音樂(lè)相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)述 音樂(lè)聽(tīng)起來(lái)有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動(dòng)頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低，聲音就低，不同音調(diào)的樂(lè)音是用 C、 D、 E、F、 G、 A、 B表示的，這 7個(gè)字母就是樂(lè)音的音名，它們一般依次唱成 DO、 RE、MI、 FA、 SO、 LA、 SI，這是唱曲時(shí)樂(lè)音的發(fā)音，所以叫唱名。 一首音樂(lè)是由許多不同的 音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂(lè)。 節(jié)拍實(shí)際上就是音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果 1/4拍的延時(shí)是 秒，則 1拍的延時(shí)是 ，只要知道 1/4拍的延時(shí)時(shí)間，其余的節(jié)拍延時(shí)時(shí)間就是它的陪數(shù)。 對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另外一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)完成 [7]。 在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)工作于 12MHZ時(shí)鐘頻率，使用其定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0，工作模式為 1，改變計(jì)數(shù)值 TH0和 TL0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，在此情況下，C調(diào)的各音符頻率與計(jì)數(shù)值 T的對(duì)照如表 32所示。 軟件仿真調(diào)試 軟件仿真調(diào)試主要是針對(duì)單片機(jī)部分進(jìn)行調(diào)試。在這部分調(diào)試中主要通過(guò)目測(cè)，用來(lái)完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。 A、數(shù)碼管 LED 電路調(diào)試：軟件運(yùn)行，隨機(jī)按下按鈕可以看到數(shù)碼管顯示數(shù)字； 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 15 B、單片機(jī)鍵盤(pán)控制部分調(diào)試：軟件運(yùn)行，隨機(jī)按動(dòng)鍵盤(pán)可以發(fā)現(xiàn)各個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)的音正確。整個(gè)程序是一個(gè)主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過(guò)程，要使主程序和整個(gè)程序都能平穩(wěn)運(yùn)行，各個(gè)模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運(yùn)行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個(gè)子程序模塊進(jìn)行分別調(diào)試。 在設(shè)計(jì)中我運(yùn)用自己平時(shí)學(xué)到的一些知識(shí)，以及自己在課下所查找的進(jìn)行設(shè)計(jì)，剛開(kāi)始遇到很多困難，包括對(duì) 使用匯編語(yǔ)言環(huán)境 語(yǔ)言的不熟悉，后來(lái)一起和同學(xué)研究，而一些課程設(shè)計(jì)中的故障，也請(qǐng)同學(xué)幫忙參考一下，最終找到了解決問(wèn)題的答案 ，在程序修改中用了大量時(shí)間，但是是值得的 。更發(fā)現(xiàn)自己在平時(shí)學(xué)習(xí)中的缺陷。 這次的單片機(jī) 課程設(shè)計(jì)，我所收獲的不僅是學(xué)習(xí)知識(shí)方面，更多的是生活方面。 最后，我要感謝那些帶我們課程設(shè)計(jì)的老師們 ， 感謝你們對(duì)我們的耐心，感謝你們對(duì)我們的鼓勵(lì)，讓我們有信心繼續(xù)下去，成功走到最后。音樂(lè)代碼 DB 0FDH,0C6H,04H, 0FDH,80H,04H DB 0FEH,2AH,04H, 0FEH,02H,04H DB 00H,00H,04H DB 0FDH,80H,03H, 0FDH,80H,01H DB 0FDH,0C