單片機(jī)電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)—簡(jiǎn)易電子琴

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　實(shí)訓(xùn)報(bào)告</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣80-2班</p><p&

2、gt;　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 簡(jiǎn)易電子琴</p><p>　　完成時(shí)間： 2011年06月28日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄1</b></p><p><b&

3、gt;　　一、引言2</b></p><p><b>　　1.1 摘要2</b></p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的目的2</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容2</p><p><b>　　二、芯片簡(jiǎn)介2</b></p><p>　　2.1.

4、1 AT89C51簡(jiǎn)介2</p><p>　　2.1.2 AT89C51主要功能特性3</p><p>　　2.2.1 DS18B20簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.2.2 DS18B20的工作原理4</p><p>　　三、音樂(lè)產(chǎn)生的原理5</p><p><b>　　四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</b

5、></p><p>　　4.1 音樂(lè)發(fā)聲流程圖6</p><p>　　4.2 程序流程圖7</p><p>　　4.3 總體電路流程圖7</p><p><b>　　五、總結(jié)8</b></p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)8</b></p>

6、<p><b>　　附錄9</b></p><p>　　1.1 硬件電路圖9</p><p>　　2.1 程序清單10</p><p><b>　　一、引言：</b></p><p><b>　　1.1 摘要：</b></p><p>　

7、　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。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。本文的主要內(nèi)容是用AT89C51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)、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設(shè)有10個(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。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)比較高等，具有

8、一定的實(shí)用和參考價(jià)值。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的目的：</p><p>　　鞏固和運(yùn)用所學(xué)課程，理論聯(lián)系實(shí)際，提高分析、解決計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，通過(guò)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)易的八音符電子琴的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深對(duì)計(jì)算機(jī)原理以及數(shù)字電路應(yīng)用技術(shù)方面的了解與認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試的方法和步驟。鞏固所學(xué)課堂知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高分析、解決計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立工

9、作能力。為了進(jìn)一步了解計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，深入學(xué)習(xí)Protel技術(shù)，用單片機(jī)技術(shù)編程去控制將會(huì)使我們對(duì)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)可以更好地掌握。</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容：</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的七音符電子琴，它可通過(guò)三個(gè)按鍵輸入來(lái)控制高中低音。</p><p>　　（2）演奏時(shí)可以選擇是手動(dòng)演奏（由鍵盤(pán)輸入）還是自動(dòng)演奏已存入的樂(lè)曲。&l

10、t;/p><p>　?。?）能夠自動(dòng)演奏一首樂(lè)曲，且樂(lè)曲可重復(fù)演奏。</p><p><b>　　二、芯片簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　2.1.1 AT89C51簡(jiǎn)介：</p><p>　　AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmabl

11、e)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。    AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳（引腳圖如圖2—1所示），4k Bytes Flash片內(nèi)

12、程序存儲(chǔ)器，128 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(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。</p><p>　　此外，AT89C51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而

13、保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　圖2—1 AT89C51芯片引腳圖</p><p>　　2.1.2 AT89C51主要功能特性：</p><p>　　· 兼容MCS-51指令系統(tǒng)    

14、             </p><p>　　· 32個(gè)雙向I/O口</p><p>　　· 2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器          <

15、/p><p>　　· 全雙工UART串行中斷口線(xiàn)</p><p>　　· 2個(gè)外部中斷源                      </p>

16、<p>　　· 中斷喚醒省電模式</p><p>　　· 看門(mén)狗（WDT）電路                   </p><p>　　· 靈活的ISP字節(jié)和分

17、頁(yè)編程</p><p>　　· 4k可反復(fù)擦寫(xiě)ISP Flash ROM          </p><p>　　· 4.5-5.5V工作電壓</p><p>　　· 時(shí)鐘頻率0-33MHz    

18、                </p><p>　　· 128x8bit內(nèi)部RAM</p><p>　　· 低功耗空閑和省電模式       

19、0;        </p><p><b>　　· 3級(jí)加密位</b></p><p>　　· 軟件設(shè)置空閑和省電功能             &#

20、160; </p><p>　　· 雙數(shù)據(jù)寄存器指針</p><p>　　三、音樂(lè)產(chǎn)生的原理：</p><p>　　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，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(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)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一

21、首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。</p><p>　　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。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P1.0反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。</p><p>　　利用AT89C51的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（MODE1）下，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的

22、方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956μs/1μs＝956，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。</p><p>　　計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式(如式4-1所示)是：</p><p>　　N＝fi÷2÷fr      &#

23、160;                  4-1</p><p>　　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。</p><p>　　其計(jì)數(shù)初值T的求法如下：&

24、lt;/p><p>　　T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr</p><p>　　例如：設(shè)K＝65536，fi＝1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計(jì)數(shù)值。</p><p>　　T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－1000000÷2

25、47;fr＝65536－500000/fr</p><p>　　低音DO的T＝65536－500000/262＝63627</p><p>　　中音DO的T＝65536－500000/523＝64580</p><p>　　高音DO的T＝65536－500000/1046＝65059</p><p>　　單片機(jī)12MHZ晶振，高中低音符與計(jì)數(shù)

26、T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表3—1所示</p><p>　　表3—1 音符頻率表</p><p><b>　　四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　4.1 音樂(lè)發(fā)聲流程圖：</p><p><b>　　圖 4—1</b></p><p>　　4.2 程序流程圖：</p&g

27、t;<p><b>　　圖4—2</b></p><p>　　4.3 總體電路流程圖：</p><p><b>　　圖4—3</b></p><p><b>　　五、總結(jié)：</b></p><p>　　將程序燒入芯片,調(diào)試成功后,可任意彈奏自己想要的旋律。本研究通

28、過(guò)制作電子琴，將幾個(gè)模塊很好的融合起來(lái)，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)電子琴統(tǒng)硬件組成。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)。</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，不僅讓我更深入的了解《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》這門(mén)學(xué)科，更使自己有了繼續(xù)探索的興趣。同時(shí)也更加掌握了Protel。</p><p>　　對(duì)我來(lái)說(shuō)，在之前的學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有能夠很

29、好的掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，在很多地方還有生疏和遺漏，并且在此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到困難不能自已獨(dú)立解決。但是，通過(guò)這次程序設(shè)計(jì)，除了增加了自己的編程能力，提高了自己的動(dòng)手能力。同時(shí)我也深感“認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)”這個(gè)詞的重要性，一點(diǎn)點(diǎn)小的馬虎，便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序不能正常運(yùn)行。在今后的學(xué)習(xí)中，我將繼續(xù)保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。與此同時(shí)，在同學(xué)的幫助下，讓我體會(huì)到了相互學(xué)習(xí)的重要性，而更讓人難以忘懷的是在熱烈討論問(wèn)題時(shí)，那激情橫溢的場(chǎng)面?？傊?，此次課程設(shè)計(jì)讓

30、我獲益匪淺。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 康年光《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》高等教育出版社 2005.07 </p><p>　　[2] 劉樂(lè)喜《微機(jī)計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用》華中科技大學(xué)出版社 2005.08</p><p>　　[3] 謝嘉奎《電子線(xiàn)路（線(xiàn)性部

31、分）》高等教育出版社 2004.04</p><p>　　[4] 潭浩強(qiáng)《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》清華大學(xué)出版社 2005.07</p><p>　　[5] 李群芳、肖看《單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用—嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)》清華大學(xué)出版社 2005.03</p><p><b>　　附錄：</b></p><p>　　1.1 硬件電路圖

32、：</p><p><b>　　2.1 程序清單：</b></p><p><b>　　答辯：</b></p><p>　　問(wèn)：如何解決發(fā)音音色單調(diào)問(wèn)題？</p><p>　　答：發(fā)音單調(diào)可以通過(guò)以下幾點(diǎn)解決：</p><p>　?。?）可以在觸發(fā)揚(yáng)聲器發(fā)生的程序中將調(diào)用的音