基于單片機的電子琴制作課程設計

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文檔簡介

1、　　單片機技術及系統(tǒng)設計　　課程設計　　題目：基于單片機的電子琴制作 　　專業(yè)：電子電子信息工程 　　班級：電子1073班

2、 　　姓名： xxx 學號： xxx 　　組員： xxx 學號： xxx 　　實驗地點：科技樓403 </p&

3、gt;　　指導老師： xxx 　　設計時間 2010-5-30 至 2010-6-30 　　成績： 　　一、設計指標：</p&

4、gt;　　（1）設計一個（4×4）的鍵盤，并將16個鍵設計成16個音;　?。?）可彈奏想要表達的音樂;　　（3）該電子琴包含1首示例音樂，接通電源可播放示例音樂。　　二、設計要求：　　（1）按設計指標進

5、行電路設計;　?。?）列出音階與單片機定時器輸出頻率關系表格;　?。?）制作符合設計指標的硬件電路。　　三、設計說明：　　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。它不但可以幫助我們的音樂教師進行傳統(tǒng)音樂

6、文化的教育教學工作，而且由于它又具備現(xiàn)代音樂，特別是電子音樂、電腦音樂的基本結構、特征，因而使我們的教師在進行現(xiàn)代音樂、電子音樂、電腦音樂的教學時，更直接、更簡便。　　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。它的應用必定導致傳統(tǒng)的控制技術從根本上發(fā)生變革。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

7、重大課題。　　電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結合的產物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現(xiàn)代音樂扮演著重要的角色，單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現(xiàn)特性，它已經溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內容是用AT89C51單片機為核心控制元件，設計一個電子琴。以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設有16個彈奏按鍵、1個播放鍵和揚聲器。</p&

8、gt;　　四、設計簡單原理介紹　　一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構成我們所想要的音樂了，當然對于單片機來產生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時/計數(shù)器T0來產生這樣方波頻率信號，因此，我們只要把一首歌曲的音階對應頻率關系弄正確即可。　　若要產生音頻脈沖，

9、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，每當計時終止后就將P1.0反相，然后重復計時再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。　　利用AT89C51的內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以產生不同頻率的方法產生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令計數(shù)器計時9

10、56μs/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)脈沖值與頻率的關系式(如式3-1所示)是：　　N＝fi÷2÷fr 3-1　　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1MH

11、z）；fr是想要產生的頻率。　　其計數(shù)初值T的求法如下：　　T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr　　例如：設K＝65536，fi＝1MHz，DO（523Hz）的計數(shù)值。　　T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝6

12、5536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/f　　DO的T＝65536－500000/523＝64580　　單片機12MHZ晶振，高中低音符與計數(shù)T0相關的計數(shù)值如表4-2所示　　表3-2 音符頻率表　　我們要為這個音符建立一個表格，

13、單片機通過查表的方式來獲得相應的數(shù)據低音0－19之間，中音在20－39之間，高音在40－59之間 TABLE: DW 0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0　　DW 0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0　　DW 0,64580,64684

14、,64777,64820,64898,64968,65030,0,0　　DW 0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0　　DW 0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0　　DW 0,65085,65134,0,65198,

15、65235,65268,0,0,0　　DW 0 　　在這個程序中，彈奏音樂的程序是用定時/計數(shù)器T0來完成的,播放音樂程序則是用定時/計數(shù)器T1來完成的。　　五、軟件總體方案及設計流程　?。?）鍵盤掃描程序：

16、　　檢測是否有鍵按下，有鍵按下則記錄按下鍵的鍵值，并跳轉至功能轉移程序；無鍵按下，則返回鍵盤掃描程序繼續(xù)檢測　?。?）功能轉移程序：　　對檢測到得按鍵值進行判斷，是琴鍵則跳轉至琴鍵處理程序，是功能鍵則跳轉至相應的功能程序，我們設計的功能程序有兩種，即音色調節(jié)功能和自動播放樂曲功能　　（3）琴

17、鍵處理程序：　　根據檢測到得按鍵值，查詢音律表，給計時器賦值，使發(fā)出相應頻率的聲音　?。?）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存放好的歌曲，歌曲播放完畢之后自動返回至鍵盤掃描程序，繼續(xù)等待是否有鍵按下<b

18、>　　程序簡易流程圖　　否　　是　　否　　是<

19、b>　　彈奏程序流程圖　　自動播放歌曲程序流程圖　　Y　　N　　Y　　N

20、　　六、硬件總體方案及說明　　51單片機P1口通過連接4*4的矩陣鍵盤，作為琴鍵鍵盤；P2.0接播放音樂鍵；P3.0口接喇叭，通過執(zhí)行相應的功能程序使電子琴發(fā)出不同音色的聲音。　?。ㄒ唬┬酒榻B：　　在本次電子琴設

21、計中，我們組成員單片機芯片選用了AT89C51芯片，而89C51系列的兼容性也比較好。　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。　?。ǘ┯布泳€：　　（1）利用

22、P1口為按鍵接入口，形成4×4組成16個按鍵矩陣，設計成16個音，下圖所示：　?。?）p3.0口音頻輸出，接一個喇叭。　?。?）復位電路我們本來在方案選擇的時候有兩種選擇的，上電復位和按扭復位，上電復位是利用電容充電來實現(xiàn)的，而按扭復位是電源對外節(jié)電容的充電使RST為高電平，復位松開后，電容通過下拉電阻放電，使RST恢復低電平。為了制作軟件的方

23、便我們還是選擇用按扭復位，因為它比較直觀。　?。?）電路設計圖如下：　　七、設計儀器、設備和材料清單　　主要儀器設備：　　個人計算機和相關的軟件　　主要元器件：獨立按鍵16個</p&

24、gt;　　單片機芯片AT80C51一片　　12MHz晶振一個　　S8550三極管一個　　不同阻值電阻數(shù)個　　開關一個

25、　　USB電源插口一個　　喇叭一個　　10uF、30pF電容數(shù)個　　電路板一塊　　電烙鐵一個等&l

26、t;/p>　　八、設計源程序　　BUFF EQU 30H　　STH0 EQU 31H　　STL0 EQU 32H　　TEMP EQU 33H</p&g

27、t;　　ORG 00H　　LJMP START　　ORG 0BH　　LJMP INT_T0　　ORG 001BH

28、　　LJMP TIM1　　START: MOV TMOD,#01H ;設置T0工作方式　　SETB ET0　　SETB EA ;啟動T0<

29、b>　　MAIN: 　　MOV P1,#0FFH ;P1全置1　　CLR P1.4 ;開始掃描第一行　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH ;屏蔽

30、高四位　　XRL A,#0FH ;低位有”0”則有鍵按下，否則無　　JZ KKEY1 ; 判斷有無鍵按下，有則繼續(xù)，沒有則轉移到KKEY1　　LCALL DELY10MS ;調用延時程序　　MOV A,P1 ;重新開始判斷

31、有無鍵按下　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JZ KKEY1　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH ;求鍵值</p&

32、gt;　　CJNE A,#0EH,CKK1 ;相等說明該行第一列有鍵按下，不等則轉移　　MOV BUFF,#0 ;該鍵值為0　　LJMP NDK1 ;跳到NDK1執(zhí)行相應的功能程序　　CKK1: CJNE A,#0DH,KK2;相等說明該行第二列有鍵按下，不

33、等則轉移　　MOV BUFF,#1;該鍵值為1　　LJMP NDK1;跳到NDK1執(zhí)行相應的功能程序　　KK2: CJNE A,#0BH,KK3;相等說明該行第三列有鍵按下，不等則轉移　　MOV BUFF,#2;該鍵值為2<p&

34、gt;　　LJMP NDK1;跳到NDK1執(zhí)行相應的功能程序　　KK3: CJNE A,#07H,KK4;相等說明該行第四列有鍵按下，不等則轉移　　MOV BUFF,#3;該鍵值為2　　LJMP NDK1;跳到NDK1執(zhí)行相應的功能程序　　KK4:

35、 NOP　　NDK1: MOV A,BUFF 　　MOV DPTR,#TABLE　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV P0,A　　MOV A,BUFF</p&

36、gt;　　MOV B,#2　　MUL AB　　MOV TEMP,A　　MOV DPTR,#TABLE1　　MOVC A,@A+DPTR

37、;　　MOV STH0,A　　MOV TH0,A　　INC TEMP　　MOV A,TEMP　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV STL0,A<

38、;/p>　　MOV TL0,A　　SETB TR0　　NDK1A: MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH

39、　　JNZ NDK1A　　CLR TR0　　KKEY1: 　　MOV P1,#0FFH ;開始掃描第二行

40、CLR P1.5　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JZ KKEY2　　LCALL DELY10M

41、S　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JZ KKEY2　　MOV A,P1<

42、;/p>　　ANL A,#0FH　　CJNE A,#0EH,KK5　　MOV BUFF,#4　　LJMP NDK2　　KK5: CJNE A,#0DH,KK6<p

43、>　　MOV BUFF,#5　　LJMP NDK2　　KK6: CJNE A,#0BH,KK7　　MOV BUFF,#6　　LJMP NDK2<p

44、>　　KK7: CJNE A,#07H,KK8　　MOV BUFF,#7　　LJMP NDK2　　KK8: NOP　　NDK2: &

45、lt;p>　　MOV A,BUFF　　MOV DPTR,#TABLE　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV P0,A　　MOV A,BUFF　　MOV B,#2&l

46、t;/b>　　MUL AB　　MOV TEMP,A　　MOV DPTR,#TABLE1　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV STH0,A&

47、lt;b>　　MOV TH0,A　　INC TEMP　　MOV A,TEMP　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV STL0,A　　MOV TL

48、0,A　　SETB TR0　　NDK2A: MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JNZ NDK2A</b

49、>　　CLR TR0　　KKEY2:　　MOV P1,#0FFH ;開始掃描第三行　　CLR P1.6&l

50、t;b>　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JZ KKEY3　　LCALL DELY10MS　　MOV A,P1

51、　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JZ KKEY3　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH

52、　　CJNE A,#0EH,KK9　　MOV BUFF,#8　　LJMP NDK3　　KK9: CJNE A,#0DH,KK10　　MOV BUFF,#9&l

53、t;b>　　LJMP NDK3　　KK10: CJNE A,#0BH,KK11　　MOV BUFF,#10　　LJMP NDK3　　KK11: CJNE A,#07H,KK12<

54、/p>　　MOV BUFF,#11　　LJMP NDK3　　KK12: NOP　　NDK3:　　MOV A,BUFF

55、;　　MOV DPTR,#TABLE　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV P0,A　　MOV A,BUFF　　MOV B,#2

56、MUL AB　　MOV TEMP,A　　MOV DPTR,#TABLE1　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV STH0,A　　MOV TH0,A

57、　　INC TEMP　　MOV A,TEMP　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV STL0,A　　MOV TL0,A<b&

58、gt;　　SETB TR0　　NDK3A: MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JNZ NDK3A　　CLR

59、TR0　　KKEY3:　　MOV P1,#0FFH;開始掃描第四行　　CLR P1.7　　MOV A,P1<

60、p>　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JZ KKEY4　　LCALL DELY10MS　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH

61、　　XRL A,#0FH　　JZ KKEY4　　MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　CJNE A,#0EH,KK13<

62、;p>　　MOV BUFF,#12　　LJMP NDK4　　KK13: CJNE A,#0DH,KK14　　MOV BUFF,#13　　LJMP NDK4

63、　　KK14: CJNE A,#0BH,KK15　　MOV BUFF,#14　　LJMP NDK4　　KK15: CJNE A,#07H,KK16　　MOV BUFF,#15

64、;　　LJMP NDK4　　KK16: NOP　　NDK4: 　　MOV A,BUFF　　MOV DPTR,#TABLE

65、MOVC A,@A+DPTR　　MOV P0,A　　MOV A,BUFF　　MOV B,#2　　MUL AB　　MO

66、V TEMP,A　　MOV DPTR,#TABLE1　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV STH0,A　　MOV TH0,A　　INC TEMP&l

67、t;/p>　　MOV A,TEMP　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV STL0,A　　MOV TL0,A　　SETB TR0<p&

68、gt;　　NDK4A: MOV A,P1　　ANL A,#0FH　　XRL A,#0FH　　JNZ NDK4A　　CLR TR0　　KKEY4

69、: MOV A,#0FFH　　MOV P2,A 　　MOV A,P2　　JB ACC.0, KKEY5　　LCALL DELY10MS<b&g

70、t;　　MOV A,P2　　JB ACC.0, KKEY5　　MOV BUFF,#16　　LJMP START22　　START22: MOV A,BUFF　　CJNE A,#16,KKEY5</p

71、>　　LJMP START2　　KKEY5: LJMP MAIN 　　START2: MOV TMOD,#10H ;設T1在M1 　　MOV IE,#88H ;中斷使能 　　DELY10MS:</

72、p>　　MOV R6,#10　　D10: MOV R7,#248　　DJNZ R7,$　　DJNZ R6,D10　　RET<

73、p>　　INT_T0:　　MOV TH0,STH0　　MOV TL0,STL0　　CPL P3.0　　RETI

74、　　TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H　　DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H　　TABLE1: DW 64580,64684,64777,　　64820,64898,64968,65030<

75、;p>　　END　　九、心得體會：　　這次設計從軟件方面來講不是很難，程序相對長一點，但都是書本上所學的知識，主要是中端及其服務程序的編寫。在protues上仿真，則起到很好的效果，因為元器件都是理想狀態(tài)的，但做出實物來卻不是那么簡單啦。經過多次調試、修改才得以出結果。將程

76、序燒入芯片,調試成功后,可任意彈奏自己想要的旋律。同時可以播放一首示例歌曲，但是也有不足之處的，聲音雜音時而有點大，不穩(wěn)定。　　經過本次課程設計，我們比較好的把理論知識與實踐相結合，而我們在也本次設計中收獲不少。設計過程中，首先，對于匯編語言多了一層了解，其次，還有硬件的接線，還有8051芯片的引腳方面，都讓我們收獲不少。加強了自身的動手能力。<b

77、>　　十、PCB電路圖　　十一、3D預覽　　十二、參考文獻　　[1]周美娟肖來勝《單片機原理及系統(tǒng)設計》清華大學出版社　　[2] 謝自美.《電子線路設計·實

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