单片机课程设计简易电子琴Word下载.docx
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a.利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八键，能够发出8个不同的音符。
b.并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发出另一音符的声音。
c.使用LED数码管显示8个不同的音调。
d.如果在一个按下的键发声的同时有另一键被按下，前面键的发音停止，转到后按的键的发音。
e.@增加变调钮“UP1”,“UP2”,“DN1”,“DN2”,在按下“0—8”音符时，变调键，产生相应的变调，使用LED数码管显示变调情况。
f.☆其它功能
二、设计的基本方案及步骤
（1）方案
该课题主要由软件及其硬件两个基本部分共同完成。
硬件主要部分：
4x4矩阵式键盘（主要用于音符的输入以及变调的键值输入，其与单片机的P0口连接）.MCS51-AT89单片机芯片.两位LED数码管显示器.以及一些基本外围电路。
软件主要部分：
运用c语言进行相应的编程，其主要包括控制按键扫描程序，发声主程序，以及显示程序。
图1电路设计总体框图
（2）步骤
在程序中根据相应的音符只做一个频率表，当单片机检测到键值的时候，主程序将自动调用表格中的程序，发出相应的信号驱动扬声器发声，同时LED数码管显示其键值（音调）。
本设计的题目包括，按键程序，主程序等几个部分组成。
图2简易电子琴设计流程图
三.硬件电路设计及描述
图3简易电子琴设计电路
1、4x4矩阵键盘控制模块
图44x4矩阵键盘模块图
矩阵式键盘的按键识别方法：
行扫描法行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。
a.判断键盘中有无键按下将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。
只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。
若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。
b.判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。
其方法是：
依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。
在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。
若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。
图5按键运行框图
2.发声模块
图6扬声器与单片机的连接方式图
扬声器连接在P3.0/RXD口，当有键盘按下时候，单片机会通过程序调用相应键值，由P3.0/RXD输出对应的频率信号，从而驱动扬声器发声。
图7扬声器运行图
3.显示模块
图82位LED数码管与单片机的连接图
图1－6中1、2是公共端，控制位码，控制那个数码管亮（左右），如果是共阴的则接低电平，若为供阳的则相反。
，a-g、dp是控制断码，控制9个二极管的亮暗，可以直接接51的输出口（P0要加上拉电阻），如果是共阴的则接高电平来使数码管亮，若为供阳的则相反。
用8位码控制，用16进制表示！
二极管从最上面顺时针分别为a,b,c,d,e,f中间横线为g，点为dp。
4、设计的核心部件及其外围基本电路
图9设计的核心部件及其外围基本电路
AT89C51简介
本次简易电子琴设计系统以AT89C51单片机为核心，融合常见电路模块：
查询式键盘接口电路模块和喇叭驱动电路模块。
AT89C51单片机内部除CPU外，还包括128字节RAM，21个SFR，4个8位并行I／O口，1个全双工串行口，2个16位定时／计数器，片内集成4K字节ROM，具有低功耗、速度快等优点，完全满足本系统设计需要，而且所用器件都具有通用性。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
外形及引脚排列VCC：
供电电压、GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX、MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；
当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
四、软件设计思想及流程
图10简易电子琴设计流程图
六、调试过程及调试方法
由于本次设计并没有进行实际硬件的实做，所以我们本次对硬件的调试过程仅仅局限于电路图的修改调试。
最开始显示器不能显示，于是我们就进行源代码的检查，最后得到了想要的结果。
图11简易电子琴调试之后运行图
七、课程设计体会
在过去的一周里，我们进行了单片机课程设计。
首先我们查阅电子琴的相关资料，熟悉了解一般电子琴的工作原理。
在对于电子琴有了基本的了解之后，我们开始了我们基于单片机的简易电子琴的总体方案设计。
如何发出不同频率的声音？
键盘用什么实现？
需要用Ａ/Ｄ，Ｄ/Ａ转换吗？
如果需要，该如何连接芯片？
能做出电子琴音色调控装置吗？
如何改变电子琴的音色？
I/O口该如何扩展？
能够控制电子琴声音的强弱吗？
一系列的问题堆在我们面前，亟待解决。
由于单片机这门课应用性特别强，需要多动手去实践才能切实地学好，而我们平时太缺少这样的实践机会，因此对于单片机的很多问题仍然是一知半解。
面对这么多问题，一个接一个，我们一开始都很泄气。
但是，当生活不允许你说不的时候，你是没有选择的。
有句话说的好，一个人的潜能往往在绝境中才会释放出来。
我们就处于这样的境地，所以也就不得不拼命开始看单片机的相关资料。
但是我们想过各种各样的办法，但都存在问题，程序无法实现预期的功能。
显示器不会显示、发生器发出不了声音等等。
于是我们就慢慢的理清思路重新设计，终于我找到了方法，做成了这次课程设计。
在次，我感谢老师们为我们安排的课程设计，通过这次课程设计我们把理论与实践结合起来，使我们对单片机的理解更加深入。
八、参考文献
1.吴亦锋，陈德为，冯维杰，曹双贵，许艳，《单片机原理与接口技术》。
北京：
电子工业出版社，2010.11
2.周向红.《51单片机课程设计》武汉：
华中科技大学出版社，2011.
附录
BUFFEQU30H
himilowEQU7FH
STH0EQU31H
STL0EQU32H
TEMPEQU33H
ORG00H
LJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0
START:
MOVTMOD,#01H;
设置T0工作方式
SETBET0
SETBEA;
启动T0
MAIN:
MOVP1,#0FFH;
P1全置1
CLRP1.4;
开始扫描第一行
MOVA,P1
ANLA,#0FH;
屏蔽高四位
XRLA,#0FH;
低位有”0”则有键按下，否则无
JZKKEY1;
判断有无键按下，有则继续，没有则转移到KKEY1
LCALLDELY10MS;
调用延时程序
MOVA,P1;
重新开始判断有无键按下
ANLA,#0FH
XRLA,#0FH
JZKKEY1
求键值
CJNEA,#0EH,CKK1;
相等说明该行第一列有键按下，不等则转移
MOVBUFF,#0;
该键值为0
LJMPNDK1;
跳到NDK1执行相应的功能程序
CKK1:
CJNEA,#0DH,KK2;
相等说明该行第二列有键按下，不等则转移
MOVBUFF,#1;
该键值为1
LJMPNDK1;
KK2:
CJNEA,#0BH,KK3;
相等说明该行第三列有键按下，不等则转移
MOVBUFF,#2;
该键值为2
KK3:
CJNEA,#07H,KK4;
相等说明该行第四列有键按下，不等则转移
MOVBUFF,#3;
KK4:
NOP
NDK1:
LCALLDISP
LCALLDISP1
LCALLDISP
LCALLDISP1
LCALLDISP
MOVA,BUFF
MOVA,BUFF
MOVB,#2
MULAB;
因为查表里都是字，所以乘2的查表数据
MOVTEMP,A
MOVDPTR,#TABLE1;
指向表头
MOVCA,@A+DPTR
MOVSTH0,A
MOVTH0,A;
将数据高位送TH0
INCTEMP
MOVA,TEMP
MOVSTL0,A
MOVTL0,A;
将数据低位送TH0
SETBTR0;
启动定时器T0
NDK1A:
JNZNDK1A
CLRTR0;
关闭定时器T0
CPLP2.1
KKEY1:
MOVP1,#0FFH;
开始扫描第二行
CLRP1.5
JZKKEY2
LCALLDELY10MS;
延时10ms
CJNEA,#0EH,KK5
MOVBUFF,#4
LJMPNDK2
KK5:
CJNEA,#0DH,KK6;
K5键按下
MOVBUFF,#5
KK6:
CJNEA,#0BH,KK7;
K6键按下
MOVBUFF,#6
KK7:
CJNEA,#07H,KK8;
K7键按下
MOVBUFF,#7
KK8:
NOP;
K8键按下
NDK2:
MOVA,BUFF
MULAB
MOVTEMP,A
MOVDPTR,#TABLE1
MOVTH0,A
MOVTL0,A
SETBTR0
NDK2A:
JNZNDK2A
CLRTR0
CPLP2.1
KKEY2:
MOVP1,#0FFH;
开始扫描第三行
CLRP1.6
JZKKEY3
LCALLDELY10MS
CJNEA,#0EH,KK9
MOVBUFF,#8
LJMPNDK3
KK9:
CJNEA,#0DH,KK10
MOVBUFF,#9
KK10:
CJNEA,#0BH,KK11
MOVBUFF,#10
KK11:
CJNEA,#07H,KK12
MOVBUFF,#11
KK12:
NDK3:
LCALLDISP1
LCALLDISP
MOVA,BUFF
MOVB,#2
MULAB
MOVTEMP,A
MOVDPTR,#TABLE1
MOVCA,@A+DPTR
MOVSTH0,A
MOVTH0,A
INCTEMP
MOVA,TEMP
MOVSTL0,A
MOVTL0,A
SETBTR0
NDK3A:
ANLA,#0FH
XRLA,#0FH
JNZNDK3A
CLRTR0
KKEY3:
MOVP1,#0FFH;
开始扫描第四行
CLRP1.7
MOVA,P1
ANLA,#0FH
JZKKEY4
LCALLDELY10MS
CJNEA,#0EH,KK13
MOVBUFF,#12
LJMPNDK4
KK13:
CJNEA,#0DH,KK14
MOVBUFF,#13
KK14:
CJNEA,#0BH,KK15
MOVBUFF,#14
KK15:
CJNEA,#07H,KK16
MOVBUFF,#15
KK16:
NDK4:
LCALLDISP1
LCALLDISP1
LCALLDISP
MOVTH0,A
MOVA,TEMP
MOVTL0,A
SETBTR0
NDK4A:
JNZNDK4A
CLRTR0
CPLP2.1
KKEY4:
LJMPMAIN
DELY10MS:
MOVR6,#10
D10:
MOVR7,#248
DJNZR7,$
DJNZR6,D10
RET
DELY1S:
MOVR3,#04H
LOOP3:
MOVR2,#0FAH
LOOP2:
MOVR1,#0F9H
LOOP1:
DJNZR1,LOOP1
DJNZR2,LOOP2
DJNZR3,LOOP3
RET
DELY1MS:
MOVR1,#0FFH
DL0:
DJNZR1,DL0
INT_T0:
MOVTH0,STH0
MOVTL0,STL0
CPLP3.0
RETI
DISP:
MOVP2,#01H
MOVDPTR,#HiLowTable
MOVP0,A
LCALLDELY1MS
MOVP2,#02H
MOVDPTR,#TABLE
MOVP0,A
DISP1:
MOVP2,#01H
MOVCA,@A
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