基于单片机的电子琴控制系统.docx

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基于单片机的电子琴控制系统

单片机原理与应用技术

课程设计报告（论文）

基于单片机的电子琴设计

专业班级：

应用电子技术教育111班

姓　　名：

张胜林

时间：

2014.6.3-2014.6.19

指导教师：

孔小红秦国庆宋长源

2014年6月17日

单片机课程设计任务书

1.设计目的与要求

设计出一个电子琴控制系统。

准确地理解有关要求，独立完成

系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：

（1）实现基本的音符1-7的弹奏和数码显示。

（2）自动弹奏播放一首简单的歌曲。

2．设计内容

（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；

（2）确定元器件及元件参数；

（3）进行电路模拟仿真；

（4）SCH文件生成与打印输出；

3．编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

4．答辩

在规定时间内，完成叙述并回答问题。

论文结构清晰，层次分明，理论严谨

任务书要求单页打印。

1.5倍行间距，标准字间距。

目录

摘要…………………………………………………………………1

关键词………………………………………………………………1

1引言…………………………………………………………………1

2单片机简介…………………………………………………………1

3总体设计方案

3.1设计思路…………………………………………………………………3

3.2总体框图…………………………………………………………………3

4设计原理分析

4.1按键电路…………………………………………………………………3

4.2发声电路…………………………………………………………………4

4.3数码管显示电路…………………………………………………………4

4.4复位与振荡电路…………………………………………………………4

5结束语………………………………………………………………5

参考文献……………………………………………………………5

附录1………………………………………………………………6

附录2………………………………………………………………10

附录3………………………………………………………………11

附录4………………………………………………………………12

附录5………………………………………………………………13

基于单片机的电子琴控制系统

应教111张胜林

摘要：

本设计是一个基于STC89C52RC单片机的电子琴。

设计指标含2×4键盘（分别包括7个音符、1首示例音乐）、一个一位八段数码管显示、可以播放一首完整的音乐、还可以通过按下按键复位。

关键词：

STC89C52RC单片机；八段数码管；按键；音符；音乐；程序

1引言

电子琴是高科技在音乐领域的一个代表，它是古典文化与现代文明的一个浓缩体。

它不但可以帮助我们的音乐教师进行传统音乐文化的教育教学工作，而且由于它又具备现代音乐，特别是电子音乐、电脑音乐的基本结构、特征，因而使我们的教师在进行现代音乐、电子音乐、电脑音乐的教学时，更直接、更简便。

单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。

它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。

因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。

电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。

它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。

本文的主要内容是用STC89C52RC单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。

以单片机作为主控核心，与键盘、蜂鸣器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个弹奏按键、1个播放键、1个复位按键和蜂鸣器。

2STC89C52RC单片机简介

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。

主要特性如下：

1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。

2.工作电压：

5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）。

3.工作频率范围：

0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz。

4.用户应用程序空间为8K字节。

5.片上集成512字节RAM。

6.通用I/O口（32个），复位后为：

P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。

8.具有EEPROM功能。

9.具有看门狗功能。

10.共3个16位定时器/计数器。

即定时器T0、T1、T2。

11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。

13.工作温度范围：

-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）。

14.STC89C52RC单片机的工作模式 

 掉电模式：

典型功耗0.1μA（可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序）。

空闲模式：

典型功耗2mA。

 正常工作模式：

典型功耗4MA～7mA。

 掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。

15.管脚排列图：

图1

3总体设计方案

3.1设计思路

本设计利用单片机不同的频率组合，来构成我们想要的声音，也即音乐。

我利用单片机的定时/计数器T0、T1来产生这样的不同频率信号，控制好频率即可构成音乐。

本设计用硬件和软件结合来实现，主要表现在程序的编制上。

利用STC89C52的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0、TH1及TL0、TL1以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令计数器计时956μs/1μs＝956（12MHZ晶振），每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。

其余音符类似。

3.2总体框图

播放歌曲功能

四乘四矩阵STC89C52RC单片机音频

式键盘

LED显示

图2

4设计原理分析

4.1按键电路

图3

通过查询哪个按键按下可以控制数码管显示该按键代表的数字；前七个按键代表音符键，通过查询被按下的按键可以控制发出相应的音符，最后一个按键代表功能键，若按下则可以自动播放一首音乐。

4.2发声电路

图4

通过给蜂鸣器传送不同的频率使其发出不同的音调。

4.3数码管显示电路

图5

4.4复位与振荡电路

图6

5结束语

此次课程设计使得我们把平时课堂上学的理论知识运用到实际中,比如说在单片机课程、模电、数电和电路中学的知识，通过这次课程设计的完成,加深了我们这一些理论知识的理解，为以后下一步的学习打下了基础，在以后的学习过程中我们不应该只学习课本上的东西，还应该与实际多多地结合，这样才能学以致用。

而且只有与实际结合起来，也才能真正彻底地明白那一些理论知识。

参考文献

[1]李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）［Ｍ］.北京：

北京航空航天出版社，2006

[2]康华光.数字电子技术基础（第五版）［Ｍ］.北京：

高等教育出版社，2006

[3]张庆双.全新实用电路集萃［Ｍ］.北京：

北京机械工业出版社，2008

[4]阎石.数字电子技术基础（第三版）［Ｍ］.北京：

高等教育出版社，1989

[5]付家才.电子实验与实践［Ｍ］.北京：

高等教育出版社，2004

附录1

汇编程序

org000h

numtimequ20h

geweiequ21h

shiweiequ22h

scanledequ23h

ljmpmain

org00bh

jmptim0

org100h

orlp1,#0ffh

orlp0,#0ffh

main:

JNBP1.0,DO

JNBP1.1,RE

JNBP1.2,MI

JNBP1.3,FA

JNBP1.4,SO

JNBP1.5,LA

JNBP1.6,SI

JNBP1.7,start

ljmpmain

DO:

MOVR6,#126

MOVA,#0F9H

MOVP0,A

LJMPOUTPUT

RE:

MOVR6,#113

MOVA,#0A4H

MOVP0,A

LJMPOUTPUT

MI:

MOVR6,#100

MOVA,#0B0H

MOVP0,A

LJMPOUTPUT

FA:

MOVR6,#95

MOVA,#99H

MOVP0,A

LJMPOUTPUT

SO:

MOVR6,#85

MOVA,#92H

MOVP0,A

LJMPOUTPUT

LA:

MOVR6,#75

MOVA,#82H

MOVP0,A

LJMPOUTPUT

SI:

MOVR6,#67

MOVA,#0F8H

MOVP0,A

LJMPOUTPUT

OUTPUT:

CLRP3.7

ACALLDEL

SETBP3.7

ACALLDEL

AJMPmain

DEL:

MOVB,R6

DL:

MOVR7,#6

DJNZR7,$

DJNZR6,DL

MOVR6,B

RET

start:

MOVA,#80H

MOVP0,A

movtmod,#00000001b

movie,#10000010b

movnumtim,#01h

start0:

mov30h,#00h

next:

mova,30h

movdptr,#table

movca,@a+dptr

movr2,a

jzend0

anla,#0fh

movr5,a

mova,r2

swapa

anla,#0fh

jnzsing

clrtr0

jmpd1

sing:

deca

mov22h,a

rla

movdptr,#table1

movca,@a+dptr

movth0,a

mov21h,a

mova,22h

rla

inca

movca,@a+dptr

movtl0,a

mov20h,a

setbtr0

d1:

lcalldelay

inc30h

jmpnext

end0:

ljmpmain

tim0:

pushacc

pushpsw

movtl0,20h

movth0,21h

cplp3.7;由该口输出音频数据

poppsw

popacc

reti

delay:

movr7,#02h

d2:

movr4,#187

d3:

movr3,#248

djnzr3,$

djnzr4,d3

djnzr7,d2

djnzr5,delay

ret

table1:

;音乐码表

dw64260,64400,64524,64580

dw64684,64777,64820,64898

dw64968,65030,65058,65110

dw65157,65178,65217

table:

db82h,01h,81h,94h,84h

db0b4h,0a4h,04h

db82h,01h,81h,94h,84h

db0c4h,0b4h,04h

db82h,01h,81h,0f4h,0d4h

db0b4h,0a4h,94h

db0e2h,01h,0e1h,0d4h,0b4h

db0c4h,0b4h,04h

db00

END

附录2

仿真图

附录3

原理图

附录4

生成PCB图

附录5

元件清单