【毕业论文】基于单片机的电子琴设计.doc

单片机原理课程设计报告 题目：基于单片机/Proteus的电子琴设计 目录 1 电子琴技术状况 3 2 实验任务.............................................. 3 3 设计要求...............................................3 4 总体方案论证与设计 3 4.1 总体硬件组成框图 3 4.2 播放模块 4 4.3 按键控制模块 4 4.4 中心控制模块 4 5 系统的软件设计 6 5.1 软件流程 6 5.2 软件程序 7 6 系统调试与测试结果分析 7 6.1 使用的仪器仪表 8 6.2 系统调试 8 6.3 测试结果 8 总结 8 参考资料 9 附录1 10 原理图 15 1 电子琴技术状况 本次设计提出了用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简易的电子琴. 本方案以AT89C51单片机作为主控核心,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块在主控模块上设有个按键和扬声器.根据使用者的操作随意弹奏想要表达的音乐.一首音乐是许多不同的音阶组成的,而每个音阶对应着不同的频率,这样我们就可以利用不同的频率的组合,即可构成我们所想要的音乐了,当然对于单片机来产生不同的频率非常方便,我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号 用PROTEUS实现的电子琴设计. 3 设计要求 1、利用定时器,可以发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出不同的音调. 2、定时器按设置的定时参数产生中断,这一次中断发出脉冲低电平,下一次反转发出脉冲高电平.由于定时参数不同,就发出了不同频率的脉冲. 各音阶标称频率值： 音 阶 1 2 3 4 5 6 7 频率(HZ) 440.00 493.88 554.37 587.33 659.26 739.99 830.61 4 总体方案论证与设计 本系统采用单片机AT89C51为电子琴的控制核心,系统主要包括播放模块、按键控制模块.下面对各模块的设计逐一进行论证比较.总电路图见附页. 4.1总体硬件组成框图 图2-1 总体硬件组成框图 实验中每按下一个琴键,单片机能够检测到键盘的按键,并根据按键的位置,通过程序来控制,使喇叭发出不同频率（音调）的声音,声音延迟一段时间,等到按键放开之后,声音停止.然后再继续扫描,看是否有键按下,如此循环,即可实现基本的琴键功能. 4.2 播放模块 播放模块是成存在噪声音响效果较.而且由于所需驱动功率较,且价格低廉,所以,被广泛应用. 4.3按键控制模块 电子琴设有个按键,分别代表7个音符,包括中音段的全部音符.通过软硬件设计,按键触发外部中断,中断使程序跳转,实现模式转换,启动电子琴.然后通过查询电子琴所按下的按键,读取电子琴输入状态,跳转到对应的程序人口,实现.实验通过74HC245读回开关的值,AT89C51通过74HC374将数据输出,同时输出片选信号和写信号. 中心控制模块 8255扩展模块 上图为AT89C51单片机扩展一片82C55的电路图，图中74LS373是地址锁存器，P0.1、P0.0经74LS373与82C55的地址线A1、A0连接；P0.7经74LS373与片选相连，82C55的控制线、直接与AT89C51的、端相连；AT89C51的数据总线P0.0-P0.7与82C55的数据线D0-D7连接。 4.4.2 地址译码模块 本次设计采用74LS138进行地址译码，当地址为8000H时，有效，将片选到82C55；AT89C51的读选通端口，3-8译码器的端口和82C55的A0地址线通过逻辑电路，将片选出9001H地址，即选中74HC245.同理，AT89C51的写选通端口，3-8译码器的端口和82C55的A1地址线通过逻辑电路，将片选出9002H地址，将选中74HC374. 4.4.3 AT89C51复位模块 4.4.4 AT89C51晶振模块 5 系统的软件设计 软件是该电子琴控制系统的重要组成部分,在系统的软件设计中我们也才用了模块化设计,将系统的各部分功能编写成子模块的形式,这样增强了系统软件的可读性和可移植性. 5.1软件流程 本系统中下位机（单片机89C51）的主要功能就是实现音乐播放功能.其主程序流程如图4-1所示. 5.2软件程序 本系统的上位机软件主要是编辑电子琴播放状态的内容,在设计中采用汇编语言编写了电子琴控制系统控制和播放内容的程序.见附录一. 6 系统调试与测试结果分析 6.1 使用的仪器仪表 单片机AT89C51 地址锁存器74LS373 可编程并行I/O接口芯片8255 三态总线收发器74HC245 锁存器74HC374 三