《单片机原理与接口技术》课程设计---电子琴设计.docVIP

《单片机原理与接口技术》 课程设计报告 姓 名 学 号 院 系 班 级 指导教师 年 月 目录 一、课程设计目的 2 二、课程设计内容 2 (一)设计任务及要求 2 （1）设计任务 2 （2）设计要求 2 （二）设计的基本方案 3 三、硬件电路设计及描述 4 （一）芯片介绍： 4 （二）硬件接线： 7 1、4x4矩阵键盘控制模块 7 2、两位数码管 8 3、音频输出 8 4、复位电路 9 5、电路设计图如下： 9 四. 软件设计思想及流程 9 （一）件总体方案 9 （二）简易流程图 10 1、程序简易流程图 11 2、弹奏程序流程图 12 3、自动播放歌曲程序流程图 13 五．硬件的调试过程及调试方法 14 六．源代码 14 七、课程设计体会 28 八.参考文献 28 一、课程设计目的 单片机课程设计作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完《单片机原理及应用》课程后，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合练习。 单片机课程设计过程中，学生通过查阅资料，接口设计，程序设计，安装调试等环节，完成一个基于MCS-51系列单片机，涉及多种资源应用，并且有综合功能的小应用系统设计。使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路，电子元器件等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程，调试，相关仪器设备和相关软件的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，加深单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器，中断，片内外存储器，I/O接口，串行口等。使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程，方法及实现，强化单片机应用电路的设计与分析能力。提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风，培育学生综合运用理论知识解决问题的能力。 二、课程设计内容 (一)设计任务及要求 （1）设计任务 基于MCS系列单片机AT89C51。设计一个简易电子琴 （2）设计要求 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 1、简单原理介绍 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，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。 若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。 利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0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，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。 计数脉冲值与频率的关系式(如式3-1所示)是： N＝fi÷2÷fr 3-1 式中，N是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12MHz时，其频率为1MHz）；fr是想要产生的频率。 其计数初值T的求法如下： T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr 例如：设K＝65536，fi＝1MHz，DO（523Hz）的计数值。 T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－÷2÷fr＝65536－/f DO的T＝65536－/523＝64580 单片机12MHZ晶振，高中低音符与计数T0相关的计数值如表1.1 表1.1音符频率表 低音音符 频率HZ 中音音符 频率HZ 高音音符 频率HZ 1 261.63 1 523.25 1 10