整理簡易電子琴設(shè)計(jì)方案51單片機(jī)

1、精品文檔簡易電子琴51單片機(jī)目錄簡易電子琴51單片機(jī)1目錄1摘要1ABSTRACT1方案論證1.1原理圖11.2系統(tǒng)板硬件連線 11.3主要芯片簡介 21.3.1 AT89S51 簡介21.3.2 LM386 4圖1-3LM386內(nèi)部電路原理圖 4Fig1-3 LM386 internal circuit diagram 41.3.3 LED 數(shù)碼管52實(shí)現(xiàn)過程62.1 4X4行列式鍵盤識別及顯示 62.1.1系統(tǒng)板上硬件連線設(shè)計(jì) 72.1.2程序設(shè)計(jì)內(nèi)容1 4X4矩陣鍵盤識別處理,每個按鍵有它的行值和列值,行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼.矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信

2、.每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0和 “1；開關(guān)的一端列線通過電阻接VCC,而接地是通過程序輸出數(shù)字“0實(shí)現(xiàn)的.8圖2.1.1 行列式鍵盤電路 8Figure 2.1.1 determ inant keyboard circuit 8摘要隨著社會的開展進(jìn)步,音樂逐漸成為我們生活中很重要的一局部,有人曾說 喜歡音樂的人不會向惡.我們都會抽空欣賞世界名曲,作為對精神的洗禮.本論 文設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的簡易電子琴.我們對于電子琴如何實(shí)現(xiàn)其功能,如音色 選擇、聲音強(qiáng)弱限制、節(jié)拍器、自動放音功能等等也很好奇.電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)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

3、片機(jī)具有強(qiáng)大的限制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性, 它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中,成為不可替代的一局部.本文的主要內(nèi)容是用 AT89S51單片機(jī)為核心限制元件,設(shè)計(jì)一個電子琴.以單片機(jī)作為主控核心,與 鍵盤、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主限制模塊,在主控模塊上設(shè)有 16 個按鍵和揚(yáng)聲 器.本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單,軟件功能完善,限制系統(tǒng)可靠, 性價比擬高等,具有一定的實(shí)用和參考價值.關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī)音色節(jié)拍器自動放音精品文檔ABSTRACTWith the development and progress of society, music has become an importan

4、t part of life, it was said that people do not like the music to the evil. We will find time to enjoy the world music, as the baptism of the spirit. This thesis developed a simple microcontroller-based electronic key board.Electronic organ is a modern electronic music technology and the product is a

5、 new type of keyboard instruments. It modern music played an important role in single chip is a powerful control functions and flexible programming characteristics, It has converged with modern people's lives, become an irreplaceable part. The main content is AT89C51 control of the core componen

6、ts, Design of an electronic organ, single chip as a host to the core, with the keyboard, speakers and other core modules main control module, in the main control module has 16 keys and speakers. Stability of the system, its advantages are simple hardware circuits, software functions, control system

7、reliability, high cost performance and have certain practical and reference value.Key words : single chip MCU keyboard speaker electronic organ234精品文檔引言單片微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)開展的產(chǎn)物,屬第四代電子計(jì)算機(jī), 它具有高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn).它的 應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的限制技術(shù)從根本上發(fā)生變革.因此,單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用已成 為高科技和工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題.電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物,是一種新型的

8、鍵盤樂器.它在現(xiàn) 代音樂扮演著重要的角色,單片機(jī)具有強(qiáng)大的限制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性, 它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中,成為不可替代的一局部.本文的主要內(nèi)容是用 AT89S51單片機(jī)為核心限制元件,設(shè)計(jì)一個電子琴.以單片機(jī)作為主控核心,與 鍵盤、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主限制模塊,在主控模塊上設(shè)有 16 個按鍵和揚(yáng)聲 器.本文主要對使用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡易電子琴進(jìn)行了分析, 并介紹了基于單片機(jī)電 子琴統(tǒng)硬件組成.利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階,最終可隨意 彈奏想要表達(dá)的音樂.并且本文分別從原理圖,主要芯片,各模塊原理及各模塊 的程序的調(diào)試來詳細(xì)闡述.一首音樂是許多不同的音階組成的,而每個音階對

9、應(yīng)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(gòu)成我們所想要的音樂了,當(dāng)然對于單片 機(jī)來產(chǎn)生不同的頻率非常方便,我們可以利用單片機(jī)的定時/計(jì)數(shù)器T0來產(chǎn)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(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可.精品文檔1.1原理圖21DNP2.0/A83DS1DPY7 SEG DPaNNGGabcdefg dpR42201 萬案論證丄Y1I 12MHzU1C730pFC6iOpFS1jtSW-PB222324252627282930P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15PSENALEP0.7/

10、AD7P0.6/AD6P0.5/AD5P0.4/AD4P0.3/AD3P0.2/AD2P0.1/AD1P0.0/AD0P3.7/RDP3.6/WRP3.5/T1P3.4/T0P3.3/INT1P3.2/INT0P3.1/TXDP3.0/RXDP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.116 CR315 CR214 CR113 BR412 BR311 BR210 BR1876543R210KAT89S51R110Ko 円T SRAE17 CR4J I S3J S1DSW-PB-PB心 S8 口 I S4SW-PBC2SW-PBSW-PBS16IcSw c'Sw 0-PB-PB

11、1(4-10uFC30.1uF6327R310KCiC IP1 HEADER 8VccV OUTIN+GA ININ-GAINBY PASSGNDLM386U210K當(dāng)R4|'C1i-10uFTC5uFC4F0uLS1 Jl揚(yáng)聲器圖1-1 電子琴電路圖Figure1-1 Keyboard circuit diagram1.2系統(tǒng)板硬件連線34系統(tǒng)板硬件連線如圖1-1所示,發(fā)生模塊,鍵盤模塊,及LED顯示模塊連接如下1. 把“單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的 P1.0 端口用導(dǎo)線連接到“音頻放大模塊區(qū)域中 的 SPK IN 端口上；2. 把“單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的P3.0 P3.7端口用8芯排線連接到“

12、4X4行列式鍵 盤區(qū)域中的C1 C4 R1 R4端口上；3. 把“單片機(jī)系統(tǒng)區(qū)域中的 P0.0/AD0 P0.7/AD7端口用8芯排線連接到“四 路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊區(qū)域中的任一個 a h端口上；要求：P0.0/AD0對應(yīng)著a, P0.1/AD1對應(yīng)著b,P0.7/AD7對應(yīng)著h.1.3 主要芯片簡介1.3.1 AT89S51 簡介AT89S51 是一個低功耗,高性能 CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含 4k Bytes ISPIn-system programmable 的可反復(fù)擦寫 1000次的 Flash 只讀程序存儲器, 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-5

13、1指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和ISP Flash存儲單 元,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式限制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價 比的解決方案.AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個引腳引腳圖如圖1-2所示,4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器,128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器RAM,32個外部雙向輸 入/輸出I/O 口,5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷,2個16位可編程定時計(jì) 數(shù)器,2個全雙工串行通信口,看門狗WDT電路,片內(nèi)時鐘振蕩器.此外,AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式. 空閑模式下,CPU暫停工作,

14、而RAM定時計(jì)數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工 作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM勺數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活 或硬件復(fù)位.同時該芯片還具有 PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,以適應(yīng)不 同產(chǎn)品的需求.精品文檔PDIP(RXOJ <TXt>) | 11 ： i<E) (WR) (RO)Pl 0 CP1.1 匸PI.2 匸Pl 3 1ZPl.4 匚P1.S 匚PI T匚 RST匚 pad匚 戶3 1 cP3.2 匸P3.4 CP3 5 i_P3 6 C 戸丁匚 vccZl D (AOO) PO 1 (A£>1) PO ? (AXJJ) FKJ

15、 3 (AOS) 二l 尸口ALX I3 PO S <ACS) 二| F»O 軒(AOQ) 1*0 ? (AO7) EA/VPPZl A4_E*K5o>CSL2 匚 XT AL 1 匸Cnnnnnf 2 & (Al t)R3- 4 (A13 R? 3 (All)PF 2 (A1O)P3- 1 (A»JP2 D "&精品文檔圖1-2管腳圖Figure1-2 pin map1.3.1.1主要功能特性兼容MCS-51旨令系統(tǒng) 32個雙向I/O 口 2個16位可編程定時/計(jì)數(shù)器全雙工UART串行中斷口線 2個外部中斷源中斷喚醒省電模式看門狗WD

16、T電路靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 4k可反復(fù)擦寫ISP Flash ROM 4.5-5.5V工作電壓時鐘頻率0-33MHZ 128*8bit 內(nèi)部 RAM低功耗空閑和省電模式 3級加密位軟件設(shè)置空閑和省電功能雙數(shù)據(jù)存放器指針1.3.2 LM3861.321 LM386內(nèi)部電路LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應(yīng)用于低電壓消 費(fèi)類產(chǎn)品.LM386特 性：靜態(tài)功耗低,約為4mA可用于電池供電；工作電壓范圍寬,4V-12V或5V-18V;外圍元件少；電壓增益可調(diào),20-200 ；低失真度.LM386是 一種音頻集成功放,具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓 范圍大、外接元件

17、少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中.圖1-3LM386內(nèi)部電路原理圖Fig1-3 LM386 internal circuit diagramLM386內(nèi)部電路原理圖如圖1-3所示.與通用型集成運(yùn)放相類似,它是一個 三級放大電路.第一級為差分放大電路,T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管,作為差分放大 電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信 號從管的基極輸入,從T2管的集電極輸出,為雙端輸入單端輸出差分電路.使 用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載,可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益第二級為共射放大電路,T7為放大管,恒流源

18、作有源負(fù)載,以增大放大倍數(shù). 第三級中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管,與NPh型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級. 二極管D1和D2為輸出級提供適宜的偏置電壓,可以消除交越失真.引腳2為反相輸入端,引腳3為同相輸入端.電路由單電源供電,故為 OTL精品文檔P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15PSENALEP0.7/AD7P0.6/AD6P0.5/AD5P0.4/AD4P0.3/AD3P0.2/AD2P0.1/AD1P0.0/AD0P3.4/T014 CR113 BR412 BR3P3.3/INT1精品文檔P3.2/INT011P3.0/RXD 10BR2引腳5應(yīng)外接輸出電容

19、后再接負(fù)載.BR1電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極,形成反應(yīng)通路,并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò),從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反應(yīng),使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益cc VAETs RH0.圖2.3音頻放大器電路Figure 2.3 audio amplifier circuitP1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0精品文檔10K10uF10uF1.3.3 LED數(shù)碼管數(shù)碼管如圖1-4所示使用條件：a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定c、使用電流：靜態(tài)：總電流80mA每段10mA;動態(tài)：平均電流4-5mA峰值電流100mA上面這只是七段

20、數(shù)碼管引腳圖,其中共陽極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的5是一樣的.數(shù)碼管使用考前須知說明：1數(shù)碼管外表不要用手觸摸,不要用手去弄引角；2 焊接溫度：260度；焊接時間：5S3外表有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來.2 實(shí)現(xiàn)過程2.1 4X4 行列式鍵盤識別及顯示組成鍵盤的按鍵有機(jī)械式、電容式、導(dǎo)電橡膠式、薄膜式多種,但不管什么 形式,其作用都是一個使電路接通與斷開的開關(guān).目前微機(jī)系統(tǒng)中使用的鍵盤按 其功能不同,通?？煞譃榫幋a鍵盤和非編碼鍵盤兩種根本類型.編碼鍵盤：鍵盤本身帶有實(shí)現(xiàn)接口主要功能所需的硬件電路.不僅能自動檢 測被按下的鍵,并完成去抖動、防串鍵等功能,而且能提供與被按鍵功能對應(yīng)的 鍵碼如AS

21、CII碼送往CPU所以,編碼鍵盤接口簡單、使用方便.但由于硬 件電路較復(fù)雜,因而價格較貴.非編碼鍵盤：鍵盤只簡單地提供按鍵開關(guān)的行列矩陣.有關(guān)按鍵的識別、鍵 碼確實(shí)定與輸入、去抖動等功能均由軟件完成.目前微機(jī)系統(tǒng)中,一般為了降低 本錢大多數(shù)采用非編碼鍵盤.鍵盤接口必須具有去抖動、防串鍵、按鍵識別和鍵碼產(chǎn)生 4 個根本功能. 1去抖動 : 每個按鍵在按下或松開時,都會產(chǎn)生短時間的抖動.抖動的持 續(xù)時間與鍵的質(zhì)量相關(guān),一般為 520mm所謂抖動是指在識別被按鍵是必須避 開抖動狀態(tài),只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識別正確無誤.去抖問 題可通過軟件延時或硬件電路解決. 2防串鍵：防串鍵是為了解

22、決多個鍵同時按下或者前一按鍵沒有釋放又 有新的按鍵按下時產(chǎn)生的問題.常用的方法有雙鍵鎖定和 N鍵輪回兩種方法.雙 鍵鎖定,是當(dāng)有兩個或兩個以上的按鍵按下時,只把最后釋放的鍵當(dāng)作有效鍵并 產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼.N鍵輪回,是當(dāng)檢測到有多個鍵被按下時,能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的 順序依次產(chǎn)生相應(yīng)鍵的鍵碼.3被按鍵識別：如何識別被按鍵是接口解決的主要問題,一般可通過軟 硬結(jié)合的方法完成.常用的方法有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法兩種.行掃描法的根本思 想是,由程序?qū)︽I盤逐行掃描,通過檢測到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵,為此, 需要設(shè)置入口、輸出口一個,該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用.線反轉(zhuǎn)法的根本 思想是通過行列顛倒兩次掃描來識別閉合

23、鍵, 為此需要提供兩個可編程的雙向輸 入/ 輸出端口.(4) 鍵碼產(chǎn)生：為了從鍵的行列坐標(biāo)編碼得到反映鍵功能的鍵碼,一般在 內(nèi)存區(qū)中建立一個鍵盤編碼表,通過查表獲得被按鍵的鍵碼.用AT89S51的并行口 P1接4X4矩陣鍵盤,以P1.0 P1.3作輸入線,以P1.4P1.7作輸出線；在數(shù)碼管上顯示每個按鍵的“ 0 F序號.DN:AWA11A121X9I12MHzrLjU1C7SW-PB5A1NP3.7/RDP3. 6/WRP3. 5/T1P3. 4/T0P3. 3/INT 1P3. 2/INT_0P3.1/TXDP3. 0/RXD17 CR416 CR315 CR214 CR113 BR412 BR311 BR210 BR13 2 1 D D D AAAP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1. 1oDA