電子信息畢業(yè)設(shè)計---電子琴設(shè)計

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　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，電子琴在現(xiàn)代音樂之中扮演著重要角色，單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用AT89s51單片機為核心控制元件，設(shè)計一個電子琴。以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊，在

2、主控模塊上設(shè)有16個按鍵和揚聲器。利用Proteus和keil進行仿真調(diào)試使本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，其優(yōu)點是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等，具有一定的實用和參考價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電子琴 單片機 音頻放大 Proteus</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Ele

3、ctronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments. It play an important role in modern music. SCM has powerful control function and flexible programming characte

4、ristics. It has converged with modern people’s live, because an irreplaceable par. The main content is AT89s51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core with the keybord, sp

5、eaker and other core modules In the main control module h</p><p>　　Keywords electronic music instrument AT89s51 audio frequency enlarge Proteus</p><p><b>　　目 錄</b></p>&

6、lt;p><b>　　中文摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT1</p><p><b>　　目 錄2</b></p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><p>　　1.1 電子信息工程簡介3</p><

7、p>　　1.1.1 單片機的發(fā)展3</p><p>　　1.1.2 單片機的發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.2 多音階電子琴項目概述7</p><p>　　第二章 總體方案8</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求8</p><p>　　2.2 電子琴系統(tǒng)的組成8</p>

8、<p>　　第三章 硬件設(shè)計10</p><p>　　3.1 AT89S5210</p><p>　　3.1.1 AT89S52簡介10</p><p>　　3.1.2 功能特性描述11</p><p>　　3.1.3 單片機復(fù)位電路作用12</p><p>　　3.2 電路工作原理

9、13</p><p>　　3.2.1 電路原理13</p><p>　　3.2.2 元件清單15</p><p>　　3.2.3 4*4按鍵矩陣電路工作原理及設(shè)計16</p><p>　　3.2.4 音頻集成功放LM386的特性及內(nèi)部電路圖16</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計19</p&

10、gt;<p>　　4.1 程序流程圖19</p><p>　　4.2 產(chǎn)生音樂頻率19</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試21</p><p>　　5.1 Proteus功能介紹21</p><p>　　5.2 keil功能介紹23</p><p>　　5.3 利用Pro

11、teus和keil進行仿真調(diào)試23</p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p>　　附錄Ⅰ 單片機匯編語言及程序設(shè)計26</p><p>　　附錄Ⅱ 電子琴制作實物圖31</p><p><b>　　致謝32</b></p><p><

12、;b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 電子信息工程簡介</p><p>　　電子信息工程是一門應(yīng)用計算機等現(xiàn)代化技術(shù)進行電子信息控制和信息處理的學(xué)科，主要研究信息的獲取與處理，電子設(shè)備與信息系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用和集成。現(xiàn)在，電子信息工程已經(jīng)涵蓋了社會的諸多方面，像電話交換局里怎么處理各種電話信號，手機是怎樣傳遞我們的聲音甚至圖像的，我們周圍的網(wǎng)

13、絡(luò)怎樣傳遞數(shù)據(jù)，甚至信息化時代軍隊的信息傳遞中如何保密等都要涉及電子信息工程的應(yīng)用技術(shù)。我們可以通過一些基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)認識這些東西，并能夠應(yīng)用更先進的技術(shù)進行新產(chǎn)品的研究和 電子信息工程專業(yè)是集現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)于一體的專業(yè)。 </p><p>　　本專業(yè)培養(yǎng)掌握現(xiàn)代電子技術(shù)理論、通曉電子系統(tǒng)設(shè)計原理與設(shè)計方法，具有較強的計算機、外語和相應(yīng)工程技術(shù)應(yīng)用能力，面向電子技術(shù)、自動控制和智能控制、計算機與

14、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等電子、信息、通信領(lǐng)域的寬口徑、高素質(zhì)、德智體全面發(fā)展的具有創(chuàng)新能力的高級工程技術(shù)人才開發(fā)。 </p><p>　　電子信息工程專業(yè)主要是學(xué)習(xí)基本電路知識，并掌握用計算機等處理信息的方法。首先要有扎實的數(shù)學(xué)知識，對物理學(xué)的要求也很高，并且主要是電學(xué)方面；要學(xué)習(xí)許多電路知識、電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、計算機控制原理、通信原理等基本課程。學(xué)習(xí)電子信息工程自己還要動手設(shè)計、連接一些電路并結(jié)合計算機進行實驗，對動手操

15、作和使用工具的要求也是比較高的。譬如自己連接傳感器的電路，用計算機設(shè)置小的通信系統(tǒng)，還會參觀一些大公司的電子和信息處理設(shè)備，理解手機信號、有線電視是如何傳輸?shù)牡龋⒛苡袡C會在老師指導(dǎo)下參與大的工程設(shè)計。學(xué)習(xí)電子信息工程，要喜歡鉆研思考，善于開動腦筋發(fā)現(xiàn)問題。</p><p>　　1.1.1 單片機的發(fā)展</p><p>　　單片機誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大

16、階段。</p><p>　　1.SCM即單片微型 計算機（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。</p><p>　　2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)

17、發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道

18、路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。</p><p>　　3.單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。</p>&l

19、t;p>　　單片機作為微型計算機的一個重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。自單片機誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個機種。如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個階段 </p><p>　?。?）第一階段（1976-1978）：單片機的控索階段。以Intel公司的MCS–48為代表。MCS–48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola、Zilog等，都取得

20、了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。</p><p>　?。?）第二階段（1978-1982）單片機的完善階段。Intel公司在MCS – 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機系列MCS–51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結(jié)構(gòu)。</p><p>　　①完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址

21、總線、控制總線及具有很多機通信功能的串行通信接口。</p><p>　　②CPU外圍功能單元的集中管理模式。</p><p>　?、垠w現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。</p><p>　?、苤噶钕到y(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。</p><p>　?。?）第三階段（1982-1990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片

22、機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS – 96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著MCS – 51系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競相使用80C51為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機中，增強了外圍電路路功能，強化了智能控制的特征。</p><p>

23、;　?。?）第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。</p><p>　　1.1.2 單片機的發(fā)展趨勢</p><p>　　目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路

24、內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。</p><p>　　CMOS化——近年，由于CHMOS技術(shù)的進小，大大地促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。采用

25、雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于TTL電路。因而，在單片機領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。</p><p>　　低功耗化——片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V

26、之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。</p><p>　　低電壓化——幾乎所有的單片機都有WAIT、STOP等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3~6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達1~2V。目前0.8V供電的單片機已經(jīng)問世。</p><p>　　低噪聲與高可靠性——為提高單片機的抗電磁干擾

27、能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。</p><p>　　大容量化——以往單片機內(nèi)的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。但在需要復(fù)雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。目前，單片機內(nèi)ROM最大可達64KB，RAM最大為2KB。</p>

28、<p>　　高性能化——主要是指進一步改進CPU的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機高出10倍以上。由于這類單片機有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其I/

29、O功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。</p><p>　　小容量、低價格化——與上述相反，以4位、8位機為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展動向之一。這類單片機的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。</p><p>　　外圍電路內(nèi)裝化——這也是單片機發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、RO

30、M、RAM、定時器/計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅(qū)動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。</p><p>　　串行擴展技術(shù)，在很長一段時間里，通用型單片機通過三總線結(jié)構(gòu)擴展外圍器件成為單片機應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價位OTP（One Time Programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進入片內(nèi)，推動了單片機“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)

31、的發(fā)展。特別是</p><p>　　I C、SPI等串行總線的引入，可以使單片機的引腳設(shè)計得更少，單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。</p><p>　　隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強。在單片機家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS –51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，

32、如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機已成為單片機發(fā)展的主流。專家認為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。</p><p>　　

33、單片機的組成及特點：</p><p>　　單片機是微型機的一個主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大特點是把CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機芯片就是一臺計算機。</p><p><b>　　1. 單片機的組成</b></p><p>　　它通過內(nèi)部總線把計算機的各主要部件接為一體，

34、其內(nèi)部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進行數(shù)據(jù)交換時提供地址，CPU通過它們將地址輸出到存儲器或I/O接口；/數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲器或I/O接口之間，或存儲器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制信號線和外部送入CPU的應(yīng)答信號線等。單片機中的CPU、存儲器等部件將在后面章節(jié)陸續(xù)介紹。</p><p><b>　　2. 單片機的特點</b>&

35、lt;/p><p>　　由于單片機的這種結(jié)構(gòu)形式及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著的特點，因而在各個領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機主要發(fā)如下特點：</p><p>　　（1）有優(yōu)異的性能價格比。</p><p>　?。?）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾

36、能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。</p><p>　?。?）控制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。</p><p>　　（4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　?。?）外部總

37、線增加了I C（Inter-Integrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（6）單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p><b>　　單片機的分類</b></p><p>　　

38、單片機作為計算機發(fā)展的一個重要領(lǐng)域，應(yīng)用一個較科學(xué)的分類方法。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。</p><p>　　1. 通用型/專用型</p><p>　　這是按單片機適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51是通用型單片機，它不是為某種專用途設(shè)計的；專用型單片機是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，

39、在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測量控制電路。</p><p>　　2. 總線型/非總線型</p><p>　　這是按單片機是否提供并行總線來區(qū)分的。總線型單片機普遍設(shè)置有并行地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴展并行外圍器件都可通過串行口與單片機連接，另外，許多單片機已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單

40、片機稱為非總線型單片機。</p><p>　　3. 控制型/家電型</p><p>　　這是按照單片機大致應(yīng)用的領(lǐng)域進行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運算能力強；用于家電的單片機多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。</p><p>　　顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機既是通用型又是總線型，還可以作工控用。&

41、lt;/p><p><b>　　單片機的應(yīng)用</b></p><p>　　由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　1. 單片機在智能儀表中的應(yīng)用</p><p>　　單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高

42、測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。</p><p>　　2. 單片機在機電一體化中的應(yīng)用</p><p>　　機電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機電一體化產(chǎn)品是指集成機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程

43、度。</p><p>　　3. 單片機在實時控制中的應(yīng)用</p><p>　　單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測控、航空航天、尖端武器、機器人等各種實時控制系統(tǒng)中，都可以用單片機作為控制器。單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　4. 單片機在分布式多機系統(tǒng)中的應(yīng)用</

44、p><p>　　在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。</p><p>　　5. 單片機在人類生活中的應(yīng)用</p><

45、;p>　　自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。</p><p>　　綜合所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。另一方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在

46、已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>　　1.2 多音階電子琴項目概述</p><p>　　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，電子琴在現(xiàn)代音樂之中扮演著重要角色，本項目的主要內(nèi)容是以AT89S52單片機為核心控制元件設(shè)計一個多音階電子琴，它具有硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)

47、可靠，性價比高等優(yōu)點，具有一定的實用價值。基于當(dāng)前市場上的玩具市場需求量大，其中電子琴就是一個很好的應(yīng)用方面。單片機技術(shù)使我們可以利用軟硬件實現(xiàn)電子琴的功能，從而實現(xiàn)電子琴的微型化，可以用作玩具琴、音樂轉(zhuǎn)盤以及音樂童車等等。并且可以進行一定的功能擴展。鑒于傳統(tǒng)電子琴可以用鍵盤上的“1”到“A”鍵演奏從低So到高DO等11個音，從而可以用來彈奏喜歡的樂曲。該設(shè)計將十一個琴鍵改成16個，使電子琴的功能更加完美。實現(xiàn)對樂曲的演奏。</p

48、><p><b>　　設(shè)計目標(biāo)</b></p><p>　　由于本設(shè)計主要用于人們娛樂方面，因此在設(shè)計上盡量使其安全以及簡單易操作。其次，在這次設(shè)計可行性上進行分析如下：</p><p><b>　　1、經(jīng)濟可行性：</b></p><p>　　所謂經(jīng)濟可行性，即在這次設(shè)計上需要投入資金的多少，由于畢業(yè)

49、設(shè)計是沒有項目資金，沒有開發(fā)經(jīng)費，因此在經(jīng)濟上必須能夠承受，比較理想化的項目對于我們畢業(yè)設(shè)計來說是不可行的。通過分析后，無論是在器件價格或是常見度上均是可行的。</p><p><b>　　2、技術(shù)可行性：</b></p><p>　　技術(shù)可行性主要是分析技術(shù)條件上是否能夠順利開展并完成開發(fā)工作，硬件、軟件能否滿足設(shè)計者的需要等。通過分析各種軟件環(huán)境，硬件仿真環(huán)境等均

50、已經(jīng)具備。</p><p>　　綜上所述，本系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)已經(jīng)明確,在經(jīng)濟與技術(shù)上均可行，因此本系統(tǒng)的開發(fā)是完全可行的。</p><p><b>　　第二章 總體方案</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p>　　基于AT89S52單片機的多音階電子琴設(shè)計要求如下：</p><

51、;p>　　（1）由4*4組成的16個按鍵矩陣，設(shè)計16個音階</p><p>　?。?）可隨意彈奏想要表達的音樂</p><p>　　（3）要求達到電子琴的基本功能，可以用彈奏出簡單的樂曲</p><p>　　（4）用鍵盤作出電子琴的按鍵每鍵代表一個音符。</p><p>　　2.2 電子琴系統(tǒng)的組成</p><p

52、>　　多音階電子琴的設(shè)計以AT89S52單片機為主控芯片，使得4*4按鍵 矩陣電路功率放大電路，揚聲器等各功能電路協(xié)調(diào)工作，多音階電子琴的主電路由4*4按鍵矩陣電路、功率放大電路、揚聲器、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路幾部分組成。</p><p>　　通過學(xué)習(xí)和查閱資料本項目需要掌握和了解如下知識：</p><p>　?。?）+5付電源原理及設(shè)計</p><p>

53、;　?。?）單片機復(fù)位電路工作原理及設(shè)計</p><p>　　（3）單片機晶振電路工作原理及設(shè)計</p><p>　?。?）4*4按鍵矩陣電路工作原理及設(shè)計</p><p>　　（5）音頻集成功放LM386的特性及使用</p><p>　?。?）AT89S52單片機引腳</p><p>　?。?）單片機匯編語言及程序設(shè)

54、計</p><p><b>　　多音階電子琴框圖</b></p><p>　　硬件設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計要求，在選擇的機型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。</p><p>　　該設(shè)計要實現(xiàn)一種由單片機控制的電子琴，單片機工作于12MHZ時鐘頻率，使用其定時/計數(shù)器T0，工作模式為1，改變計數(shù)值TH0

55、和TL0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號。該設(shè)計具有11個音節(jié)的鍵盤，用戶可以根據(jù)樂譜在鍵盤上進行演奏，音樂發(fā)生器會根據(jù)用戶的彈奏，通過揚聲器將音樂播放出來。由于本例實現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。用單片機產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動揚聲器并不能產(chǎn)生所要實現(xiàn)的音樂，因為它沒有足夠的驅(qū)動能力，這就需要音頻功率放大電路。本例使用國家半導(dǎo)體公司的低壓音頻功率放大器LM386來實現(xiàn)音頻功放電路。在單片機的復(fù)

56、位電路和晶振電路的協(xié)同下通過矩陣鍵盤的輸入通過單片機到音頻放大到揚聲器發(fā)出琴聲，實現(xiàn)功能。多音階電子琴框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1多音階電子琴框圖</p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　3．1 AT89S52</p><p>　　3.1.1 AT89S52簡

57、介</p><p>　　與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。at89s52單片機引腳圖及引腳說AT89S52 高性能8位單片機（AT89S52引腳圖

58、）</p><p>　　AT89S52引腳圖</p><p>　　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 -51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，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。</p><p>　　AT89S52具有如下特點：

59、40個引腳，8kBytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256bytes的隨機存取數(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。</p><p>　　此外，AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，

60、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的數(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。</p><p>　　3.1.2 功能特性描述</p><p>　　At89s52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制

61、造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。

62、另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。8位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash AT89S52</p><p>　　P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏

63、輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻

64、把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p><b>　　引腳號第二功能</b></p><p&

65、gt;　　P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出</p><p>　　P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）</p><p>　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）</p&g

66、t;<p>　　P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地

67、址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p>　　P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦

68、作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。</p><p><b>　　端口引腳第二功能</b></p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p>　　P3.2 INTO(外中斷0)&l

69、t;/p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1)</p><p>　　P3.4 TO(定時/計數(shù)器0)</p><p>　　P3.5 T1(定時/計數(shù)器1)</p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)</p><p>　

70、　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存

71、儲器時將跳過一個ALE脈沖。</p><p>　　對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。</p><p>　　PSEN——程序儲存允許（PSE

72、N）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。</p><p>　　EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。</p&

73、gt;<p>　　如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp</p><p>　　3.1.3 單片機復(fù)位電路作用</p><p>　　在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止

74、CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無論用戶使用哪種類型的單片機,總要涉及到單片機復(fù)位電路的設(shè)計。而單片機復(fù)位電路設(shè)計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機系統(tǒng),并在實驗室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。</p><p><b>　　基本的復(fù)位方式</b></p>

75、<p>　　單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位</p><p><b>　　1、手動

76、按鈕復(fù)位</b></p><p>　　手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。</p><p><b>　　2、上電復(fù)位</b&g

77、t;</p><p>　　AT89C51的上電復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。對于CMOS型單片機，由于在RST端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1µF。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著Vcc對電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了

78、保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時，Vcc的上升時間約為10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時間為1ms；晶振頻率為1MHz，起振時間則為10ms。在復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時，必然會使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上

79、電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器PC將得不到一個合適的初值，因此，CPU可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。</p><p>　　3.2 電路工作原理</p><p>　　3.2.1 電路原理</p><p>　　主要用到單片機AT89S52的晶振電路、復(fù)位電路、利用各引腳的功能，以及集成功放LM386的放大特性和+5付電源，4*4按鍵矩陣電路，單片機匯編

80、語言及程序設(shè)計，達到電子琴的基本功能使每鍵代表一個音符，使得4*4按鍵 矩陣電路，功率放大電路，揚聲器等各功能電路協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)多音階電子琴功能的實現(xiàn)。使每按下一個按鍵就代表一個音符。彈奏出悅耳的琴聲。</p><p>　　單片機的P1.0端口的輸出做音頻放大電路中的輸入，單片機的P3.0~P7.0端口分別做4*4按鍵矩陣電路的行掃描和列掃描。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

81、的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。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（列行）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字0實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無按鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么;還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。在兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地；另一行并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某

82、一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時間，然后利用計時器計時此半周期時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計時此半周期時間再對I/O反相，如此就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89S52單片機內(nèi)部計時器讓其工作在計數(shù)模式MODE1下，改變計數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同的頻率產(chǎn)生不同音階的聲音了。</p><p>　　3-2電子琴鍵盤功能</p><

83、p>　　電路原理圖如圖3-3所示：</p><p>　　3-3基于AT89S52單片機的多音階電子琴電路原理圖</p><p>　　3.2.2 元件清單</p><p>　　基于AT89S52單片機的多音階電子琴元件清單如表3-3所示</p><p>　　表3-3 基于AT89S52單片機的多音階電子琴元件清單</p>

84、<p>　　3.2.3 4*4按鍵矩陣電路工作原理及設(shè)計</p><p><b>　　圖3-4矩陣鍵盤</b></p><p>　　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、鍵碼的確定與輸入、去抖動等功能均由軟件完成。</p><p>　　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

85、別通過兩并行接口和CPU通信。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（列行）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字0實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無按鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么;還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。在兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地；另一行并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。</p><p>

86、;　　3.2.4 音頻集成功放LM386的特性及內(nèi)部電路圖</p><p>　　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)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電

87、的場合。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、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。LM386的內(nèi)部電路圖及引腳排列圖如圖3-4。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。</p><p>　　圖3-4 LM386的封裝形式</p><p>　　特性(Features)</p><p>　　

88、（1）靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。</p><p>　　（2）工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。</p><p><b>　?。?）外圍元件少。</b></p><p>　　（4）電壓增益可調(diào),20-200。</p><p><b>　?。?）低失真度</b></p&g

89、t;<p>　　在一定頻率范圍內(nèi)的振動能夠產(chǎn)生樂音，但是用單片機產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動揚聲器并不能產(chǎn)生所要實現(xiàn)的音樂，因為它沒有足夠的驅(qū)動能力，這就需要音頻功率放大電路。lm386功放最大的特點是低功耗，高增益，增益最高可達200。LM386電源電壓4--12V，音頻功率0.5w。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當(dāng)電源電壓為12V時，在8歐姆的負載情況下

90、，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。</p><p>　　本例使用國家半導(dǎo)體公司的低壓音頻功率放大器LM386來實現(xiàn)音頻功放電路。其電路以及各參數(shù)如圖3-5</p><p>　　圖3-5 LM386電路圖及各參數(shù)</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1 程序流

91、程圖</p><p>　　主程序流程圖和T0中斷服務(wù)如圖4-1所示。下面對4*4矩陣鍵盤識別處理以及如何產(chǎn)生音樂頻率進行分析。</p><p>　?。╝）主程序流程圖 (b)T0中斷服務(wù)流程圖 </p><p>　　圖4-1主程序流程圖和T0中斷服務(wù)流程圖</p>

92、<p>　　接通電源后，T0初始化中斷允許T0中斷，然后判斷是否有鍵按下，如有鍵按下則單片機識別按鍵的功能，若為否則返回上一級繼續(xù)判斷是否有鍵按下，如有鍵按下根據(jù)按鍵功能，將音符T值裝入到T0中，啟動T0工作，通過音頻放大產(chǎn)生音樂，判斷按鍵有沒有釋放，若釋放則單片機停止T0工作，返回到T0初始化中斷允許T0中斷下。按鍵釋放如果不成功則返回繼續(xù)判斷。</p><p>　　4.2 產(chǎn)生音樂頻率</

93、p><p>　　樂音聽起來有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低，不同音商的樂音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，這7個字母就是樂音的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，這是唱曲時樂音的發(fā)音，所以叫唱名。</p><p>　　音持續(xù)時間的長短即時值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。</p>

94、<p>　　一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個音符對應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù)對應(yīng)的延時，構(gòu)成音樂。</p><p>　　要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時間，然后利用計時器計時此半周期時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計時此半周期時間再對I/O反相，如此就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。&l

95、t;/p><p>　　利用AT89S52單片機內(nèi)部計時器讓其工作在計數(shù)模式MODE1下，改變計數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同的頻率。</p><p>　　AT89S52單片機采用12MHZ晶振，高中低音符與T0相關(guān)的計數(shù)值如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 音符頻率表</p><p>　　如何用單片機實現(xiàn)音樂的節(jié)拍</p&g

96、t;<p>　　除了音符以外，節(jié)拍也是音樂的關(guān)鍵組成部分。節(jié)拍實際上就是音持續(xù)時間的長短，在單片機系統(tǒng)中可以用延時來實現(xiàn)，如果1/4拍的延時是0.4秒，則1拍的延時是1.6秒，只要知道1/4拍的延時時間，其余的節(jié)拍延時時間就是它的陪數(shù)。如果單片機要自己播放音樂，那么必須在程序設(shè)計中考慮到節(jié)拍的設(shè)置，由于本例實現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。對于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機的另

97、外一個定時/計數(shù)器來完成。音樂的音拍，一個節(jié)拍為單位（C調(diào)）具體如下表：</p><p>　　表4-3 曲調(diào)值表</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試</p><p>　　5.1 Proteus功能介紹</p><p>　　Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總

98、代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、

99、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。</p><p><b>　　其功能特點 </b></p&g

100、t;<p>　　Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是： </p><p><b>　?。?）原理布圖 </b></p><p>　　（2）PCB自動或人工布線 </p><p>　?。?）SPICE電路仿真 </p><p><b>　　革命性的特點

101、</b></p><p>　　（1）互動的電路仿真 </p><p>　　用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 </p><p>　?。?）仿真處理器及其外圍電路 </p><p>　　可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接

102、在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。 </p><p><b>　　具有4大功能模塊：</b></p><p>　　（1）智能原理圖設(shè)計（ISIS） </p><p>　　豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建

103、新元件；</p><p>　　智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；</p><p>　　智能化的連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；</p><p>　　支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計簡明清晰；</p><p>　　可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方

104、便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。</p><p>　?。?）完善的電路仿真功能（Prospice）</p><p>　　ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；</p><p>　　超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新

105、的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件； </p><p>　　多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入；</p><p>　　豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、

106、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；</p><p>　　生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動； </p><p>　　高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項指標(biāo)，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行一致性分析；<

107、;/p><p>　　（3）獨特的單片機協(xié)同仿真功能（VSM）</p><p>　　支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；</p><p>　　支持通用

108、外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信；</p><p>　　實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/EC