模擬電子琴畢業(yè)論文_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  畢 業(yè) 設(shè) 計</p><p> 題目模擬電子琴 </p><p> 系別電氣工程系 </p><p><b>  設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>  設(shè)計題目</b&

2、gt;</p><p><b>  模擬電子琴</b></p><p><b>  設(shè)計要求</b></p><p>  1.設(shè)計一個簡單8按鍵的模擬電子琴,要求該電子琴具有自動播放樂曲的功能;</p><p>  2. 要求在電子琴按鍵和音樂之間有一個控制鍵來實現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換;</p>

3、;<p>  3. 設(shè)計模擬電子琴的硬件電路及相應(yīng)軟件;</p><p>  4. 接實驗箱能正確顯示設(shè)計結(jié)果。</p><p><b>  設(shè)計進(jìn)度要求</b></p><p>  第一周:和老師聯(lián)系分組分題目;</p><p>  第二周:到圖書館,電子閱覽室及相關(guān)地方查找資料;</p>

4、<p>  第三周:繼續(xù)查找資料并開始寫設(shè)計思路;</p><p>  第四周: 畫相關(guān)的電路圖及流程圖;</p><p>  第五周: 進(jìn)行硬件設(shè)計;</p><p>  第六周: 根據(jù)流程圖及電路圖進(jìn)行軟件設(shè)計;</p><p>  第七周: 調(diào)試修改交由老師檢查并開始寫畢業(yè)論文</p><p>  第八

5、周: 進(jìn)行畢業(yè)答辯。</p><p>  指導(dǎo)教師(簽名): </p><p><b>  摘  要</b></p><p>  本設(shè)計主要是通過對電子琴主體部分的電路進(jìn)行模仿設(shè)計,利用LM386和中斷決定輸出音調(diào)。達(dá)到電子琴固有的基本功能。</p><p>  音節(jié)有不同頻率的方波產(chǎn)生,利

6、用定時器控制方波的頻率。定時器記數(shù)溢出后,產(chǎn)生中斷,將P1.0借口取反即得周期方波。音的節(jié)拍有延時子程序來實現(xiàn)。延時子程序?qū)崿F(xiàn)基本延時時間。節(jié)拍值只是它的整數(shù)倍。本設(shè)計主要是通過對電子琴主體部分的電路進(jìn)行模仿設(shè)計,達(dá)到電子琴固有的基本功能。利用定時器可發(fā)出不同頻率的脈沖,不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動電路放大濾波后,就會發(fā)出不同音調(diào)。 </p><p>  具有成本低,維護(hù)方便,軟

7、件功能強(qiáng),運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。 </p><p>  關(guān)鍵詞:單片機(jī),電子琴,定時器</p><p><b>  Abstract</b></p><p>  The design of the flower mainly through the main part of the circuit design imitation, u

8、sing LM386 and interrupt output decision pitch. Inherent to the basic functions of the flower.</p><p>  Syllable with a different frequency square wave, square wave of the frequency control timer. Hutchison

9、few overflow timer, interrupt, will take anti-P1.0 pretext that a square wave cycle. Music beat delayed subroutine to achieve. Delay subroutine basically delay time. It just beats the whole value several times. The desig

10、n of the flower mainly through the main part of the circuit design imitation, inherent to the basic functions of the flower. Timer can use a different frequency pulses of differ</p><p>  A low cost, easy mai

11、ntenance, software functionality strong, stable and reliable operation of the advantages.</p><p>  Key words: SCM, organ, Timer</p><p><b>  目  錄</b></p><p><b>  摘 

12、 要II</b></p><p>  AbstractIII</p><p>  1 單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用2</p><p>  1.1 單片機(jī)的發(fā)展2</p><p>  1.2 單片機(jī)的應(yīng)用3</p><p>  2 總體設(shè)計方案5</p><p>  2.1 單片機(jī)的

13、選型5</p><p>  2.2 系統(tǒng)框圖5</p><p>  2.3模擬電子琴按鍵的控制方案6</p><p>  2.4 音樂控制方案7</p><p>  3 硬件的設(shè)計11</p><p>  3.1 電路原理11</p><p>  3.2 AT89C51單片機(jī)的簡介

14、11</p><p>  3.3 AT89C51單片機(jī)的引腳及附屬電路12</p><p>  3.4 LM386的簡介及功能14</p><p>  3.5 獨立式鍵盤的接口電路15</p><p>  4 軟件的設(shè)計17</p><p>  4.1主程序模塊塊17</p><p>

15、  4.2 中斷服務(wù)程序模塊18</p><p>  4.3 模擬電子琴的音樂鍵的設(shè)計流程圖20</p><p>  4.4 模擬電子琴的控制鍵的框圖及程序21</p><p>  4.5 音樂程序流程圖及程序24</p><p><b>  5 系統(tǒng)調(diào)試28</b></p><p> 

16、 5.1輸入并編譯程序28</p><p>  5.2 具體調(diào)試過程29</p><p><b>  結(jié)論31</b></p><p><b>  致謝32</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b&

17、gt;  附錄34</b></p><p> ?。?單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用</p><p>  1.1 單片機(jī)的發(fā)展</p><p>  單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代,像Fairchid公司研制的F8單片微型計算機(jī)。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序

18、存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上,構(gòu)成一個最小的計算機(jī)系統(tǒng),而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元,定時單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路,使得單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大,應(yīng)用更廣泛。</p><p>  20世紀(jì)70年代,微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段,集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時期,各種新材料新工藝尚未成熟,單片機(jī)仍處在初級的發(fā)展階段,元件集成規(guī)模還比較小,功能比較簡單,一般均把CPU、RAM有的還包括了一些

19、簡單的I/O口集成到芯片上,像Farichild公司就屬于這一類型,它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計算系統(tǒng)。類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80微處理器。 </p><p>  1976年INTEL公司推出了MCS-48單片機(jī),這個時期的單片機(jī)才是真正的8位單片微型計算機(jī),并推向市場。它以體積小,功能全,價格低贏得了廣泛的應(yīng)用,為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。</p&

20、gt;<p>  在MCS-48的帶領(lǐng)下,其后,各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī),像Zilog公司的Z8系列。到了80年代初,單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段,像INTEL公司的MCS-51系列,Motorola公司的6801和6802系列,Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。</p><p>  1

21、982年以后,16位單片機(jī)問世,代表產(chǎn)品是INTEL公司的MCS-96系列,16位單片機(jī)比起8位機(jī),數(shù)據(jù)寬度增加了一倍,實時處理能力更強(qiáng),主頻更高,集成度達(dá)到了12萬只晶體管,RAM增加到了232字節(jié),ROM則達(dá)到了8kB,并且有8個中斷源,同時配置了多路的A/D轉(zhuǎn)換通道,高速的I/O處理單元,適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。</p><p>  九十年代以后,單片機(jī)獲得了飛速的發(fā)展,世界各大半導(dǎo)體公司相繼開發(fā)了功能更為

22、強(qiáng)大的單片機(jī)。美國Microchip公司發(fā)布了一種完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列單片機(jī),引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注,特別它的產(chǎn)品只有33條精簡指令集吸引了不少用戶,使人們從INTEL的111條復(fù)雜指令集中走出來。PIC單片機(jī)獲得了快速的發(fā)展,在業(yè)界中占有一席之地。</p><p>  Zilog公司的Z8系列產(chǎn)品代表作是Z8671,內(nèi)含BASIC Debug解釋程序,極大地方便用戶。而美國一半的COP800系

23、列單片機(jī)則采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。ATMEL公司則把單片機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的Flash存儲技術(shù)完美地結(jié)合起來,發(fā)布了性能相當(dāng)優(yōu)秀的AT89系列單片機(jī)。包括中國的臺灣HOLTEK和WINBOND等公司也紛紛加入了單片機(jī)發(fā)展行列,憑著他們廉價的優(yōu)勢,分享一杯美羹。 </p><p>  1990年美國INTEL公司推出了80960超級32位單片機(jī)引起了計算機(jī)界的轟動,產(chǎn)品相繼投放市場,成為單片機(jī)發(fā)展史上又一個重要的里程碑。&l

24、t;/p><p>  此期間,單片機(jī)園地里,單片機(jī)品種異彩紛呈,爭奇斗艷。有8位、16位甚至32位機(jī),但8位單片機(jī)仍以它的價格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開發(fā)方便等特點而占著主導(dǎo)地位。而INTEL公司憑著他們雄厚的技術(shù),性能優(yōu)秀的機(jī)型和良好的基礎(chǔ),目前仍是單片機(jī)的主流產(chǎn)品。只不過是九十年代中期,INTEL公司忙著開發(fā)他們個人電腦微處理器,已沒有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù),而由PHILIPS

25、等公司繼續(xù)發(fā)展C51系列單片機(jī)。</p><p>  1.2 單片機(jī)的應(yīng)用</p><p>  由于單片機(jī)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(jī)在智能儀表中的應(yīng)用</p><p>  單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表,使儀器儀表智能化,并可以提

26、高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(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用</p><p>  機(jī)電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)于一體,具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品,例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。單片機(jī)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(qiáng)等優(yōu)點,可大大提高機(jī)器的自動化、智能化程

27、度。</p><p>  3)單片機(jī)在實時控制中的應(yīng)用</p><p>  單片機(jī)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(jī)器人等各種實時控制系統(tǒng)中,都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)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(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用</p&

28、gt;<p>  在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中,常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機(jī)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(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機(jī),安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上,對現(xiàn)場信息進(jìn)行實時的測量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)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(jī)在人類生活中的應(yīng)用</p><p&

29、gt;  自從單片機(jī)誕生以后,它就步入了人類生活,如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人們喜愛。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。比如說我們這次利用單片機(jī)設(shè)計的模擬電子琴就是一個很好的例子,它可以應(yīng)用與幼兒教育,家庭教育等,而且利用單片機(jī)體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點,可以制作出小而輕便的模擬電子琴以便小朋友隨身攜帶,大大提高了電子琴的利用率,并在不知不覺的情況下成為小朋

30、友稱心的玩具。</p><p>  綜合所述,單片機(jī)已成為計算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。另一方面,單片機(jī)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)在已能用單片機(jī)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><b>  2 總體設(shè)計方案&l

31、t;/b></p><p>  2.1 單片機(jī)的選型</p><p>  當(dāng)今單片機(jī)廠商琳瑯滿目,產(chǎn)品性能各異。常用的單片機(jī)有很多種:Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、臺灣Winbond(華邦)W78系列、荷蘭Pilips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韓

32、國三星公司的KS57C系列4位單片機(jī)、臺灣義隆的EM-78系列等。我們最終選用了ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含8Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8051產(chǎn)品引腳兼容,片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU

33、)和FLASH存儲單元,功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。所以我們最終選用AT89C51單片機(jī)。</p><p><b>  2.2 系統(tǒng)框圖</b></p><p>  本次設(shè)計音樂電子琴主要以AT89C51為核心,同時包含了按鍵電路,晶振電路復(fù)位電路,及用于產(chǎn)生音樂的音頻功率放大器LM368,下面是本次設(shè)計的主要框圖如圖2.1:</

34、p><p><b>  圖2.1系統(tǒng)框圖</b></p><p>  2.3模擬電子琴按鍵的控制方案</p><p>  2.3.1 模擬電子琴音樂鍵的控制原理</p><p>  電子琴的模擬鍵是用單片機(jī)上的P2.0-P2.6來模擬實現(xiàn)的,它分別接K0-K6,當(dāng)分別按下這些鍵時,就會發(fā)出DO、RE、MI、FA、SO、LA、

35、XI。</p><p>  2.3.2 模擬電子琴音樂鍵的設(shè)計說明</p><p>  音節(jié)是由不同的頻率的方波產(chǎn)生,音節(jié)與頻率的關(guān)系如表下表2.1所示(X為十六進(jìn)制數(shù))。</p><p>  表2.1 音節(jié)的頻率</p><p>  方波的頻率由定時器控制,定時器溢出后,產(chǎn)生中斷,將P1.0接口取反即得周期方波,每個音節(jié)相應(yīng)的定時器初值X可

36、按下法計算:</p><p> ?。?/2)*(1/f)=(12/fosc)*(216-X)</p><p>  即X=216-(fosc/24f)</p><p>  當(dāng)晶振fosc=11.0592時,音節(jié)1相應(yīng)的定時器初值為X,則可得X=63777D=F921H,其他的可同樣求取。</p><p>  音節(jié)的節(jié)拍由延時子程序來實現(xiàn)。延時子

37、程序?qū)崿F(xiàn)基本延時時間,節(jié)拍值只能是它的整倍數(shù)。</p><p>  調(diào)試程序前,模擬鍵的7位開關(guān)K0-6均未被按下,運(yùn)行時,從左至右依次按下K0-6揚(yáng)聲器會發(fā)出DO、RE、MI、FA、SO、LA、XI。</p><p>  2.3.4 模擬電子琴的控制鍵的控制原理</p><p>  控制鍵主要是用來控制調(diào)用按鍵子程序還是音樂子程序,其功能主要是由P2.7口來實現(xiàn)的

38、。它的工作原理為:通過判別按下P2.7鍵的次數(shù)來分別調(diào)用音樂程序和按鍵程序。當(dāng)按下的次數(shù)為一次時調(diào)用按鍵程序,為2次時調(diào)用的是音樂程序。</p><p>  2.4 音樂控制方案</p><p>  本系統(tǒng)主要完成生日快樂、兩只老虎、蘭花草的播放功能,因此用定時器T1中斷方式產(chǎn)生200ms基準(zhǔn)時間,再根據(jù)音樂的音拍的時間的長短對基準(zhǔn)時間用軟件計時??梢杂貌楸矸绞饺〉糜嫈?shù)參數(shù),計時到后將播放

39、子程序地址送DPTR,轉(zhuǎn)入播放子程序,放2遍對應(yīng)號音后再繼續(xù)計時。</p><p> ?。?)若要產(chǎn)生音頻脈沖,只要算出某一音頻的周期(1/頻率),再將此周期除以2,即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間,每當(dāng)計時終止后就將P1.0反相,然后重復(fù)計時再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。 </p><p> ?。?)利用AT89C51的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式(MODE1)

40、下,改變計數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階,例如,頻率為523Hz,其周期T=1/523=1912μs,因此只要令計數(shù)器計時956μs/1μs=956,每計數(shù)956次時將I/O反相,就可得到中音DO(523Hz)。 </p><p>  AT89C51單片機(jī)的自動播放電路如圖2.2。</p><p>  圖2.2 具體音樂播放電路圖</p><p&g

41、t;  計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是: </p><p>  N=fi÷2÷fr </p><p>  式中,N是計數(shù)值;fi是機(jī)器頻率(晶體振蕩器為12MHz時,其頻率為1MHz);fr是想要產(chǎn)生的頻率。 </p><p>  其計數(shù)初值T的求法如下: </p><p>  T=65536-N=65536-fi÷

42、2÷fr </p><p>  例如:設(shè)K=65536,fi=1MHz,求低音DO(261Hz)、中音DO(523Hz)、高音DO(1046Hz)的計數(shù)值。 </p><p>  T=65536-N=65536-fi÷2÷fr=65536-1000000÷2÷fr=65536-500000/fr </p><p> 

43、 低音DO的T=65536-500000/262=63627 </p><p>  中音DO的T=65536-500000/523=64580 </p><p>  高音DO的T=65536-500000/1046=65059 </p><p>  C調(diào)各音符頻率與計數(shù)初值T對照如表2.2所示。</p><p>  表2.2簡譜碼對應(yīng)的T值&

44、lt;/p><p>  下面我們要為這個音符建立一個表格,有助于單片機(jī)通過查表的方式來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù):</p><p>  TABLE1: DB 64260,64400,64524,64580</p><p>  DB 64684,64777,64820,64898</p><p>  DB 64968,65030,65058,65110

45、</p><p>  DB 65157,65178,65217</p><p>  (3)音樂的音拍,一個節(jié)拍為單位(C調(diào))如表2.3所示。</p><p>  表2.3各調(diào)1/4節(jié)拍的時間設(shè)定</p><p><b>  3 硬件的設(shè)計</b></p><p><b>  3.1 電路

46、原理</b></p><p>  此次設(shè)計的是一個8按鍵的音樂電子程序,我們由電路的框圖而知,按鍵P2.0-P2.6分別模擬音樂電子琴的7個按鍵,P1.0通過一個音頻放大器接到一個喇叭上,P2.7鍵模擬音樂電子琴的控制鍵。我們可以通過判別按下控制鍵P2.7的次數(shù)來判別是可以按電子琴的7個按鍵還是播放音樂,比如,當(dāng)我們按下控制鍵的次數(shù)為奇次,這時我們可以分別按下P2.0-P2.6鍵,這樣就可以清楚的聽到

47、從喇叭處發(fā)出的DO、RE、MI、FA、SO、LA、XI 7個不同的音調(diào),當(dāng)按下P2.7鍵的次數(shù)為2次,這時單片機(jī)內(nèi)部程序就會自動轉(zhuǎn)到音樂程序處順序播放出好聽的生日快樂、兩只老虎、蘭花草。我們?nèi)绻侔聪履M鍵盤時不會發(fā)出任何的聲音,同理,當(dāng)我們再次按下控制鍵P2.7,此時它為1次,音樂的程序就會關(guān)閉,轉(zhuǎn)去執(zhí)行模擬鍵盤的程序。如此重復(fù),就會達(dá)到設(shè)計所提出的要求。</p><p>  3.2 AT89C51單片機(jī)的簡介

48、</p><p>  AT89C51是一個低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-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-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(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89C51可為許多嵌

49、入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。</p><p>  AT89C51具有如下特點:40個引腳,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,AT89C

50、51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,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>  3.3 AT89C51單片機(jī)的引腳及附屬電路</p><p>  3.

51、3.1主要特性:</p><p>  1、與MCS-51 兼容 </p><p>  2、4K字節(jié)可編程閃爍存儲器</p><p>  3、壽命:1000寫/擦循環(huán)</p><p>  4、數(shù)據(jù)保留時間:10年</p><p>  5、三級程序存儲器鎖定</p><p>  6、128*8位內(nèi)部

52、RAM</p><p>  7、32可編程I/O線</p><p>  8、兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>  9、5個中斷源</b></p><p>  10、可編程串行通道</p><p>  11、低功耗的閑置和掉電模式 圖3.1 A

53、T89C51管腳圖</p><p>  12、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p>  AT89C51的管腳圖如圖3.1所示。</p><p>  3.3.2 主要管腳介紹</p><p>  P0口(39腳至32腳):是雙向8位三態(tài)I/O口,在外接存儲器時,與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用。</p><p>  P1

54、口(1腳至8腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口,由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài),輸入也不能鎖存,故不是真正的雙向I/O口。</p><p>  P2口(21腳至28腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口,在訪問外部存儲器時,它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。</p><p>  P3口(10腳至17腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口,在MCS-51中,這8個引腳還用于專門功能,是復(fù)用雙功能口。P3各口的第

55、二功能定義如下所示。</p><p>  P3.0 - RXD(串行輸入口)</p><p>  P3.1 - TXD(串行輸出口)</p><p>  P3.2 - INT0(外部中斷0)</p><p>  P3.3 - INT1(外部中斷1) </p><p>  P3.4 - T0(定時器0外部輸入)</

56、p><p>  P3.5 - T1(定時器1外部輸入) </p><p>  P3.6 - WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖)</p><p>  P3.7 - RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖)</p><p>  本次做音樂電子琴畢業(yè)設(shè)計只用到了AT89C51的P2.0-P2.7管腳和P1.0管腳</p><p>  3.3.3

57、AT89C51單片機(jī)的附屬電路</p><p>  單片機(jī)附屬電路主要有晶體振蕩電路和復(fù)位電路。</p><p><b>  3.3.4振蕩電路</b></p><p>  石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器,它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率,是一種可以取代LC諧振回路的晶體諧振元件。 </p><p>  本設(shè)計所用的晶體振蕩電

58、路如圖3.2所示。</p><p>  圖3.2 晶體振蕩電路</p><p>  此晶振電路所選用的石英晶振頻率為12MHZ。</p><p>  時鐘周期就是單片機(jī)外接晶振的倒數(shù),例如12M的晶振,它的時間周期就是(1/12 us),是計算機(jī)中最基本的、最小的時間單位。</p><p>  在一個時鐘周期內(nèi),CPU僅完成一個最基本的動作。

59、對于某種單片機(jī),若采用了1MHZ的時鐘頻率,則時鐘周期為1us;若采用4MHZ的時鐘頻率,則時鐘周期為250us。由于時鐘脈沖是計算機(jī)的基本工作脈沖,它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏(使計算機(jī)的每一步都統(tǒng)一到它的步調(diào)上來)。顯然,對同一種機(jī)型的計算機(jī),時鐘頻率越高,計算機(jī)的工作速度就越快。但是,由于不同的計算機(jī)硬件電路和器件的不完全相同,所以其所需要的時鐘周頻率范圍也不一定相同。設(shè)計中使用到的單片機(jī)的時鐘范圍是12MHz或11.0592MHz。

60、</p><p><b>  3.3.5復(fù)位電路</b></p><p>  單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)開始工作,例如復(fù)位后PC=0000H,使單片機(jī)從第—個單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時,還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位,所以必須弄清楚AT89C51型單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)位電路和復(fù)位后狀態(tài)。</

61、p><p>  單片機(jī)復(fù)位的條件是:必須使RST/Vpd或RST引腳(9)加上持續(xù)兩個機(jī)器周期(即24個振蕩周期)的高電平。例如,若時鐘頻率為12MHz,每機(jī)器周期為1us,則只需2us以上時間的高電平,在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常用的復(fù)位電路如圖3.3所示。</p><p>  圖3.3上電復(fù)位電路</p><p>  圖3.3.3為上電

62、復(fù)位電路也是本次設(shè)計所用的復(fù)位電路,其復(fù)位方法為只要單片機(jī)一上電REST為高電平單片機(jī)即復(fù)位。除此之外我們所學(xué)的電路還有手動復(fù)位電路和自動復(fù)位電路。</p><p>  3.4 LM386的簡介及功能</p><p>  LM386是為低壓應(yīng)用設(shè)計的音頻功率放大器。LM386增益在內(nèi)部設(shè)定到20可使外部元件數(shù)少,在引腳1和8之間連接電阻和電容可使增益超過200.lm386集成電路適用于調(diào)幅

63、—調(diào)頻無線電放大器、便攜式磁帶重放設(shè)備、內(nèi)部通信電路、電視音頻系統(tǒng)、線性驅(qū)動器、超聲波驅(qū)動器和功率變換電路。LM386是一種音頻集成功放,具有功耗小,電壓增益可調(diào)節(jié),電源電壓范圍大,外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點。</p><p>  3.4.1 封裝與引腳功能</p><p>  該電路采用8引線雙列直插封裝 LM386如圖3.4所示。</p><p>  圖3.

64、4 LM386的外形和引腳的排列</p><p><b>  3.4.2 性能</b></p><p>  該集成電路由于外接元件少、電源電壓VCC使用范圍寬(VCC=4-12V)、靜態(tài)功耗低(VCC=6V時為4mW),因而在便攜式無線電設(shè)備、收音機(jī)、錄音機(jī)、小型放大設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>  當(dāng)1腳和8腳之間開路時,電壓增益為2

65、6DB;若在1腳和8腳之間接阻容串聯(lián)元件,則增益可達(dá)46DB,改變阻容值則增益可在26DB-46DB之間任意選取。電阻值越小增益越大。</p><p>  3.5 獨立式鍵盤的接口電路</p><p>  在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,有時只需要幾個簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。這時,可將每個按鍵接在一根I/O接口線上,這種方式的連接稱為獨立式鍵盤。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O接口線,每根I/O接口

66、線的工作狀態(tài)不會影響到其他I/O接口線。這種按鍵接口電路配置靈活,硬件結(jié)構(gòu)簡單,但每個按鍵必須占用一根I/O接口線,I/O接口線浪費(fèi)較大。本次設(shè)計只需要8個獨立式按鍵就可以實現(xiàn)。因此,本次設(shè)計按鍵電路采用獨立式鍵盤按鍵電路,如圖3.5所示。</p><p>  圖3.5 獨立式鍵盤電路</p><p>  在此電路中,按鍵輸入都采用低電平有效。上拉電阻保證了按鍵斷開時,I/O接口線有確定的

67、高電平。當(dāng)I/O接口內(nèi)部有上拉電阻時,外電路可以不配置上拉電阻。</p><p>  獨立式鍵盤的編程:獨立式鍵盤的編程常采用查詢式結(jié)構(gòu)。先逐位查詢每根I/O接口線的輸入狀態(tài),如某一根I/O接口線輸入為低電平,則可確定該I/O接口線所對應(yīng)的按鍵以按下,然后,再轉(zhuǎn)向按鍵的功能處理程序。在本次設(shè)計中我使用P2.0~P2.7接按鍵,P2.0-P2.6按鍵分別接7個電子琴的鍵盤,P2.7為控制按鍵,判斷按它的次數(shù)是奇次還

68、是偶次來分別調(diào)用電子琴鍵盤或音樂。</p><p><b>  4 軟件的設(shè)計</b></p><p><b>  4.1主程序模塊塊</b></p><p>  主程序主要包含對定時器T0、和T1的初始化,及重復(fù)調(diào)用其它的子程序來工作的。其程序的流程圖如圖4.1:</p><p>  圖4.1 主

69、程序流程圖</p><p>  主程序為:ORG 0000H</p><p>  LJMP START</p><p><b>  ORG 000BH</b></p><p>  LJMP INT-T0</p><p><b>  ORG 001BH</b></p>

70、;<p>  LJMP INT-T1</p><p><b>  ORG 0030H</b></p><p>  MAIN:MOV SP,#60H</p><p>  MOV TMOD,#01H</p><p><b>  CLR TR0</b></p><p>

71、;  MOV IE,#82H</p><p>  MOV IE,#88H</p><p>  NEXT:LCALL START</p><p><b>  SJMP NEXT</b></p><p>  4.2 中斷服務(wù)程序模塊</p><p>  4.2.1 T0口中斷是用在模擬按鍵的子程序中

72、</p><p>  流程圖如圖4.2所示:</p><p>  圖4.2 T0中斷程序流程圖</p><p>  中斷程序是在判斷完按鍵并且有鍵按下之后關(guān)閉T0,將P1.0取反,從而形成一個正脈沖驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)音。程序如下:</p><p>  INT-0:CLR TR0</p><p><b>  CPL

73、P1.0</b></p><p>  MOV TH0,R7</p><p>  MOV TL0,R6</p><p><b>  SETB TR0</b></p><p><b>  RETI</b></p><p>  4.2.2 T1口中斷TIM1</

74、p><p>  播放子程序是用T1中斷方式控制P1.0不斷取反以產(chǎn)生不同頻率音符,節(jié)拍的長短靠調(diào)用200ms延時子程序次數(shù)來完成。子程序也用查表來完成,流程圖如圖4.3所示:</p><p>  圖4.3 T1中斷流程圖</p><p><b>  T1中斷程序為:</b></p><p>  PUSH ACC

75、 ;將A的值暫存于堆棧</p><p>  PUSH PSW ;將PSW的值暫存于堆棧</p><p>  MOV TL1,20H ;重設(shè)計數(shù)值</p><p>  MOV TH1,21H</p><p>  CPL P1.0 ;將P10位反相</p><

76、p>  POP PSW ;至堆棧取回PSW的值</p><p>  POP ACC ;至堆棧取回A的值</p><p>  RETI ;返回主程序</p><p>  4.3 模擬電子琴的音樂鍵的設(shè)計流程圖</p><p>  圖4.4 模擬電子琴音樂鍵的

77、設(shè)計流程圖</p><p>  4.4 模擬電子琴的控制鍵的框圖及程序</p><p>  其流程圖如圖4.5所示:</p><p>  圖4.5 模擬電子琴控制鍵的框圖</p><p>  相應(yīng)的程序為:START: MOV 40H,#00H</p><p>  JB P2.7,START</p>&

78、lt;p><b>  LJMP DELY</b></p><p>  JB P2.7,START</p><p>  WAIT1: JNB P2.7,$</p><p><b>  LJMP DELY</b></p><p>  WAIT2 : JNB P2.7,$</p>&

79、lt;p><b>  INC 40H</b></p><p>  JB P2.7,Z1</p><p>  LJMP LELY </p><p>  JB P2.7,Z1 </p><p>  WAIT3: JNB P2.7,$ </p><p><b>  LJMP DELY&

80、lt;/b></p><p>  WAIT4: JNB P2.7,$</p><p><b>  INC 40H</b></p><p><b>  MOV A,40H</b></p><p>  Z1: CJNEE A,#01H ,Z2</p><p>&l

81、t;b>  LJMP READ</b></p><p>  Z2: CJNE A,#20H,START</p><p>  LJMP START</p><p>  DELY: MOV R7,#200</p><p>  DELY1: MOV R6 #123</p><p><

82、;b>  NOP</b></p><p>  DEL2: DJNZ R7,DEL1</p><p><b>  RET</b></p><p>  4.5 音樂程序流程圖及程序</p><p>  主程序流程如圖4.6所示</p><p>  圖4.6音樂程序流程圖</

83、p><p>  播放子程序是用T1中斷方式控制P1.0不斷取反以產(chǎn)生不同頻率音符,節(jié)拍的長短靠調(diào)用200ms延時子程序次數(shù)來完成。子程序也用查表來完成。</p><p>  所對應(yīng)的音樂程序為:</p><p>  START0: MOV A,30H</p><p>  MOV DPTR ,#TABLE</p><p> 

84、 MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>  MOV R2,A</b></p><p><b>  JZ END0</b></p><p>  ANL A,#0FH</p><p><b>  MOV R5,A</b></p><p>&l

85、t;b>  MOV A,R2</b></p><p><b>  SWAP A</b></p><p>  ANL A,#0FH</p><p><b>  JNZ SING</b></p><p><b>  CLR TR0</b></p>&

86、lt;p><b>  JMP D1</b></p><p>  SING: DEC A</p><p><b>  MOV 22H,A</b></p><p><b>  RL A</b></p><p>  MOV DPTR,#TABLE1</p><

87、;p>  MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>  MOV TH0,A</b></p><p><b>  MOV 21H,A</b></p><p><b>  MOV A,22H</b></p><p><b>  RL A</b>

88、;</p><p><b>  INC A</b></p><p>  MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>  MOV TL0,A</b></p><p><b>  MOV 20H,A</b></p><p><b>  S

89、ETB TR0</b></p><p>  D1:CALL DELAY</p><p><b>  INC 30H</b></p><p><b>  JMP NEXT</b></p><p>  END0:CLR TR0</p><p>  MOV 30H,#0

90、0</p><p>  JMP START</p><p>  TIM0:PUSH ACC</p><p><b>  PUSH PSW</b></p><p>  MOV TL0,20H</p><p>  MOV TH0,21H</p><p><b>  

91、CPL P1.0</b></p><p><b>  POP PSW</b></p><p><b>  POP ACC</b></p><p><b>  RETI</b></p><p>  DELAY:MOV R7,#02</p><p&g

92、t;  D2:MOV R4,#125</p><p>  D3:MOV R3,#248</p><p><b>  DJNZ R3,$</b></p><p>  DJNZ R4,D3</p><p>  DJNZ R7,D2</p><p>  DJNZ R5,DELAY</p>

93、<p><b>  RET</b></p><p>  TABLE1:;決定音調(diào)的定時初值.</p><p>  dw 64260,64400,64524,64580</p><p>  dw 64684,64777,64820,64898</p><p>  dw 64968,65030,65058,6511

94、0</p><p>  dw 65157,65178,65217</p><p>  TABLE:;決定音調(diào)和節(jié)拍的表格,不同的歌曲只是此表不同</p><p><b>  ;1</b></p><p>  DB 82H,01H,81H,94h,84h,0b4h,0a4h,04h,82h,01h,81h,94h,84h,

95、0c4h,0b4h,04h</p><p><b>  ;2</b></p><p>  DB 82h,01h,81h,0f4h,0d4h,0b4h,0a4h,94h,0e2h,01h,0e1h,0d4h,0b4h,0c4h,</p><p>  DB 0b4h,04h</p><p><b>  ;3<

96、/b></p><p>  DB 82h,01h,81h,94h,84h,0b4h,0a4h,04h,82h,01h,81h,94h,84h,0c4h,0b4h,04h</p><p><b>  ;4</b></p><p>  DB 82h,01h,81h,0f4h,0d4h,0b4h,0a4h,94h,0e2h,01h,0e1h,0

97、d4h,0b4h,0c4h,</p><p>  DB 0b4h,04h,00</p><p><b>  END</b></p><p><b>  5 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>  完成了硬件的設(shè)計、制作和軟件編程之后,要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計意圖正常運(yùn)行,必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)

98、試和軟件調(diào)試兩個部分。不過,作為一個單片機(jī)系統(tǒng),其運(yùn)行是軟硬件相結(jié)合的,因此,軟硬件的調(diào)試也是絕對不可能分開的,其調(diào)試的基本步驟如下:</p><p>  5.1輸入并編譯程序</p><p>  打開偉福防真軟件,輸入自己編好的程序.ASM文件,存在F:/電子琴文件夾下調(diào)試程序.在編譯過程中出現(xiàn)了以下的錯誤,如圖5.1所示:</p><p>  圖5.1 程序輸

99、入編譯界面</p><p>  仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)是由于疏忽在輸入TIM0時把0錯輸成O了,檢查行37,39。</p><p><b>  如圖5.2所示:</b></p><p>  圖5.2 編譯錯誤顯示界面</p><p>  發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的是同樣的錯誤,都是由于疏忽造成的,修改之后再次編譯:</p>&l

100、t;p>  結(jié)果如圖5.3所示:</p><p>  圖5.3 編譯成功后的界面</p><p>  編譯成功后最后以.ASM擴(kuò)展名保存</p><p>  5.2 具體調(diào)試過程</p><p>  編譯通過之后就開始連接實驗箱驗證效果了,其步驟如下:</p><p>  1.用扁平線連接實驗箱的單片機(jī)最小應(yīng)用

101、系統(tǒng)P2口和喇叭的輸出模塊.</p><p>  2.用串型數(shù)據(jù)通信線連接計算機(jī)與仿真器,把訪真器插到模塊的鎖緊插座中.</p><p>  3.打開KEIL軟件,建立本實驗的項目文件,接著添加剛才偉福里面編譯好的源程序進(jìn)行編譯.</p><p>  4.進(jìn)行軟件設(shè)置,選擇ATMEL公司的AT89C51芯片,選擇硬件仿真,選擇串行口COM1波特率為38400.如圖5

102、.4,圖5.5所示。</p><p>  圖5.4 CPU的選擇界面 圖5.5 串行口的設(shè)置界面</p><p>  5.打開實驗箱電源與摸塊電源,點擊開始調(diào)試按鈕,點擊RUN運(yùn)行程序觀察效果并記錄.</p><p>  一切準(zhǔn)備好之后我們就開始運(yùn)行并觀察效果了,當(dāng)按一下P2.7口時,然后在依次按下P2.0—P2.6時就會響起12

103、3456這六個音,當(dāng)再按一下P2.7口時,這是我們會聽到生日快樂等3首歌曲,當(dāng)我們再去按P2.0—P2.6口時,無反應(yīng),當(dāng)再按一下P2.7口時,又回到了剛才的狀態(tài),完成了畢業(yè)設(shè)計的要求。</p><p><b>  結(jié)  論</b></p><p>  為期8周的畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束,本次設(shè)計是以AT89C51單片機(jī)為核心做的音樂電子琴,最后按設(shè)計要求終于在單片機(jī)實驗箱

104、上試驗成功,這次我們做的是8個按鍵的音樂電子琴,1個控制鍵,7個電子琴模擬鍵,由實驗結(jié)果可知能準(zhǔn)確的實現(xiàn)其功能。另外選擇不同的單片機(jī),可以組成具有較強(qiáng)抗干擾能力和運(yùn)行可靠性比較高的產(chǎn)品,其功能雖然不如PLC,但PLC價格較貴,用單片機(jī)運(yùn)行效果令人滿意,同時證明了本方案的正確性。</p><p>  這次的畢業(yè)設(shè)計雖已完成,但并不等于我的任務(wù)就徹底完成,因為在做這個設(shè)計時我深深感到了自己的多方面的不足,比如,在設(shè)計

105、中所碰到的問題都是以前所學(xué)過的,但現(xiàn)在都以忘的差不多了,雖然在做設(shè)計時得到了鞏固,但從另一方面也反映出了我對所學(xué)知識掌握的還不牢固,這一點我以后一定會注意,在以后學(xué)任何東西的過程中盡我最大努力把它搞懂記牢。</p><p>  而在設(shè)計中我最大的收獲是這是我第一個自己做出來的設(shè)計,雖然簡單些,但我學(xué)會了應(yīng)該怎樣去設(shè)計一個實物及完整的寫出一個合格的論文,另外也使我有充分的信心在以后的工作和學(xué)習(xí)中根據(jù)不同的需要設(shè)計出

106、更多按鍵,播放更多音樂的電子琴,也可以添加更多的控制鍵使其有更多的功能,比如說可以設(shè)計出16按鍵,64按鍵同時播放多首音樂的電子琴,也可以設(shè)計出具有存儲記憶功能的音樂電子琴等等。此外我們這次設(shè)計的音樂電子琴使用簡單方便可廣泛應(yīng)用于家庭幼兒教育,也可以把它做成小巧輕便使兒童們便于攜帶成為他們稱心的玩具。</p><p><b>  致  謝</b></p><p>  

107、通過這次的畢業(yè)設(shè)計,我最大的收獲就是自己完成了一個設(shè)計,結(jié)果如何不重要,因為這完全是通過自己完成的。這次畢業(yè)設(shè)計給我的感受很深刻,總結(jié)起來可有一下幾個方面:</p><p>  以前的學(xué)習(xí)多重于理論方面,而且知識面不夠?qū)?,通過這次畢業(yè)設(shè)計,使我第一次系統(tǒng)全面的回顧了三年所學(xué)到的一些課程,并且我從中還體會到了所學(xué)理論知識的重要性:知識掌握得越多,設(shè)計得就更全面、更順利、更好。再有學(xué)會了怎樣查閱資料和利用工具書。由于

108、一個人不可能什么都學(xué)過,什么都懂,更加不可能一學(xué)就通,因此,當(dāng)你在設(shè)計過程中需要用一些不曾學(xué)過的東西時,就要去有針對性地查找資料。</p><p>  我經(jīng)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計,大致地了解了對一課題進(jìn)行系統(tǒng)研究、設(shè)計及制作的全過程。這些認(rèn)識使我們在將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會有很大的幫助。在往后加以吸收利用,以提高自己的應(yīng)用能力,而且還能增長自己見識補(bǔ)充最新的知識。畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實事求是的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)

109、了吃苦耐勞的精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng),提高了交流溝通和團(tuán)體協(xié)作能力。這些對我以后的工作都非常有幫助的。</p><p>  在這里,感謝給予我指導(dǎo)和幫助的李春光老師和同學(xué)們。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1] 李傳軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用.鄭州.河南科學(xué)技術(shù)出版社,2006.2</p><p&g

110、t;  [2] 吳金戎.沈慶陽.郭庭吉.單片機(jī)實踐與應(yīng)用.北京.清華大學(xué)出版社,2001.8</p><p>  [3] 馬彪.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京.中國輕工業(yè)出版社,2005.12</p><p>  [4] 汪吉鵬.微機(jī)原理與接口技術(shù).北京.高等教育出版社,2001</p><p>  [5] 馬淑華.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京.北京郵電大學(xué)出版社,2005&l

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