課程設計報告--基于51單片機的簡易電子琴設計

1、<p>　　基于51單片機的簡易電子琴設計</p><p><b>　　一、設計指標</b></p><p><b>　　1.1 設計任務</b></p><p>　　1．設計一個4X4的16個按鍵矩陣，并且每個鍵對應一個音,顯示對應音鍵號。</p><p>　　2．用AT89C51將鍵盤

2、連接設計成為電子琴。</p><p>　　3．編寫電子琴的程序，要達到可以隨意彈奏想要表達的音樂的目的。</p><p>　　4．程序的分析與調試，顯示波形。</p><p><b>　　1.2 設計要求</b></p><p>　　1．用匯編語言編程實現(xiàn)程序設計。</p><p>　　2．利用查

3、表，中斷等方式實現(xiàn)目的。</p><p>　　3．系統(tǒng)的各各功能模塊要清楚，有序。</p><p>　　4．程序運行時有友好的用戶界面。</p><p><b>　　二、設計方框圖</b></p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p><b>　　圖2.2</b&

4、gt;</p><p><b>　　三、元器件介紹</b></p><p>　　該設計主要由以下幾個部件組成：</p><p>　　1：單片機AT89C51 ： </p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失

5、存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效的微控制器。</p><p>　　引腳說明：P0口：P0口為一個8位雙向三態(tài)I/O口，每腳可驅動8個TTL負載。P0既可作為通用I/O口，又可作為外部擴展時的數(shù)據(jù)總線及低8位地址總線的分時復用口。</p><p>　　P1口：P1口是一

6、個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，每個引腳可驅動4TTL負載。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，驅動4個TTL門電流。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可驅動4

7、個TTL負載。當P3口寫入"1"后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能，管腳備選功能：P3.0 RXD（串行數(shù)據(jù)接受口） P3.1 TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送口）  P3.2 /INT0（外部中斷0請求輸入）  P3.3 /INT1（外部中斷1請求輸入）

8、P3.4 T0（定時器/計數(shù)器0外部輸入口） P3.5 T1（定時器/計數(shù)器1外部輸入口） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器RAM寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器RAM讀選通）  P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖

9、存允許ALE的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。當不訪問其時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。/PSEN：外部程序存儲器ROM的選通信號。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩放大器的出及內部時鐘工作電

10、路的輸出。</p><p>　　2：電源：電源部分有二部分組成。一部分是由220V的市電通過變壓、整流穩(wěn)壓來得到+5V電壓，維持系統(tǒng)的正常工作；另一部分是由3V的電池供電，以保證停電時正常走時。正常情況下電池是不提供電能的，以保證電池的壽命。</p><p>　　3：4*4的16個按鈕矩陣。</p><p>　　4：模擬示波器：模擬產生的波形。</p>

11、<p>　　5：LM386音頻功率放大器，LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器,主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少,電壓增益內置為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的場 合。 </p><p>

12、　　6：74LS244鎖存器：74LS244為3態(tài)8位地址鎖存器，　地址鎖存器就是一個暫存器，它根據(jù)控制信號的狀態(tài)，將總線上地址代碼暫存起來首先由CPU發(fā)出存儲器地址，同時發(fā)出允許鎖存信號ALE給鎖存器，當鎖存器接到該信號后將地址/數(shù)據(jù)總線上的地址鎖存在總線上，隨后才能傳輸數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　四、設計原理</b></p><p><b>　　

13、4.1 電路原理</b></p><p><b>　　主要分為二個部分：</b></p><p>　?。?）4X4行列式鍵盤識別；</p><p>　?。?）音樂產生的方法；</p><p>　　①一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同</p><

14、;p>　　的頻率的組合，即可構成我們所想要的音樂了，當然對于單片機來產生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時/計數(shù)器T0來產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頻率關系弄正確即可。現(xiàn)在以單片機12MHZ晶振為例，列出高中低音符與單片機計數(shù)T0相關的計數(shù)值如表3.1所示.</p><p>　　下面我們要為這個音符建立一個表格，有助于單片機通過查表的方式來獲得相應的數(shù)據(jù)：低音0－19之

15、間，中音在20－39之間，高音在40－59之間</p><p>　　TABLE: DW 0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0</p><p>　　DW 0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0</p><p>　　DW 0,64580,64684,64777,64820

16、,64898,64968,65030,0,0</p><p>　　DW 0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0</p><p>　　DW 0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0</p><p>　　DW 0,65085,65134,0,65198,65235,65268,

17、0,0,0</p><p><b>　　DW 0</b></p><p>　　表3.1 高中低音符與單片機計數(shù)T0相關的計數(shù)值表</p><p>　　②音樂的音拍，一個節(jié)拍為單位（C調）</p><p>　　對于不同的曲調我們也可以用單片機的另外一個定時/計數(shù)器來完成。</p><p>　　在這

18、個程序中用到了兩個定時/計數(shù)器來完成的。其中T0用來產生音符頻率，T1</p><p><b>　　用來產生音拍。</b></p><p>　　各功能模塊電路的設計（用Proteus仿真）</p><p>　　1、 晶體振蕩電路 2、 上電自動復位電路 </p><p

19、><b>　　3、按鍵電路</b></p><p>　　4、 顯示按鍵建號</p><p>　　5音頻功率放大電路 6、模擬示波</p><p><b>　　整體電路圖 </b></p><p>　　四、電路安裝與調試過程</p&

20、gt;<p>　　打開并設置MedWin</p><p>　　打開MedWin→設置仿真器→設置工作目錄→設置編譯器</p><p><b>　　使用MedWin</b></p><p>　　(1)新建項目 點擊[項目管理]—[新建項目] 命令，輸入項目名稱，點擊[確定]按鈕，出現(xiàn)“添加項目文件”對話框，輸入源代碼文件名，如DI

21、TISHIYAN.ASM，單擊[打開]按鈕，出現(xiàn)代碼窗口，即可開始編程。</p><p>　　(2)打開項目 點擊[項目管理]—[打開項目] 命令，點擊項目文件名(項目文件后綴為.mpf)，點擊[打開]按鈕，即可打開上次保存的項目。</p><p>　　(3)編譯 點擊[項目管理]—[編譯/匯編]命令，啟動編譯器對源文件進行語法檢查并編譯，在消息窗口中顯示編譯結果。</p>

22、<p>　　(3)模擬仿真 當源程序編譯無誤后，可進行模擬仿真調試。點擊[項目管理]—[產生代碼并裝入]命令，生成.hex文件。編譯器對源程序進行重新編譯并裝入。這時，可使用[調試]菜單中的相關命令進行調試，如設置斷點、單步及全速執(zhí)行等。</p><p>　　(4)生成目標代碼 點擊[項目管理]—[輸出Binary文件]命令，生成BIN文件，用下載工具將其下載到實驗板的單片機中執(zhí)行。</p

23、><p>　　Proteus的應用</p><p>　　首先安裝此軟件，然后打開，打開之后在圖形編輯窗口進行畫圖。硬件電路圖畫好之后，將剛在MedWin中已經編輯好的程序寫入單片機中（AT89C51）中，然后進行整體仿真。</p><p>　　五、電路測試與使用說明</p><p><b>　　硬件部分</b></p&

24、gt;<p>　　按照原理圖連接電路，用PROTEUS模擬仿真測試電路，如果有問題就分塊進行測試！</p><p><b>　　軟件部分</b></p><p>　　如果硬件部分并無問題，那么就有可能是出現(xiàn)在軟件部分。那么就需要一一查看程序是否有誤，如若有誤將其改正并編譯并代碼，而后加載進單片機內再次運行。 </p><p>&l

25、t;b>　　六、訓練總結</b></p><p>　　這次我主要的設計是一個簡易電子琴，采用16個鍵分別代表16個音，通過對按鍵的隨意按擊從而產生不同的音樂，主要是通過每個按鍵所產生的頻率不同來使得發(fā)出的各個音不同，從而產生音樂 。 </p><p>　　程序也實在很長，對于現(xiàn)在的我來說肯定一個人肯定很難編出這么長的程序，幸好有給與我?guī)椭耐瑢W和老師。雖然這個程序還不是

26、很簡潔，但我們可以根據(jù)每個程序的功能各不相同來使程序簡化。不過我對目前的程序已經很滿意了，但是也存在的問題：（1）功能單調 ,我們可以通過增加元件、模塊，擴展鍵盤，增加子程序程序增加其功能。 （2）程序太過冗長，我們可以用其他的方法如查詢等方法來精簡程序，加強它的可讀性。最后，通過這次的自主完成單片機的應用系統(tǒng)設計，讓我學會了如何去完成一個設計報告，讓我更進一步了解了單片機，也讓我感受到做出一個設計的開心，喜悅與擔心。相信這對以后的畢業(yè)

27、設計也會有很大的幫助。</p><p><b>　　七、附錄</b></p><p><b>　　程序</b></p><p>　　KEYBUF EQU 30H</p><p>　　STH0 EQU 31H</p><p>　　STL0 EQU 32H</p>

28、<p>　　TEMP EQU 33H</p><p>　　ORG 00H ; 開始地址</p><p>　　LJMP START</p><p>　　ORG 0BH ; T0中斷矢量地址</p><p>　　LJMP INT_T0 </p

29、><p>　　START: MOV TMOD,#01H ; 寫控制字,工作方式1</p><p>　　SETB ET0 ; 允許T0中斷</p><p>　　SETB EA ; 開放CPU中斷</p><p><b>　　WAIT:&l

30、t;/b></p><p>　　MOV P3,#0FFH ; P3口輸出</p><p>　　CLR P3.4 ; 清零</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0FH

31、 ; 屏蔽高四位</p><p>　　XRL A,#0FH ;異或運算，高四位保留，低四位取反 </p><p>　　JZ NOKEY1 ; 判斷</p><p>　　LCALL DELY10MS</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p&g

32、t;<p>　　ANL A,#0FH ; 屏蔽高四位</p><p>　　XRL A,#0FH ; 異或運算</p><p><b>　　JZ NOKEY1</b></p><p><b>　　MOV A,P3</b></p>&l

33、t;p>　　ANL A,#0FH ; 屏蔽高四位 </p><p>　　CJNE A,#0EH,NK1 ; 判斷A與#0eh是否相等，比較跳到鍵1</p><p>　　MOV KEYBUF,#0 ; 賦初值#0</p><p>　　LJMP DK1 ; 跳轉&l

34、t;/p><p>　　NK1: CJNE A,#0DH,NK2 ;比較跳到鍵2</p><p>　　MOV KEYBUF,#1 ;賦值初值#1</p><p>　　LJMP DK1 ;跳轉</p><p>　　NK2: CJNE A,#0BH,NK3

35、 ;比較跳到鍵3</p><p>　　MOV KEYBUF,#2 </p><p><b>　　LJMP DK1</b></p><p>　　NK3: CJNE A,#07H,NK4 ;比較跳到鍵4</p><p>　　MOV KEYBUF,

36、#3</p><p>　　LJMP DK1 ; 調用DK1</p><p>　　NK4: NOP ;空指令延時一個周期</p><p><b>　　DK1:</b></p><p>　　MOV A,KEYBUF</p>

37、;<p>　　MOV DPTR,#TABLE ; 查表 賦首地址</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ; 將查表結果送給A</p><p>　　MOV P0,A ;將A中數(shù)據(jù)送給P0</p><p>　　MOV A,KEYBUF</p>&

38、lt;p><b>　　MOV B,#2</b></p><p>　　MUL AB ;AB相乘,因為表里都是字，所以得乘2查得數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV TEMP,A</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ; 查表一</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR&

39、lt;/p><p>　　MOV STH0,A ;寫定時常數(shù)，將數(shù)據(jù)高位送THO</p><p>　　MOV TH0,A ;將高位備份</p><p>　　INC TEMP ;移動TEMP，掃描鍵盤</p><p>　　MOV A,TEMP</p>

40、<p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STL0,A ;寫定時常數(shù)</p><p><b>　　MOV TL0,A</b></p><p>　　SETB TR0 ;啟動TR0</p><p>　　DK1A:

41、 MOV A,P3</p><p>　　ANL A,#0FH ; 屏蔽高四位</p><p>　　XRL A,#0FH ;低四位取反</p><p>　　JNZ DK1A ;不為零則轉移</p><p><b>　　CLR TR

42、0</b></p><p>　　NOKEY1: ;鍵1子程序</p><p>　　MOV P3,#0FFH</p><p>　　CLR P3.5 ;清零</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p

43、><p>　　ANL A,#0FH ; 屏蔽高四位 </p><p>　　XRL A,#0FH ; 異或運算</p><p>　　JZ NOKEY2 ; 判斷跳轉鍵2子程序</p><p>　　LCALL DELY10MS

44、  ;延遲10毫秒</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　XRL A,#0FH</p><p>　　JZ NOKEY2 ;等于零則轉移</p><p><b>　　M

45、OV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　CJNE A,#0EH,NK5 ; 比較跳到鍵5</p><p>　　MOV KEYBUF,#4</p><p><b>　　LJMP DK2</b></p><p>　　NK5

46、: CJNE A,#0DH,NK6 ; 鍵5子程序</p><p>　　MOV KEYBUF,#5</p><p><b>　　LJMP DK2</b></p><p>　　NK6: CJNE A,#0BH,NK7</p><p>　　MOV KEYBUF,#6</p&

47、gt;<p><b>　　LJMP DK2</b></p><p>　　NK7: CJNE A,#07H,NK8</p><p>　　MOV KEYBUF,#7</p><p><b>　　LJMP DK2</b></p><p>　　NK8: NOP</p>

48、<p><b>　　DK2:</b></p><p>　　MOV A,KEYBUF</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　MO

49、V A,KEYBUF</p><p><b>　　MOV B,#2</b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV TEMP,A</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ; 查表掃描表一</p><

50、p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STH0,A ;寫定時常數(shù)A</p><p><b>　　MOV TH0,A</b></p><p>　　INC TEMP ; 移動TEMP，掃描鍵盤</p><p>　

51、　MOV A,TEMP</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STL0,A ;寫定時的低位</p><p><b>　　MOV TL0,A</b></p><p>　　SETB TR0 ;啟動定時<

52、;/p><p>　　DK2A: MOV A,P3</p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　XRL A,#0FH</p><p>　　JNZ DK2A ;不為零則轉移</p><p><b>　　CLR TR0</b></p>

53、;<p><b>　　NOKEY2:</b></p><p>　　MOV P3,#0FFH</p><p><b>　　CLR P3.6</b></p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p>

54、<p>　　XRL A,#0FH</p><p><b>　　JZ NOKEY3</b></p><p>　　LCALL DELY10MS</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　XRL A

55、,#0FH</p><p>　　JZ NOKEY3</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　CJNE A,#0EH,NK9</p><p>　　MOV KEYBUF,#8</p><p>　　LJ

56、MP DK3 ; 調用DK3</p><p>　　NK9: CJNE A,#0DH,NK10</p><p>　　MOV KEYBUF,#9</p><p><b>　　LJMP DK3</b></p><p>　　NK10: CJNE A,#0BH,NK11<

57、/p><p>　　MOV KEYBUF,#10</p><p><b>　　LJMP DK3</b></p><p>　　NK11: CJNE A,#07H,NK12</p><p>　　MOV KEYBUF,#11</p><p><b>　　LJMP DK3</b>&l

58、t;/p><p>　　NK12: NOP</p><p><b>　　DK3:</b></p><p>　　MOV A,KEYBUF</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ; 查表</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p>

59、<p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　MOV A,KEYBUF</p><p><b>　　MOV B,#2</b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV TEMP,A</p><

60、p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ; 查表1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STH0,A</p><p><b>　　MOV TH0,A</b></p><p>　　INC TEMP ; 移動TEMP,

61、掃描鍵盤</p><p>　　MOV A,TEMP</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STL0,A</p><p><b>　　MOV TL0,A</b></p><p>　　SETB TR0 ; 啟動TR0

62、 </p><p>　　DK3A: MOV A,P3</p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　XRL A,#0FH</p><p><b>　　JNZ DK3A</b></p><p><b>　　CLR TR0</b></p>&

63、lt;p><b>　　NOKEY3:</b></p><p>　　MOV P3,#0FFH ; P3輸出</p><p><b>　　CLR P3.7</b></p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　

64、ANL A,#0FH</p><p>　　XRL A,#0FH</p><p>　　JZ NOKEY4 ;判c=0轉移，利用標志位來判斷是哪個鍵按下</p><p>　　LCALL DELY10MS</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0F

65、H</p><p>　　XRL A,#0FH</p><p><b>　　JZ NOKEY4</b></p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　CJNE A,#0EH,NK13</p>&

66、lt;p>　　MOV KEYBUF,#12</p><p>　　LJMP DK4 ; 調用DK4</p><p>　　NK13: CJNE A,#0DH,NK14</p><p>　　MOV KEYBUF,#13</p><p>　　LJMP DK4

67、 ; 調用DK4</p><p>　　NK14: CJNE A,#0BH,NK15</p><p>　　MOV KEYBUF,#14</p><p>　　LJMP DK4 ; 調用DK4</p><p>　　NK15: CJNE A,#07H,NK16</p

68、><p>　　MOV KEYBUF,#15</p><p><b>　　LJMP DK4</b></p><p>　　NK16: NOP</p><p><b>　　DK4:</b></p><p>　　MOV A,KEYBUF</p><p>

69、;　　MOV DPTR,#TABLE ; 查表</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P0,A ; P0輸出</p><p>　　MOV A,KEYBUF</p><p><b>　　MOV B,#2<

70、/b></p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV TEMP,A</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ; 查表1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STH0,A<

71、;/p><p><b>　　MOV TH0,A</b></p><p>　　INC TEMP ;移動TEMP,掃描鍵盤 </p><p>　　MOV A,TEMP</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STL0

72、,A</p><p>　　MOV TL0,A ;寫定時的低位</p><p>　　SETB TR0 ;啟動T0</p><p>　　DK4A: MOV A,P3</p><p>　　ANL A,#0FH

73、 ;屏蔽高四位</p><p>　　XRL A,#0FH</p><p><b>　　JNZ DK4A</b></p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p><b>　　NOKEY4:</b></p><p><b&

74、gt;　　LJMP WAIT</b></p><p>　　DELY10MS: </p><p>　　MOV R6,#10 ;設置外循環(huán)次數(shù) </p><p>　　D1: MOV R7,#248 ;設置內循環(huán)次數(shù) </p

75、><p><b>　　DJNZ R7,$</b></p><p>　　DJNZ R6,D1 </p><p><b>　　RET</b></p><p>　　INT_T0: ;重寫定時常數(shù)</p><p>　　MOV TH0

76、,STH0</p><p>　　MOV TL0,STL0</p><p><b>　　CPL P1.0</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H</p><p&g

77、t;　　DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H</p><p>　　TABLE1: DW 64021,64103,64260,64400</p><p>　　DW 64524,64580,64684,64777</p><p>　　DW 64820,64898,64968,65030</p><p>　　DW 6