基于8155的8led简易电子琴设计proteus80文档格式.docx
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基于8155的8led简易电子琴设计proteus80文档格式.docx
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设计题目
基于8155的8LED显示简易电子琴设计
任务要求
●使用LED/LCD显示器来显示音阶输入的相关信息;
●当按下键盘组相对按键,压电喇叭会发出相对音阶单音,共有2个8度音阶;
●所有单音会存入8951内而保存起来;
●至多可以输入64个单音,可以一起演奏出来;
●演奏时可以按键中断;
●可以实时显示目前正演奏的单音码。
实验设备及软件
一台装有proteus7.7、及Keil的PC
同组人员学号及姓名
参考文献
《Proteus入门教程》[第二版]周润景、蔡雨恬[著]
《单片机原理及应用》张毅刚、彭喜元、彭宇[著]
《单片机的C语言应用程序设计》马忠梅[著]
一、本系统的目的
本系统设计制作一个可演奏的电子琴。
综合应用了两项设计。
(1)键盘矩阵识别,通过按键控制播放15个音阶并显示。
(2)通过控制开关完成事先写入歌曲的播放。
二、主要芯片简介
AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点:
40个引脚,4kBytesFlash片内程序存储器,128bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
8155是常用的扩展单片机IO资源的芯片,8155原理是只利用单片机的一个并行口来扩展出几个并口,使得单片机可以接入更多的设备
三、系统组成
本系统只要以51单片机为主控核心,8155IO外扩、与矩阵键盘、扬声器、LED显示管模块一起组合而成。
具体如下:
四、系统工作原理
本系统扫描键盘矩阵、显示当前状态及音阶、扬声器发出对应音符或音乐。
4X4行列式非编码键盘:
键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。
有关按键的识别、键码的确定与输入、去抖动等功能均由软件完成。
行扫描法的基本思想是,由程序对键盘逐行扫描,通过检测到的列输出状态来确定闭合键,为此,需要设置入口、输出口一个,该方法在微机系统中被广泛使用。
键盘接口必须具有去抖动、防串键、按键识别和键码产生4个基本功能。
用8155H的PB和PC口接4×
4矩阵键盘,以PB0-PB4作输入线,以PC0-PC4作输出线
五、硬件总体设计
本系统由键盘矩阵、LED显示管、扬声器这几个部分组成,LED显示管显示当前按键,扬声器发出对应音符。
硬件总体设计图如下:
●具体元件使用
8LED数码管
矩阵键盘
自动播放开关和扬声器
用于稳定点位的上拉电阻
六、关于音频与计数初值的选择
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正确即可。
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是N=fi÷
2÷
fr
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÷
例如:
设K=65536,fi=1MHz,求低音DO(261Hz)、中音DO(523Hz)、高音DO(1046Hz)的计数值。
T=65536-N=65536-fi÷
fr=65536-1000000÷
fr=65536-500000/fr
低音DO的T=65536-500000/262=63627
中音DO的T=65536-500000/523=64580
高音DO的T=65536-500000/1046=65059
具体的音频对照表:
注:
本系统值采用了期中15个音阶(如键盘图示),半音不在考虑之内。
七、系统操作说明
(1)Keil下编译,产生目标HEX文件,Proteus下ProgrammeFiles选择产生的HEX文件,点击运行开始模拟。
(2)开启本系统SW开关闭合,数码管显示“PLAY”,播放两只蝴蝶的乐曲。
(3)断开开关,按任意键盘,数码管显示所按的音阶,扬声器发出相应的音符。
(4)程序流程图:
八、单片机程序代码
见附件(8155电子琴c语言代码)
九、运行结果
十、设计总结
通过这次课程设计,充分将之前在51单片机课上学到的知识得以运用,也掌握了一些课本之外的东西,例如基于c语言的单片机程序开发。
经过我长时间的设计及调试,本系统基本能实现按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示当前按键,扬声器播放对应的音符。
但由于仿真系统原因,本设计音频效果不是很好。
不足之处有:
1.可弹奏的音符数较少,只能在一定范围内满足用户需要。
可通过改进键盘识别模块和发生模块来增加其复杂度2.音量不可调。
我的综合设计主要涉及硬件和软件两方面的内容,通过这些我的硬件和软件开发能力都获得了提高。
在硬件方面,基本了解了电子产品的开发流程和所要做的工作.在软件方面,基本掌握了Proteus绘制原理图的方法,并设计了一个单片机最小系统,对C语言在单片机开发上的应用也有了充分的体会。
加深了对所学理论知识的理。
设计成绩评定
评分内容
具体要求
总分
评分
上机时间
上机时间是否达到要求的学时,按照实际情况给与一定的成绩。
10分
报告审阅结果
报告结构严谨,文字通顺,用语符合技术规范,图表清楚,书写格式规范,不与别人雷同。
30分
验收结果
原理
原理清楚,能较好地理解课题任务并提出实施方案。
20分
完成情况
独立完成规定设计任务,论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理,有一定的创新。
操作
能熟练操作相关工具软件,并利用工具软件完成设计任务。
总成绩(五分制)
100分
指导教师评阅意见
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