单片机课程设计简易电子琴Word下载.docx

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a.利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八键，能够发出8个不同的音符。

b.并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发出另一音符的声音。

c.使用LED数码管显示8个不同的音调。

d.如果在一个按下的键发声的同时有另一键被按下，前面键的发音停止，转到后按的键的发音。

e.@增加变调钮“UP1”,“UP2”,“DN1”,“DN2”,在按下“0—8”音符时，变调键，产生相应的变调，使用LED数码管显示变调情况。

f.☆其它功能

二、设计的基本方案及步骤

（1）方案

该课题主要由软件及其硬件两个基本部分共同完成。

硬件主要部分：

4x4矩阵式键盘（主要用于音符的输入以及变调的键值输入，其与单片机的P0口连接）.MCS51-AT89单片机芯片.两位LED数码管显示器.以及一些基本外围电路。

软件主要部分：

运用c语言进行相应的编程，其主要包括控制按键扫描程序，发声主程序，以及显示程序。

图1电路设计总体框图

（2）步骤

在程序中根据相应的音符只做一个频率表，当单片机检测到键值的时候，主程序将自动调用表格中的程序，发出相应的信号驱动扬声器发声，同时LED数码管显示其键值（音调）。

本设计的题目包括，按键程序，主程序等几个部分组成。

图2简易电子琴设计流程图

三.硬件电路设计及描述

图3简易电子琴设计电路

1、4x4矩阵键盘控制模块

图44x4矩阵键盘模块图

矩阵式键盘的按键识别方法：

行扫描法行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。

a.判断键盘中有无键按下将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。

只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。

若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

b.判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。

其方法是：

依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。

在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。

若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

图5按键运行框图

2.发声模块

图6扬声器与单片机的连接方式图

扬声器连接在P3.0/RXD口，当有键盘按下时候，单片机会通过程序调用相应键值，由P3.0/RXD输出对应的频率信号，从而驱动扬声器发声。

图7扬声器运行图

3.显示模块

图82位LED数码管与单片机的连接图

图1－6中1、2是公共端，控制位码，控制那个数码管亮（左右），如果是共阴的则接低电平，若为供阳的则相反。

，a-g、dp是控制断码，控制9个二极管的亮暗，可以直接接51的输出口（P0要加上拉电阻），如果是共阴的则接高电平来使数码管亮，若为供阳的则相反。

用8位码控制，用16进制表示！

二极管从最上面顺时针分别为a,b,c,d,e,f中间横线为g，点为dp。

4、设计的核心部件及其外围基本电路

图9设计的核心部件及其外围基本电路

AT89C51简介

本次简易电子琴设计系统以AT89C51单片机为核心，融合常见电路模块：

查询式键盘接口电路模块和喇叭驱动电路模块。

AT89C51单片机内部除CPU外，还包括128字节RAM，21个SFR，4个8位并行I／O口，1个全双工串行口，2个16位定时／计数器，片内集成4K字节ROM，具有低功耗、速度快等优点，完全满足本系统设计需要，而且所用器件都具有通用性。

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

外形及引脚排列VCC：

供电电压、GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX、MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；

当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

四、软件设计思想及流程

图10简易电子琴设计流程图

六、调试过程及调试方法

由于本次设计并没有进行实际硬件的实做，所以我们本次对硬件的调试过程仅仅局限于电路图的修改调试。

最开始显示器不能显示，于是我们就进行源代码的检查，最后得到了想要的结果。

图11简易电子琴调试之后运行图

七、课程设计体会

在过去的一周里，我们进行了单片机课程设计。

首先我们查阅电子琴的相关资料，熟悉了解一般电子琴的工作原理。

在对于电子琴有了基本的了解之后，我们开始了我们基于单片机的简易电子琴的总体方案设计。

如何发出不同频率的声音？

键盘用什么实现？

需要用Ａ/Ｄ，Ｄ/Ａ转换吗？

如果需要，该如何连接芯片？

能做出电子琴音色调控装置吗？

如何改变电子琴的音色？

I/O口该如何扩展？

能够控制电子琴声音的强弱吗？

一系列的问题堆在我们面前，亟待解决。

由于单片机这门课应用性特别强，需要多动手去实践才能切实地学好，而我们平时太缺少这样的实践机会，因此对于单片机的很多问题仍然是一知半解。

面对这么多问题，一个接一个，我们一开始都很泄气。

但是，当生活不允许你说不的时候，你是没有选择的。

有句话说的好，一个人的潜能往往在绝境中才会释放出来。

我们就处于这样的境地，所以也就不得不拼命开始看单片机的相关资料。

但是我们想过各种各样的办法，但都存在问题，程序无法实现预期的功能。

显示器不会显示、发生器发出不了声音等等。

于是我们就慢慢的理清思路重新设计，终于我找到了方法，做成了这次课程设计。

在次，我感谢老师们为我们安排的课程设计，通过这次课程设计我们把理论与实践结合起来，使我们对单片机的理解更加深入。

八、参考文献

1.吴亦锋，陈德为，冯维杰，曹双贵，许艳，《单片机原理与接口技术》。

北京：

电子工业出版社，2010.11

2.周向红.《51单片机课程设计》武汉：

华中科技大学出版社，2011.

附录

BUFFEQU30H

himilowEQU7FH

STH0EQU31H

STL0EQU32H

TEMPEQU33H

ORG00H

LJMPSTART

ORG0BH

LJMPINT_T0

START:

MOVTMOD,#01H;

设置T0工作方式

SETBET0

SETBEA;

启动T0

MAIN:

MOVP1,#0FFH;

P1全置1

CLRP1.4;

开始扫描第一行

MOVA,P1

ANLA,#0FH;

屏蔽高四位

XRLA,#0FH;

低位有”0”则有键按下，否则无

JZKKEY1;

判断有无键按下，有则继续，没有则转移到KKEY1

LCALLDELY10MS;

调用延时程序

MOVA,P1;

重新开始判断有无键按下

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JZKKEY1

求键值

CJNEA,#0EH,CKK1;

相等说明该行第一列有键按下，不等则转移

MOVBUFF,#0;

该键值为0

LJMPNDK1;

跳到NDK1执行相应的功能程序

CKK1:

CJNEA,#0DH,KK2;

相等说明该行第二列有键按下，不等则转移

MOVBUFF,#1;

该键值为1

LJMPNDK1;

KK2:

CJNEA,#0BH,KK3;

相等说明该行第三列有键按下，不等则转移

MOVBUFF,#2;

该键值为2

KK3:

CJNEA,#07H,KK4;

相等说明该行第四列有键按下，不等则转移

MOVBUFF,#3;

KK4:

NOP

NDK1:

LCALLDISP

LCALLDISP1

LCALLDISP

LCALLDISP1

LCALLDISP

MOVA,BUFF

MOVA,BUFF

MOVB,#2

MULAB;

因为查表里都是字，所以乘2的查表数据

MOVTEMP,A

MOVDPTR,#TABLE1;

指向表头

MOVCA,@A+DPTR

MOVSTH0,A

MOVTH0,A;

将数据高位送TH0

INCTEMP

MOVA,TEMP

MOVSTL0,A

MOVTL0,A;

将数据低位送TH0

SETBTR0;

启动定时器T0

NDK1A:

JNZNDK1A

CLRTR0;

关闭定时器T0

CPLP2.1

KKEY1:

MOVP1,#0FFH;

开始扫描第二行

CLRP1.5

JZKKEY2

LCALLDELY10MS;

延时10ms

CJNEA,#0EH,KK5

MOVBUFF,#4

LJMPNDK2

KK5:

CJNEA,#0DH,KK6;

K5键按下

MOVBUFF,#5

KK6:

CJNEA,#0BH,KK7;

K6键按下

MOVBUFF,#6

KK7:

CJNEA,#07H,KK8;

K7键按下

MOVBUFF,#7

KK8:

NOP;

K8键按下

NDK2:

MOVA,BUFF

MULAB

MOVTEMP,A

MOVDPTR,#TABLE1

MOVTH0,A

MOVTL0,A

SETBTR0

NDK2A:

JNZNDK2A

CLRTR0

CPLP2.1

KKEY2:

MOVP1,#0FFH;

开始扫描第三行

CLRP1.6

JZKKEY3

LCALLDELY10MS

CJNEA,#0EH,KK9

MOVBUFF,#8

LJMPNDK3

KK9:

CJNEA,#0DH,KK10

MOVBUFF,#9

KK10:

CJNEA,#0BH,KK11

MOVBUFF,#10

KK11:

CJNEA,#07H,KK12

MOVBUFF,#11

KK12:

NDK3:

LCALLDISP1

LCALLDISP

MOVA,BUFF

MOVB,#2

MULAB

MOVTEMP,A

MOVDPTR,#TABLE1

MOVCA,@A+DPTR

MOVSTH0,A

MOVTH0,A

INCTEMP

MOVA,TEMP

MOVSTL0,A

MOVTL0,A

SETBTR0

NDK3A:

ANLA,#0FH

XRLA,#0FH

JNZNDK3A

CLRTR0

KKEY3:

MOVP1,#0FFH;

开始扫描第四行

CLRP1.7

MOVA,P1

ANLA,#0FH

JZKKEY4

LCALLDELY10MS

CJNEA,#0EH,KK13

MOVBUFF,#12

LJMPNDK4

KK13:

CJNEA,#0DH,KK14

MOVBUFF,#13

KK14:

CJNEA,#0BH,KK15

MOVBUFF,#14

KK15:

CJNEA,#07H,KK16

MOVBUFF,#15

KK16:

NDK4:

LCALLDISP1

LCALLDISP1

LCALLDISP

MOVTH0,A

MOVA,TEMP

MOVTL0,A

SETBTR0

NDK4A:

JNZNDK4A

CLRTR0

CPLP2.1

KKEY4:

LJMPMAIN

DELY10MS:

MOVR6,#10

D10:

MOVR7,#248

DJNZR7,$

DJNZR6,D10

RET

DELY1S:

MOVR3,#04H

LOOP3:

MOVR2,#0FAH

LOOP2:

MOVR1,#0F9H

LOOP1:

DJNZR1,LOOP1

DJNZR2,LOOP2

DJNZR3,LOOP3

RET

DELY1MS:

MOVR1,#0FFH

DL0:

DJNZR1,DL0

INT_T0:

MOVTH0,STH0

MOVTL0,STL0

CPLP3.0

RETI

DISP:

MOVP2,#01H

MOVDPTR,#HiLowTable

MOVP0,A

LCALLDELY1MS

MOVP2,#02H

MOVDPTR,#TABLE

MOVP0,A

DISP1:

MOVP2,#01H

MOVCA,@A