基于單片機(jī)的電子琴系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(完整版)

　　

【正文】 的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了， 當(dāng) 然對(duì)于 單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 來(lái)產(chǎn) 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 生這樣方波頻率信號(hào)，因 此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即 可。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦 除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 GND：接地。 P2 口 : P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸 出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) 1 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 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。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器(OOOOHFFFFH), 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。具體的識(shí)別及編程方法如下所述。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。雙鍵鎖定，是 當(dāng) 有兩個(gè)或兩個(gè)以上的按鍵按下時(shí)，只把最后釋放的鍵當(dāng)作有效鍵并青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼。 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管的分類 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多 一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示 )；按能顯示多少個(gè)“ 8”可分為 1 位、2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極 數(shù)碼管。 (1) 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 第 4 章 章軟件設(shè)計(jì) 整體程序處理流程圖 圖 41 整體程序處理流程圖 在電子琴開(kāi)始 工 作時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)電子琴處于彈奏狀態(tài)，歌曲選擇功能鍵的 目青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 的是賦予矩陣鍵盤(pán)第二功能，即對(duì)系統(tǒng)內(nèi)置的歌曲進(jìn)行選擇，在放歌時(shí)能且只能 通過(guò)彈奏 /停止鍵來(lái)結(jié)束放歌，選歌時(shí)必須先按下歌曲選擇功能鍵，在通過(guò)矩陣 鍵盤(pán)來(lái)選擇和切換曲目。 計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是： N=fi247。fr=65536—1000000247。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第 5 章 調(diào)試 Proteus 簡(jiǎn)介 Proteus(海神）的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機(jī)，元件庫(kù)齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、 連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision)將這些部份組合在一起。利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來(lái)獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 致 謝 能夠得以順利完成，是所有曾經(jīng)指導(dǎo)過(guò)我的老師，幫助過(guò)我的同學(xué)，一直支 持著我的家人對(duì)我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。感謝你們，大學(xué)四年給我了那么多的幫助與鼓勵(lì)，在我不開(kāi)心的時(shí)候，總能 讓我開(kāi)心起來(lái)。Oxf0)==Oxf0) return (0)； scancode = Oxfe； while((scancodeamp。Oxf0)!=Oxf0) //延時(shí)后再判斷一次，去除抖動(dòng)影響 { key = getkey ( )； //調(diào)用鍵盤(pán)掃描函數(shù) switch (key) //根據(jù)獲取的按鍵位置得到 k 值 { case Ox11； k = 0； break； case Ox21； k = 1； break； case Ox41； k = 2； break； case Ox81； k = 3； break； case Ox12； k = 4； break； case Ox22； k = 5； break； case Ox42； 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 k = 6； break； case Ox82； k = 7； break； case Ox14； k = 8； break； case Ox24； k = 9； break； case Ox44； k = 10； break； case Ox84； k = 11； break； case Ox18； k = 12； break； case Ox28； k = 13； break； case Ox48； k = 14； break； case Ox88； k = 15； break； } if(FY==0) { /*根據(jù)所得的 k 值設(shè)定計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)初值 */ STH0 = tab[k]/256； STL0 = tab[k]%256； TR0 = 1； while ((P0amp。 /*返回特征字節(jié)碼，為 1 的位即對(duì)應(yīng)于行和列 */ return((~scancode)+(~tmpcode))。寢室 的好友，你們的天賦猶如上天恩賜，有了你們我的生活更加精彩。老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。 其次 ，通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué) 習(xí) 到了很多軟件的使用。 2. 編譯和生成 hex 文件，如 圖 51 所示： 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 51 利用 KeiL 進(jìn)行編譯 3. 打開(kāi) Proteus,設(shè)計(jì)硬件電路 圖，如 圖 52 所示 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 52 硬件電路圖 4. 導(dǎo)入 Hex 文件如 圖 53 所示： 圖 53 導(dǎo)入 Hex 文件 將鼠標(biāo)置于電路圖中 AT89C51 器件上，右擊后再左擊，彈出 圖 53 中的對(duì)話框，在紅線框中導(dǎo)入 dzq. hex 文件。 （ 4）支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。其中 T0 用來(lái)產(chǎn)生音符頻率， T1 用來(lái)產(chǎn)生音拍。2247。 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(shí)間。通過(guò)分時(shí)輪流控制各 個(gè)數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。共陰 極 數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。行掃描法的基本思想是，由程序?qū)︽I盤(pán) 逐行掃描，通過(guò)檢測(cè)到的列輸出狀態(tài)來(lái)確定閉合鍵，為此，需要設(shè)置入口、輸出口一個(gè)，該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用。所謂抖動(dòng)是指在識(shí)別被按鍵是必須避開(kāi)抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開(kāi)狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無(wú)誤。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。由此可見(jiàn)， 在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤(pán)是合理的。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供一種靈活性高且價(jià)廉的方案。通過(guò)這樣可 以不斷的彈奏音樂(lè)。 本系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一個(gè)是音樂(lè)另一個(gè)就是電子琴。 關(guān)于聲音的處理，使用單片 機(jī) C 語(yǔ)言，利用定時(shí)器來(lái)控制頻率，而每個(gè)音符的符號(hào)只是存在自 定義的表中。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 已能使用 單片機(jī)通過(guò)軟件（編程序）方法實(shí)現(xiàn)了。 單片機(jī)雖只是一個(gè)芯片，但從組成和功能上看，它已具有了微機(jī)系統(tǒng)的含義， 又稱微型處理部件 MCU (Micro Controller Unit)，單片機(jī)商品名稱為微控制器單元。我們對(duì)于電子琴如何實(shí)現(xiàn)其功能，如音色選擇、聲音強(qiáng)弱控制、節(jié)拍器、自動(dòng)放音功能等等也很好奇 電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤(pán)樂(lè)器。 20 19－ 20 17－ 18 15－ 16 13－ 14 ≤ 12 設(shè)計(jì)質(zhì)量 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；邏輯性強(qiáng)；語(yǔ)言文字表準(zhǔn)確流暢；格式、圖、表規(guī)范；有一定的學(xué)術(shù)水平或?qū)嶋H價(jià)值 40 3740 3236 2831 2527 ≤ 24 創(chuàng)新能力 有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)；所做工作有較大突破；設(shè)計(jì)有獨(dú)到見(jiàn)解 15 15 1314 1112 10 ≤ 9 工作量 工作量飽滿；圓滿完成了任務(wù)書(shū)所規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)。 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 技術(shù)要求： （ 1） 、 使用 MSC51 系列單片機(jī)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)； （ 2） 、 使用 Proteus 設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路圖； （ 3） 、 使用矩陣鍵盤(pán)作為輸入，每鍵代表一個(gè)音符 。 進(jìn) 度 及 完 成 日 期 20xx 年 4 月 08 日 ~20xx 年 4 月 25 日：搜索論文資料及查閱參考文獻(xiàn)，合理分析需求，學(xué)習(xí)單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)。 15 15 1314 1112 10 ≤ 9 總分 是否同意將該設(shè)計(jì)提交答辯：是（ ） 否（ ) 具體評(píng)閱及修改意見(jiàn)： 評(píng)閱人： 年 月 日 注： A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)出設(shè)計(jì)各項(xiàng)目的具體得分，并填寫(xiě)在相應(yīng)項(xiàng)目的評(píng)分欄中； 。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)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。 雖然單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，但發(fā)展十分迅猛，在集成度、功能、速度、 可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等全方位向更高水平發(fā)展。這種以軟件取代硬件并能提高 系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。具體要求如下： 1. 要求達(dá)到電子琴的基本功能，可以用彈奏出簡(jiǎn)單的樂(lè)曲。 音樂(lè)播放部分：樂(lè)音實(shí)際上是有固 定周期的信號(hào)。嵌入式電路，按鍵電路， LED 顯示電路和兩個(gè)功能鍵組成， 通過(guò)功能鍵可以選擇播放音樂(lè)。外形及引腳排列如 圖 31 所示。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些 ，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O口則作為輸入。若所有列線均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。去抖問(wèn)題可通過(guò)軟件延時(shí)或硬件電路解決。線反轉(zhuǎn)法的基本思想是通過(guò)行列顛倒 兩 次掃描來(lái)識(shí)別閉合鍵，為此需要提供 兩 個(gè)可編程的雙向輸 入 /輸出端口。共陰 極 數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1? 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效 果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將 反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。fr 例如 :設(shè) K=65536， fi =1MHz,求低音 DO (261Hz)、中音 D0 (523Hz)、 高