基于AT89S52单片机的电子琴设计与实现.doc

前言 1 1 方案论证 2 1.1 控制模块选择方案 2 1.2 按键选择方案 2 2 系统硬件设计 3 2.1 系统组成及总体框图 3 2.2 元件介绍 3 2.2.1 AT89S52 3 2.2.2 LM386 5 2.2.3 LED数码管 8 2.3 显示电路 9 2.4 各功能模块原理图 9 2.4.1 AT89S52模块电路原理图 9 2.4.2 键盘扫描模块电路原理图 10 2.4.3 数码管显示模块电路原理图 11 2.4.4 音频处理模块电路原理图 12 2.4.5 电源模块电路原理图 12 3 系统软件设计 13 3.1 音乐相关知识 13 3.2 如何用单片机实现音乐的节拍 13 3.3 如何用单片机产生音频脉冲 14 3.4 系统总体功能流程图 15 4 电路仿真 18 4.1 ISIS软件介绍 18 4.2 仿真图介绍 18 4.3 仿真图 19 5 PCB印制板制作 20 5.1 印制板制作的要求 20 5.2 印制电路板图 20 6 系统调试 22 6.1 软件仿真调试 22 6.2 软件调试 22 7 调试结论 22 附录1：元器件清单 23 附录2：主要电路原理图 24 附录3：主要程序 25 参考文献： 28 基于单片机的电子琴设计 前言 单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用89C52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。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弄正确即可。220V交流电经变压器降压，整流滤波，获得+13.5V直流电压。单向可控硅SCR和组成驰张振荡器电路。 方案二 利用PA口接成4*4键盘。优点：利用8个IO口得到16个按键，可使操作介界变得简单，操作也方便；缺点：软件处理比独立按键复杂。 通过比较，方案二为最佳方案。 2 系统硬件设计 2.1 系统组成及总体框图 硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。 该设计要实现一种由单片机控制的电子琴，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。 本例使用国家半导体公司的低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。 图2.1-1 系统结构图 2.2 元件介绍 2.2.1 AT89S52 功能特性：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电