简易电子琴设计.doc

目录 第一章 概述 2 1.1 电子琴功能模式介绍 2 1.2 系统设计的任务与要求 2 第二章 系统总体方案及硬件设计 3 2.1 系统总体方案 3 2.2 总体硬件组成框图 3 2.2.1 子系统模块一 3 2.2.2 子系统模块二 4 2.2.3 子系统模块三 5 2.2.4 AT89C51复位模块 6 2.2.5 AT89C51晶振模块 6 第三章 软件设计 7 3.1 系统软件设计 7 3.1.1 内置歌曲输出 7 3.2 系统总流程图 8 第四章Proteus软件仿真 9 4.1 程序仿真 9 4.2 proteus仿真 9 设计体会 12 附录一：源程序 13 附录二：总原理图 22 第一章 概述 1.1 电子琴功能模式介绍 本次设计提出了用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简易的电子琴。本方案以AT89C51单片机作为主控核心，与键盘、扬声器、显示等模块组成核心主控制模块。而在播放音乐方面，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,再加上一定的延时作为节拍，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。查找想要播放歌曲的歌谱，翻译出对应的频率及延时节拍，存储到单片机存储单元里，再通过所编程序即可控制歌曲播放。 1.2 系统设计的任务与要求 采用单片机完成，要求结构简单、成本低；实现7种不同音阶；产生不同频率方波输出到蜂鸣器,实现音量的高低可调；具有电源指示灯，工作指示灯，7个音阶指示灯；完成原理图和PCB布板；完成实物制作和软硬件调试工作；或完成模拟仿真,完成课程设计报告。 第二章 系统总体方案及硬件设计 2.1 系统总体方案 本次设计提出了用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简易的电子琴。本方案以AT89C51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11个按键（一个功能切换键等）和扬声器。根据使用者的操作随意弹奏想要表达的音乐。 2.2 总体硬件组成框图 实验中每按下一个琴键，单片机能够检测到键盘的按键，并根据按键的位置，通过程序来控制，使蜂鸣器发出不同频率（音调）的声音，声音延迟一段时间，等到按键放开之后，声音停止。然后再继续扫描,看是否有键按下。如此循环，即可实现基本的琴键功能。 图2.2 总体硬件组成框图 2.2.1 子系统模块一 LED显示模块如图所示，数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。 图2.2.1 LED数码管 2.2.2 子系统模块二 播放模块是蜂鸣器构成。它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以被广泛应用。 图2.2.2 蜂鸣器播放器 2.2.3 子系统模块三 电子琴设有11个按键，分别代表七个音符、一个功能切换键、高中低控制键。通过软硬件设计，按键触发外部中断，中断使程序跳转，实现模式转换，启动电子琴。然后通过查询电子琴所按下的按键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序人口，实现各种琴键的声音。 P3.5———高音阶切换键 P3.4———中音阶切换键 P3.3———低音阶切换键 P1.0———do音输入键 P1.1————re音输入键 P1.2————mi音输入键 P1.3 ————fa音输入键 P1.4 ————so音输入键 P1.5 ————la音输入键 P1.6 ————ti音输入键 图2.2.3 按键排列 2.2.4 AT89C51复位模块 开关按下，实现单片机的复位。此复位电路连接到AT89C51的RST管脚上。 图2.2.4 复位部件 2.2.5 AT89C51晶振模块