单片机课程设计电子琴按键演奏.docVIP

目录 一、课题名称 1 二、设计内容概要 1 三、设计任务和要求 1 四、系统设计方案 1 4.1 系统设计思路 1 4.2 系统总体的组成框图 1 五、系统硬件设计及说明 2 5.1 系统控制模块AT89C51 2 5.2 琴键控制模块 2 5.3 播放模块 3 六、系统软件设计及说明 3 6.1 设置单片机产生音频脉冲的初值 3 6.2 实验主要程序 4 6.3 系统总体功能流程图 5 七、系统调试 6 7.1 使用的主要仪器和仪表 6 7.2 调试步骤 6 7.3 测试数据 7 7.4 故障与排除 7 八、课设答辩 7 九、课设小结 8 参考文献 8 附录 9  一、课题名称 电子琴设计——按键演奏 二、设计内容概要 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8个按键和扬声器。 三、设计任务和要求 任务：设计并实现按键演奏电子琴 要求：利用数字键1、2、3、4、5、6、7、8作为电子琴键，按下数字键发出相应的音调。 四、系统设计方案 4.1 系统设计思路 利用所给单片机实验仪中键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，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另一音调的声音。当系统扫描到键盘上有键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。 4.2 系统总体的组成框图 本系统采用AT89C51为电子琴控制中心，系统主要包括主控制模块、琴键控制模块、播放模块。如图1所示： 五、系统硬件设计及说明 5.1 系统控制模块AT89C51 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。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， AT89C51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。外形及引脚排列如图所示。 P0口：漏极开路的双向I/O口。当使用外部存储器时（ROM或RAM）时，作为地址和数据总线分时复用。在程序效验时，输出指令字节（这时需加外部上拉电阻）。作为总线时P0口能驱动8个LSTTL负载。 P1口：准双向I/O口，具有内部上拉电阻，是通用的I/O口。在编程/校验时，用作输入低位字节地址，P1口可驱动4个LSTTL负载。 P2口：准双向I/O口，具有内部上拉电阻，是通用的I/O口。让使用片外存储器（ROM或RAM）时，输出高8位地址。在编程/校验时，接收高位字节地址。P2口可驱动4个LSTTL负载。 P3口：准双向I/O口，具有内部上拉电阻，是通用的I/O口。P3口可驱动4个LSTTL负载。同时P3口还具有第二个功能，在使用第二个功能时，其输出锁存器应由程序置1。 5.2 琴键控制模块 琴键的按键选用的XL2000的JP37独立按键模块，此8个独立的按键开关按下为低电平。如图3所示： 图3 按键控制模块 5.3 播放模块 扬声器是一种把电平转变为声信号的换能器件，扬声器和性能对音质的高低音响很大。扬声器的种类很多，按其换能原理可分为电动式、静电式、电磁式、压电式等几种，后两种多用于农村有线广播网中，按频率范围可分为低音扬声器、中音扬声器，这些常在音箱中作为组合扬声器使用。在本次课程设计使用XL2000中JP16小喇叭模块。如图4所示： 系统软件设计及说明 6.1 设置单片机产生音频脉冲的初值 音乐实际上是有固定周期的信号，通过单片机的定时器的设置可以产生相应音频的音调。产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐，对于单片机而言，产生不同频率有脉冲非常方便，可以利用它的定时/计数器来产生这样的方波频率信号，因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率，以及单片机定时计数的关系。 在本实验中，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T1，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，在此情况下，C调的各音符频率与计数值T的对照如下表1所示。其计算方法如下： 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）；f