AT89s52单片机电子琴毕业论文VIP

河南理工大学本科课程设计报告1河南理工大学河南理工大学单片机应用与仿真训练设计报告基于单片机的电子琴设计姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 所在学院：电气工程与自动化学院2011 年 月 日河南理工大学本科课程设计报告2摘要本设计是基于 AT89S52 单片机来对电子琴的主体部分进行设计，用以实现电子琴的基本功能。本设计主要运用了 AT89S52 单片机的定时、中断功能，利用定时器可发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经蜂鸣器后，就会发出不同音调。 定时器按设计的定时参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一次取反发出脉冲高电平，由于定时参数不同，就发出不同频率的脉冲。本制作中巧妙地利用了单片机的定时器，让定时器中断一次就改变蜂鸣器的状态一次，即形成矩形方波频率信号，每个频率信号对应不同的音阶，再分别由对应的按键控制,当相应的按键按下后便可产生相应的音调。本设计实现的功能是利用蜂鸣器作为发声部件，两个数码管作为显示部件，设置 11 个按键，实现高音、中音、低音的1、2、3、4、5、6、7 的发音，并存储一首歌的内容，可以实现自动播放。关键词：AT89S52 单片机、按键、蜂鸣器、电子琴、显示AbstractThis design was mainly based on electronic AT89S52 SCM design, the main part to the basic function of the organ. This design is mainly used for the timing and AT89S52 SCM interrupt function, use a different frequency timer can pulse frequency, different pulse amplification filtering through speakers, after driving circuit will be issued a different tone. According to the design of the timer interruption, the timing parameters generated a low level, a pulse interruption take the next time a pulse timing parameters, due to the high level is different in different frequency, pulse. The ingenious use of single-chip timer, let the timer interrupt time to change the state of speakers, forming a rectangular pulse frequency signal, each frequency signal corresponding different syllable, then respectively by the corresponding key control, when the corresponding key press and can produce the corresponding tones. The function of the realization of the design is to use as a voice parts, buzzer two digital tube as display parts, set up 11 key, realize high, alto, bass of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 pronunciation, and storage, the contents of the song can be realized automatic playback.Keywords: AT89S52 SCM, buttons, speaker, keyboard，display河南理工大学本科课程设计报告3摘要 .21 概述 .41.1 设计背景 .41.2 系统开发的目标 .41.3 本系统的主要内容 .52 系统总体方案及硬件设计 .52.1 系统组成及总体框图 .52.2 主要元件简介 .52.2.1 AT89S52 简介 .62.2.2 蜂鸣器 .82.3 键盘设计 .102.3.1 键盘的结构与工作原理 .102.3.2 本设计键盘所实现的功能 .112.4 显示电路 .122.5 复位电路 .122.6 时钟电路 .133 软件设计 .143.1 系统整体程序处理流程图 .143.2 音乐播放 .153.3 放歌设计 .164 元件清单 .175 课程设计体会 .18参考文献 .19附录 1 源程序代码 .20附录 2 Proteus 软件仿真图 .28河南理工大学本科课程设计报告41 概述1.1 设计背景电子琴是现代音乐中不可缺少的乐器，它是现代科技和音乐的结合。单片有具有强大的控制功能和灵活的编程实现能力，所以本设计的主要内容就是基于单片机的电子琴设计。以 AT89S52 单片机为核心控制元件，与键盘、扬声器、蜂鸣发声器等组成核心主控模块。本文主要对基于单片机的电子琴设计进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴的硬件组成和软件系统，并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块程序来详细阐述。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频率，这样我们可以通过利用不同频率的组合，机构称我们所想要的音乐。1.2 系统开发的目标随着生活水平的提高，在放松自己的同时又能提高各个方面的能力。学习和欣赏音乐可以在使人们得到放松的同时，提高人们的精神品质和个人素养。当代，爱好音乐的年轻人越来越多，有不少人自己练习弹奏乐器，作为业余爱好和一种放松的手段，鉴于一些乐器学习难度大，需要太多的学习时间，且其价格又太过于高昂，使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法。而一些简易的电子乐器价格相对便宜，学习上手快，价格相对便宜，一般人容易负担的起，能够满足一般爱好者的需求。故简易电子乐器的研制具有一定的社会意义。单片机是在一块芯片内集成了计算机的各个功能部件，构成一种单片式的微型计算机。二十世纪八十年代以来，单片机的发展迅速，应用不断深入，新技术层出不穷。并已广泛应用到人类生活的各个领域，如家电、通讯设备、玩具、智能卡、汽车及防盗、医用保健、仪表、工业过程控制等，成为当今科学技术现代化不可缺少的重要工具。之所以以单片机电子琴为选题，目的在于从日常生活能接触到的细微处着手，通过理论与实践的结合，更明确自己的所学所用，也在实践中发现理论的不足，对目前日益广泛应用的单片机有了更加理性化和感性化的认识，使理论和实践相得益彰。通过单片机电子琴这个选题，更深层次的了解了单片机技术，以前只是有理论，实践的机会不是很多，在作单片机电子琴这个选题的过程中，更加熟练的掌握了一些单片机芯片的应用，也解决了很多以前理论和实践脱节的问题，可谓对单片机的认识有了一个小的飞跃。河南理工大学本科课程设计报告5功能选择（弹奏/播放）音频52 单片机AT89S52 LED 显示按键1.3 本系统的主要内容实现电子琴发声控制系统；要求电路实现如下功能：利用蜂鸣器作为发声部件，两个数码管作为显示部件，设置 10 个按键，实现高音中音、低音的 1、2、3、4、5、6、7 的发音。并在存储一首歌曲的内容，可以实现自动播放。2 系统总体方案及硬件设计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，具体确定系统中所需要使用到的元件，设计出来原理图、电路图。由于本设计的音乐发生器是由用户通过键盘输入产生的，所以节奏由用户掌握，不受程序控制。图 2-1 程序框图2.2 主要元件简介实物装置由 AT89S52 单片机，蜂鸣器，LED 显示器，开关按键，电容，电阻，排针，排阻，二极管等元器件构成。现对相关重要元件及功能模块进行介绍如下。河南理工大学本科课程设计报告62.2.1 AT89S52 简介1.概述AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 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 图 2-2 AT89S52 单片机 和 在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。2.主要性能 与 MCS-51 单片机产品兼容； 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器； 1000 次擦写周期； 全静态操作：0Hz-33MHz； 三级加密程序存储器； 32 个可编程 I/O 口线； 三个 16 位定时器/计数器 ； 六个中断源； 全双工 UART 串行通道； 低功耗空闲和掉电模式； 掉电后中断可唤醒； 看门狗定时器； 河南理工大学本科课程设计报告7 双数据指针； 掉电标识符 。3.管脚说明 P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个TTL 逻 辑电平。对 P0 端口写 “1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/ 数据复用。在这种模式下， P0 不具有内部上拉电阻。 在 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL ） 。 此外，P1.0 和 P1.1 分别作定时器/ 计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2 ）和定时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX） 。 在 flash 编程和校验时，P1 口接收低 8 位地址字节。引脚号第二功能： P1.0 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入） ，时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程 用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 。4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL ） 。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流河南理工大学本科课程设计报告8（IIL ） 。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。 端口引脚 第二功能： P3.0 RXD( 串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断 0) P3.3 INT1(外中断 1) P3.4 TO(定时/计数器 0) P3.5 T1(定时/计数器 1) 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) 此外，P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST ：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG ） 。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR ）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H-FFFFH） ，EA 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 Vcc 端） ，CPU 则执行内部程序存储器的指令。FLASH 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。河南理工大学本科课程设计报告92.2.2 蜂鸣器1.蜂鸣器的作用：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电源供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电