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单片机课程设计简易电子琴1 黄河科技学院课程设计任务书工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 09 级 2 班学号 090164027 姓名 郭春雷 指导教师 常静 题目: 电 子 琴 课程: 单 片 机 课 程 设 计 课程设计时间 2012 年 12 月 21 日 至 2012 年 1 月 3 日 共 2 周课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料) （纸张不够可加页）1设计要求利用 AT89C51 单片机作为微控制器设计一个电子琴由 4X4 组成 16 个按钮矩阵，设计成 16 个音。可随意弹奏想要表达的音乐。2. 设计任务与要求2.1 系统硬件电路设计根据该系统设计的功能要求选择所用元器件，设计硬件电路。要求用 Proteus 绘制整个系统电路原理图。2.2 软件设计根据该系统要求的功能进行软件设计，绘制整个系统的软件流程图；根据流程图编写程序并汇编调试通过；列出软件清单，软件清单要求逐条加以注释。2.3 Proteus 仿真用 Proteus 对系统进行仿真并进行软硬件调试。2.4 编写设计说明书内容包括任务书、设计方案分析、硬件部分设计、软件部分设计、调试结果整理分析、设计调试的心得体会等，字数不少于 4000 字；硬件部分设计要绘制整个系统电路原理图，对各部分电路设计原理做出说明；软件设计部分要绘制整个系统及各部分的软件流程图，列出程序清单，逐条加以注释，并在各功能块前加程序功能注释。4工作计划 单片机课程设计简易电子琴2 序号 设计内容 所用时间1 布置任务及调研 天3 制作与调试 天4 撰写设计报告书 2天合 计 14天5主要参考资料单片机课程设计指导书 皮大能 北京理工大学出版社 2010.78051 单片机实践与应用 吴金戎 清华大学出版社 2003.8单片机技术基础教程与实践 夏路易 电子工业出版社 2008.1MCS-51 单片机原理接口及应用 王质朴北京理工大学出版社 2009.11基于 Proteus 的单片机系统设计与仿真实例 蒋辉平 机械工业出版社 2009.7指导老师签字:日 期:单片机课程设计简易电子琴3 电子琴摘要单片机课程设计是单片机原理及应用课程的实践性环节。这次单片机课程设计的题目是电子琴，本设计主要是对使用单片机设计简易电子琴，它由 4x4 组成16 个按钮矩阵，设计成 16 个音可以随意弹奏想要表达的音乐。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。本系统是以 51 系列单片机 AT89C51 为主控制器，附有矩阵键盘、LED 显示管、扬声器组成。系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。本设计主要从系统的软件设计，系统的硬件设计，软件的介绍，系统调试等方面来阐述。关键词：AT89C51，Proteus，矩阵键盘，LED 显示管，扬声器单片机课程设计简易电子琴4 Electronic OrganAbstractis course is designed to single chip microcomputer principle and application of practical teaching course. The curricular design of the single chip microcomputer topic is electronic orThgan. This design is mainly to use single chip microcomputer design simple electronic organ,it consists of 4 x4 16 button matrix,and design into 16 tone can doodle want to express music.SCM has strong control function and agile programming realize characteristics, it has into the modern peoples life, and become an irreplaceable part. This system based on 51 series microcontroller AT89C51 primarily controller with matrix keyboard, LED display tube, speaker composition. System completes display input information, played the corresponding basic function such as notes. The system runs stably, its advantage is simple hardware circuit, software function is perfect, the control system is reliable, the price is higher, and has a certain practical and reference value. This design mainly from the system software design, system hardware design, software is introduced, the system debugging and other aspects elaborated.Key words: AT89C51， Proteus，Matrix keyboard, LED display tube, Loudspeaker单片机课程设计简易电子琴5 目 录1. 主要内容72. 音符频率与计数初值对照表73定时/计数器的工作原理83.1 方式寄存器83.2 启/停控制寄存器 TCON 104系统分析114.1 系统组成114.2 系统工作原理115系统硬件设计125.1 系统硬件总体设计 125.2 LED 显示模块 125.3 扬声器模块 135.4 子系统（模块）电路图 135.4.1 共阳极电路图 135.4.2 上位开关146.系统软件设计 146.1 系统软件总体设计 14单片机课程设计简易电子琴6 6.2 本系统总体代码 157 课程设计成果 198.个人总结 199.参考文献 20单片机课程设计简易电子琴7 1、主要内容本系统设计制作一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计。（1）能产生纯音，了解音调高低的控制方法。（2）用键盘代替电子琴的键盘，控制演奏音乐。（a）掌握串行控制键盘键的识别方法；（b）根据键值控制发声。（3）至少演奏一支乐曲。单片机课程设计简易电子琴8 2、音符频率与计数初值对照表：音符 频率 计数处之音符 频率 计数初值音符 频率 计数初值低音 1 220 0xefa9中音 1 440 0xf7d8高音 1 880 0xfbef低音 2 247 0xf173中音 2 494 0xf8bd高音 2 988 0xfc62低音 3 277 0xf307中音 3 554 0xf987高音 3 1109 0xfcc7低音 4 294 0xf3c8中音 4 587 0xf9e4高音 4 1175 0xfcf6低音 5 330 0xf51e中音 5 659 0xfa90高音 5 1318 0xfd4b低音 7 370 0xf64c中音 6 740 0xfb29高音 6 1480 0xfd98低音 7 415 0xf75a中音 7 831 0xfbb1高音 7 1661 0xfddc单片机课程设计简易电子琴9 3、定时/计数器原理MCS-51 单片机内部有 2 个 16 位的可编程定时/计数器，定时/计数器 0 由计数器 TH0 和 TL0 组成，定时/计数器 1 由计数器 TH1 和TL1 组成，THX 和 TLX（X=0,1）分别为两个 8 位计数器，连接起来可组成 16 位计数器。定时/计数器的工作方式由方式控制字 TMOD 选择,定时/计数器的启停由控制寄存器 TCON 控制，这两个寄存器均属于特殊功能寄存器。定时/计数器的工作原理图如下：其核心是一个加 1计数器，加 1 计数器的脉冲有两个来源：一个是外部脉冲源，另一个是系统的时钟振荡器。当脉冲源为时钟振荡器（等间隔脉冲序列）时，由于计数器脉冲周期相同，所以脉冲数乘以脉冲周期就是定时时间，此时为定时功能。当脉冲源为外部脉冲时，就是外部事件的计数器，此时为计数功能。3.1方式寄存器 TMODD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0GATE C/TM1 M0 GATE C/T M1 M0单片机课程设计简易电子琴10 定时/计数器 1 方式字 定时/计数器 0 方式字GATE=0 时，外部中断信号不参预控制，此时，只要控制位，TR0(TR1)为 1 时，定时 /计数器就开始计数，而不管外部中断信号的电平为高还是为低。C/T：计数方式还是定时方式选择位，当为 0 时为定时方式，当为 1 时为计数方式。M1 和 M0：操作方式选择位。对应 4 种操作方式，当系统发生复位时，TMOD 各位为 0。操作方式选择如下图：M1M0 操作方式 功能0