简易电子琴设计

0 摘摘 要要 随着电子技术的发展 数字系统正朝着速度快 容量大 体积重量轻的方 向发展 在其推动下 现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域 有力的推动 了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高 同时也使现代电子产品性能进 一步提高 产品更新换代的节奏也越来越快 其中尤其单片机技术的不断发展 使得单片机在日常生活用品中的应用越来越广泛 单片微型计算机简称单片机 是典型的嵌入式微控制器 Microcontroller Unit 常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机 它最早是被用在工业控制领域 单片机由芯片内仅有 CPU 的专用 处理器发展而来 最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯 片中 使计算机系统更小 更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备 当中 本文利用 AT89C52 单片机 设计了一种简易玩具电子琴 可以分别演奏 1 7 个音节的中 高音节 本文详细介绍了电子琴的工作原理及硬件软件设计 并制作了实物 测试结果显示 系统运行良好 关键字 单片机 电子琴 电子电路 1 Abstract With the development of electronic technology digital system is moving fast large capacity the volume and the weight of the light direction Under its impetus the modern electronic products penetrated almost every field of the society a strong impetus to the development of social productive forcesand the social informationization degree is improved simultaneously also makes the modern electronic products to further improve the performance product upgrading have become increasingly fast pace Especially the continuous development of SCM technology which makes the MCU applicationin daily life more and more extensive in the articles of As the single chip computer is a typical embedded micro controller Microcontroller Unit usually abbreviated as MCU English letters MCU it was first used in industrial control field Chip by chip CPU processor which has evolved The first design is by and large number of peripheral devices integrated in a CPU chip the computer system so that smaller more easily integrated into the complex and volumerequirements of control devices strictly using the AT89C52 microcontroller the design of a simple toy electronic organ can respectively play 1 7 syllables inhigh syllable This paper introduces in detail the working principle and design ofhardware and software of the electronic organ and create a physical test results show that the system is running well Keywords single chip microcomputer electronic organ electronic circuit 2 目目 录录 前前 言言 5 第第 1 章章 单片机系统概述单片机系统概述 5 1 1 电子琴系统设计思路与总体方案 6 1 2 电子琴系统的工作原理 6 1 3 零件用量表 7 第第 2 2 章章 电路的硬件电路的硬件 软件设计及其仿真软件设计及其仿真 8 2 1 硬件部分各个功能模块的介绍 8 2 2 软件程序设计的流程及原理 11 2 3 Protus 软件仿真 11 第三章第三章 电路的安装与调试电路的安装与调试 12 第四章第四章 设计总结设计总结 13 附附 录录 14 附录 A C 语言程序 14 参考文献参考文献 18 3 前前 言言 目前单片机是应用渗透到我们生活的各个领域 几乎很难找到哪个领域没 有单片机是踪迹 导弹的导航装置 飞机上各种仪表的控制 计算机的网络通 讯与数据传输 工业自动化过程的实时控制和数据处理 广泛使用的各种智能 IC 卡 民用豪华轿车的安全保障系统 录像机 摄影机 全自动洗衣机的控制 以及程控玩具 电子宠物等等 这些都离不开单片机 更不用说自动控制领域 的机器人 智能仪表 医疗器械了 我们所熟知的是单片机在测试控制领域中的广泛应用 但是除了这些之外 单片机还有一些有趣的应用 比如 使用单片机可以驱动蜂鸣器或者扬声器发 出声音并且还可以控制其发出不同的声调 从而连接起来构成一首歌曲 目前市场上有很多种音乐模块或者音乐芯片 可以直接产生各种曲子 但 是这种模块价格比较昂贵 电路结构也相对比较复杂 如果系统中仅需要产生 简单的音符或者简短的曲子 可以使用单片机配合简单的扬声器而产生所需要 的音乐效果 一般来说 单片机不像其他专业乐器那样能奏出多种音色的声音 即不包 含相应幅度的谐波频率 单片机演奏的音乐基本都是单音频率 因此单片机演 奏音乐比较简单 只需要清楚 音调 和 节拍 就可以 本文使用 AT89C52 单片机设计了一个简易玩具电子琴 能够演奏 1 7 个音节的中 高音节 该设 计能够使我们掌握用定时器的控制播放乐曲原理和设计方法 对大学期间所学 习的一些理论进行了实践 使我们对所学过的理论知识有了新的认识 并且通 过该设计课题掌握了单片机的软硬件开发工具的使用方法 为以后从事相关行 业的工作积累了实际工作经验 目前我国的信息行业发展迅速 因此此课题对 自己的就业有非常现实与积极的意义 4 第一章第一章 单片机系统概述单片机系统概述 1 1 电子琴电子琴系统设计思路与总体方案系统设计思路与总体方案 系统设计的思路及方案 该电子琴通过 AT89C52 芯片控制电路中接 14 个 按键 可以分别演奏 1 7 个音节的中 高音节 1 7 音节的控制按键接 P1 口 P1 口加上拉电阻增大电流作用 中 高音节分别接 P2 0 2 2 口 设计中扬声器 处利用三极管的放大特性实现放大扬声的作用 电路中还用到复位电流 晶振 电路 1 2 电子琴系统的工作原理电子琴系统的工作原理 系统组成结构图 5 1 3 零件用量表零件用量表 元件名称型号数量备注元件名称 AT89S51AT89C521AT89S51 电阻200 3电阻 扬声器0 5W 8 1扬声器 四爪微型轻 触开关 15 四爪微型轻 触开关 三极管一个S85501三极管一个 万用电路板15 10cm1万用电路板 40pin 活动 I C 座 1 40pin 活动 I C 座 九头针1九头针 串口下载1串口下载 232 芯片1232 芯片 6 第第 2 2 章章 电路的硬件电路的硬件 软件设计及其仿真软件设计及其仿真 2 1 硬件部分各个功能模块的介绍硬件部分各个功能模块的介绍 系统电路原理图如下 1 电源部分 常用外部电源供电 外部 5v 直流电源 7 2 晶振电路部分 晶振是一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态 下工作 一提供稳定 精确的单频震荡 晶振电路的作用是为系统提供基本的 时钟信号 3 复位电路模块 采用手动复位的方式进行复位 单片机在启动时需复位 以 使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态 按下复位按键系统从初始状态开始 工作 8 4 音节按键模块 AT89C52 芯片控制电路中接 14 个按键 可以分别演奏 1 7 个音节及中 高音节 1 7 音节的控制按键接 P1 口 P1 口加上拉电阻增大电流 作用 低 中 高音节分别接 P2 0 2 2 口 9 5 扬声器放大模块 扬声器处利用三极管的放大特性实现放大扬声的作用 2 2 软件程序设计的流程及原理软件程序设计的流程及原理 1 程序流程图 10 2 3 Protus 软件仿真软件仿真 利用 Protus 软件进行仿真 实现功能按下音节按键扬声器发出对应音节 仿真 图如下 第第 3 3 章章 电路的安装与调试电路的安装与调试 11 1 将画好的 PCB 图形打印出来 将其印制到裁好的电路板上 经过腐蚀等到 所画的电路图 在经过打孔 根据原理图焊接元器件 将电路焊接完成 焊接 过程中出现的一些问题 应打孔过小如 三极管 插针不好插入和焊接 因焊 接技术不够 在焊接时焊接的焊点不圆滑 焊锡过多导致不美观等 2 对电路进行调试 将写好的程序导入单片机中进行调试 经过多次调试 实验成功 第四章第四章 设计总结设计总结 12 通过两个星期的实训 我对单片机有了更深入的体会 我了解和掌握了一 些编程思想和对 I O 口的使用 这次实训通过单片机的 I O 口来控制频率 在 编程的过程中 可以说是比较顺利 只是模仿其他的编程思路 在加上一些自 己的思想来完成这次实训的任务 对单片机的 I O 口的使用条件有更深的理解 对单片机各个管脚功能的理解也加深了 以及在常用编程设计思路技巧的掌握 方面都能向前迈了一大步 这次的课程设计让我把单片机的理论知识用在实践 中 实现了理论与实践的结合 从中更懂得理论是实践的基础 实践能检验理 论的准确性 让我受益匪浅 对我以后参加工作或者继续学习将会产生巨大的 帮助和影响 作为整个电子信息科技与科技学习体系的有机组成部分 课程设计的一个 重要功能 在于运用学习成果 检验学习成果 运用学习成果 把课堂上学到 的系统化的理论知识 尝试性的应用于实际设计工作 并从理论的高度对设计 工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想 检验学习成果 看一看课堂学 习与实际工作到底有多大距离 并通过综合分析 找出学习中存在的不足 以 便为完善学习计划 改变学习内容与方法提供实践依据 在近两星期的日子里 经过这次设计我学到很多很多的的东西 不仅巩固 了以前所学过的知识 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识 课程设 计不仅是对前面所学知识的一种检验 而且也是对自己能力的一种提高 通过 这次课程设计使我明白了自己原来知识太理论化了 面对单独的课题的是感觉 很茫然 自己要学习的东西还太多 以前老是觉得自己什么东西都会 什么东 西都懂 有点眼高手低 通过这次课程设计 我才明白学习是一个长期积累的 过程 在以后的工作 生活中都应该不断的学习 努力提高自己知识和综合素 质 而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的 只有理 论知识是远远不够的 只有把所学的理论知识与实践相结合起来 从理论中得 出结论 才能真正的学到知识 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能 力 最后 感谢我们这个设计团队 每个人都发挥所长 互相帮助 互相学习 共同进步 正是每个人的艰辛付出 得以让这次课程设计圆满完成 从中也让 我懂得团队合作的重要性 要做好一件事情人与人之间的合作和沟通是少不了 的 做完这个课设大家就可以放假回家过年了 祝大家新年快乐 万事如意 13 附附 录录 附录附录 A A C C 语言程序语言程序 include include sbit beep P3 4 喇叭 define uchar unsigned char define uint unsigned int define SW P0 P0 define SW P2 P2 unsigned char code tone 115 102 91 86 77 68 61 57 51 45 43 38 34 30 中 高音的音阶 uchar tone H tone L 延时函数 延时 x ms void delay 1ms uchar x uint i j for i 0 i x i 14 for j 0 j 120 j 定时产生相应频率 音乐播放 y 0 代表中音 y 7 代表高音 void sound uchar x uchar y tone H 65536 tone x y 8 256 计算初值 tone L 65536 tone x y 8 256 TH0 tone H 装入初值 TL0 tone L TR0 1 开启定时器 0 delay 1ms 500 延时一会 delay 1ms 500 TR0 0 关闭定时器 0 void main uchar key beep 0 关喇叭 15 IE 0 x82 开定时器 1000 0010 TMOD 0 x01 设定定时器 0 工作在方式 1 while 1 beep 0 SW P0 0 xff SW P2 0 xff key SW P2 P0 口按键扫描 中音控制 switch key case 0 x01 sound 0 0 break case 0 x02 sound 1 0 break case 0