AT89C51单片机的多音阶电子琴演示幻灯片

1,多音阶电子琴设计报告,成员：肖毅李为民杨芳何燕,2,设计方案,鉴于单片机强大的控制功能和灵活的编程实现特性，本设计以AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个由4X4组成16个按键矩阵，构成16个音阶，可以随意弹奏想要表达的音乐的多音阶电子琴。,3,目录,4,多音阶电子琴的主要电路主要由4X4按键矩阵电路、蜂鸣器、LED显示、复位电路、晶振电路、电源电路几部分组成。,电子琴硬件电路部分设计,一、单片机电子琴组成框图,5,二、电路原理图,6,工作原理：,根据方案的要求，将程序写入STC89C51单片机芯片。利用不同的音阶的频率不一样，用单片机来模拟电子琴，可以使单片机的定时器工作在计数器模式下，工作方式设为方式1，改变TH0和TL0来产生不同的频率，从而产生不同的音阶。P1口接4*4矩阵键盘行和列，用行扫描法读取P1口外接的键盘，若有键按下：双位数码显示管显示0116；若没有键按下则显示00，当按下复位键的开关后，双位数码显示管显示00。单片机P3.7作为音频放大电路的输入。,7,三、各模块的简单介绍,电子琴,最小系统,电源电路,控制系统,矩阵按键独立按键,显示系统,LED显示,发声系统,蜂鸣器,时钟电路,复位电路,8,AT89S51单片机及其引脚的简单说明,AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kB的可擦除的FlashROM，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，功能强大的微型计算AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBFlash片内程序存储器，128B的随机存取数据存储器,32个外部I/O口,5个中断优先级,2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,片内时钟振荡器。,9,管脚说明,VCC：供电电压GND：接地P0口：P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。,10,P3口的详细介绍,P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。,11,电源电路,工作过程：,本设计，开发板采用5v12v的直流电，当按下电源开关，发光二极管有电流通过，二极管发光，使整个电路板通电，为了防止电流反灌，加了一个二极管，保护三端稳压器。,12,时钟电路,时钟信号的产生,在MCS-51系列单片机内部有一个高增益反相放大电路，其输入引脚为XTAL1其输出引脚为XTAL2。只要在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，就可以构成一个稳定的自激震荡器,13,时序概念有4个，分别为：,14,节拍,把振荡脉冲得周期定义为节拍，用P表示，也就是晶振的频率,状态,振荡脉冲经过二分频后，就是单片机时钟信号的周期，定义为状态，用S表示一个状态包含两个节拍,机器周期,MCS-51系列单片机采用定时控制方式，有固有的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态,指令周期,一条指令所需要的时间称为指令周期。是最大的时序定时单位，它由若干个机器周期组成，一般包含一个机器周期的指令叫周期指令，包含两个为双周期指令,15,RST（pin9）引脚是复位信号的输入端。此引脚高电平有效，其有效时间应为二个机器周期。,复位信号及其产生,复位信号的电路逻辑图,16,复位操作,上电自动复位,按键手动复位,17,上电自动复位,将外部复位电路的电容充电就可以实现上电自动复位了，如下图所示。,18,按键手动复位,电平方式,脉冲方式,19,按键电平复位通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的,20,利用RC微分电路产生的正脉冲来实现按键脉冲复位,脉冲方式,21,本系统的复位电路采用的是按键方式。电阻为10K，电容为10uF、晶振为12MHz，如下图：,22,矩阵式键盘的概述,本系统采用的是非编码键盘中的矩阵键盘。矩阵键盘也称为行列式键盘，一般用于按键数目较多的场合。它是由行和列组合而成，一组是行线，另一组是列线，按键就位于行和列的交叉点。如图8所示，一个4*4的矩阵键盘，有16个按键，我们分别用着16个键来模拟电子琴的按键：低音3、4、5、6、7；中音1、2、3、4、5、6、7；高音1、2、3、4。较独立键盘而言，矩阵式键盘节省了I/O口线。,扫描过程,先把某一列置为低电平，其他的各列均为高电平，然后检查各行线的变化，若某行线为低电平，则可以确定被按下的键处于此行此列的交叉点上,键盘控制电路,23,（一）：4*4矩阵键盘原理接线图,4*4矩阵键盘模块,24,voidsaomiao()ucharKey_Temp1,Key_Temp2;/*读出的键值*/Key_Temp1=Keyscan();/*读入按键*/if(Key_Temp1!=16)/*有键按下*/delay_ms(5);/*延时消抖*/Key_Temp2=Keyscan();/*再读一次*/if(Key_Temp1=Key_Temp2)/*两次相等*/Key_Value=Key_Temp1;/*就确认下来*/FreqTemp=FreqtabKey_Value;/*根据键值，取出定时半周期的初始值*/TR0=1;/*启动定时器，发音*/while(Keyscan()0;x-)for(y=123;y0;y-);,电子琴源程序：,38,/*函数功能:用扫描法读P1外接44键盘*/*函数返回:有按下键：返回115、如无键按下：返回00*/ucharKeyscan(void)uchari,j,temp,Buffer4=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7;for(j=0;j=1;return16;/*没有键按下就返回00*/,39,/*函数功能:将参数分成十位、个位，分别显示到P2*/voidDisplay()shiwei=0;P0=tabledu(Key_Value+1)/10;delay_ms(5);shiwei=1;P0=0 x00;gewei=0;P0=tabledu(Key_Value+1)%10;delay_ms(5);gewei=1;P0=0 x00;voidsaomiao()ucharKey_Temp1,Key_Temp2;/*读出的键值*/Key_Temp1=Keyscan();/*读入按键*/if(Key_Temp1!=16)/*有键按下*/delay_ms(5);/*延时消抖*/Key_Temp2=Keyscan();/*再读一次*/if(Key_Temp1=Key_Temp2)/*两次相等*/Key_Value=Key_Temp1;/*就确认下来*/FreqTemp=FreqtabKey_Value;/*根据键值，取出定时半周期的初始值*/TR0=1;/*启动定时器，发音*/while(Keyscan()8;SPK=SPK;/*发音*/,41,硬件调试,硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。具体步骤如下：（1）先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。（2）利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各器件以及引脚是否连接正确，是否有短路故障。（3）先要将单片机AT89S51芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没有问题，则接上仿真机进行联机调试观察各接口线路是否正常。,42,软件调试,软件调试是利用仿真工具进行在线仿真调试，除发现和解决程序错误外也可以发现硬件故障。单片机AT89S52是系统的核心，利用万用表检测单片机电源VCC是否为（40脚）+5V、晶振是否正常工作（可用示波器测试，用万用表检测时，两引脚一般为1.82.3V之间）、复位引脚RST是否正常（复位时为高电平，工作时为低电平）、EA是否为高电