老弟基于单片机的电子吉他设计

1、 课程设计论文学 院： 电气工程学院 题 目： 基于51单片机的电子吉他设计 起止时间： 2015年10月10日至2015年11月30日 学 生 姓 名： 罗 东 专 业 班 级： 本12通信工程2班 指 导 教 师： 黄 智 伟 教研室主 任： 邓 贤 君 院 长： 王 新 林 2015年10月10日一. 课程设计内容 课程设计内容如下：注意：课程设计内容按照自己选择的设计题目和设计内容填写基于51单片机的电子吉他设计1. 功能要求2. 方案论证3. 系统硬件电路的设计3.1 单片机系统及显示电路3.2扬声器电路3.3 键盘检测接收电路4. 系统程序的设计4.1电子吉他的算法设计4.2主程序

2、流程图4.3电子吉他音频信号发生子程序和扫描键盘接收中断程序5. 调试及性能分析5.1调试5.2性能指标6. 源程序清单二. 课程设计要求 1. 课程设计报告写作请参考“课程设计报告写作的内容、要求与应注意的一些问题”。所有的文档和表格必须采用Word形式，格式按照“课程设计报告写作的内容、要求与应注意的一些问题”要求。2. 设计报告中的电原理图，PCB图、元器件布局图必须采用自己画的图。不能够抄袭别人的应用电路、程序、PCB图，必须自己完成，抄袭者和被抄袭者都不及格。3. 设计资料中的有关的公式可以直接采用。设计资料中有关的曲线图可以直接采用，成文时根据需要选用（可放大300倍后裁剪到Wor

3、d文档中），以图文清晰为标准。4. 英文资料中的图可以直接采用（可放大300倍后裁剪到Word文档中），图中的英文可以采用英文（中文）方式翻译在图下或者文章中。5. 英文资料中的一些词，如果翻译拿不准，可以采用英文（中文）方式标注。6. 课程设计报告需要写自己的收获和体会。不能够抄袭别人的收获和体会，雷同者不及格。7. 每个人需要交文字稿和电子稿，采用2003Word（或者更高版本）文档形式。三. 课程设计进度（时间）安排课程设计进度（时间）安排如下： 1. 2015年10月10日2015年10月15日 理解课程设计题目的设计要求，查阅相关资料；2. 2015年10月16日2015年11月15

4、日 完成各部分电路设计及系统调试；3. 2015年11月16日2015年11月22日 完成课程设计初稿；4. 2015年11月23日2015年11月28日完成完整的课程设计报告；5. 2015年11月29日2015年11月30日课程设计作品答辩。四. 参考文献注意：补充自己在课程设计过程中选择的参考文献（1） 黄智伟. 凌阳单片机课程设计指导北京：北京航空航天大学出版社，2007（2） 周航慈.单片机程序设计基础北京：北京航空航天大学出版社，1997（3） 求实科技.单片机典型模块设计实例导航北京：人民邮电出版社，2004（4） 余永权.89系列（MCS-51）Flash单片机原理及应用. 北

5、京：电子工业出版社，2003（5） 王幸之.单片机应用系统电磁干扰与抗干扰技术北京：北京航空航天大学出版社，2006（6） 黄智伟全国大学生电子设计竞赛技能训练北京：北京航空航天大学出版社，2007（7） 黄智伟印制电路板（PCB）设计技术与实践（第二版）北京：电子工业出版社，2012 指导老师：黄智伟 王彦 2015年10月10日 摘 要电子吉他属于键盘乐器，采用半导体集成电路，对音乐信号放大通过扬声器产生音响。音域较宽，和声丰富，表现力极其丰富。经常作为独奏乐器出现，具有鲜明的时代特色。电子吉他能够为教师在进行现代音乐、电子音乐、电脑音乐的教学时，提供更为快捷、简便、有效的教学手段。该设计

6、为未来进一步实现高性能电子吉他产品奠定一定的基础，这对提高音乐教学质量具有重要意义。本次设计的本设计是利用STC89C51单片机来对电子琴的主体部分进行设计，主要运用了STC89C51单片机的定时、中断功能。定时器可以发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经驱动电路放大后，通过扬声器发出的不同音调。以STC89C51单片机为核心控制元件，与键盘、LED灯等部件组成核心模块设计电子吉他。关键词：STC89C51单片机、按键、扬声器、数码管、电子吉他目 录摘 要1第一章 绪论1第二章 设计内容和功能12.1 电子吉他功能12.2 系统设计结构图1第三章 系统主要硬件电路的设计23.1 STC89C51

7、单片机简介23.2 共阴LED数显33.3 键盘电路43.4蜂鸣器5第四章 调试及性能分析64.1仿真电路64.2设计实物64.3系统调试7第五章 总 结7参考文献8附录9第一章 绪 论 单片微型计算机简称单片机，又称微控制器(MCU)，它的出现是计算机发展史上的一个重要的里程碑，它以体积小、功能全、性价比高等诸多优点独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。本次课设采用的STC89C51单片机是51系列单片机的一种代表，目前51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种单片机之一。单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件

8、设计的基础课。第二章 设计内容和功能2.1 电子吉他功能 电子吉他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STC89C51单片机为核心控制元件，设计一个电子吉他。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16个按键和扬声器。 。本系统是简易电子吉他的设计，按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示当前按键，扬声器播放器对应的音符。本系统设计制作一个可演奏的电子吉他。综合应用了两项设计。（1）键盘矩阵识别。即矩阵

9、扫描，显示当前按键。（2）不同频率音符播放。可以通过按键控制16种发音。2.2 系统设计结构图本设计是利用STC89C51单片机来对电子琴的主体部分进行设计，主要运用了STC89C51单片机的定时、中断功能。定时器可以发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大后，就会发出不同音调。以STC89C51单片机为核心控制元件，与键盘、扬声器等部件组成核心模块设计电子琴。其系统结构图如图2-1：键盘扫描STC89C51数码管显示扬声器播放音乐电源部分图2-1 STC89C51单片机最小系统第三章 系统主要硬件电路的设计3.1 STC89C51单片机简介MCS-51是美国Intel公司生产的一

10、系列单片机的总称，包括多个品种，如8031、8051、8751、8032、80C52、8752等。其中8051是最典型的产品，其他单片机都是在其基础上进行功能增减而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。Intel公司将MCS-51的核心技术授权给了多家公司，这些厂家生产的单片机在功能上或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中美国的ATMEL公司生产的AT89C51是曾经在我国非常流行的51单片机。当前AT89C51/52已经停产，其替代产品为STC89C51/52。深圳宏晶公司出品的STC89C51可以直接代替传统的STC89C51和AT89C51芯片，也可以代替菲利普、

11、华帮等其他公司的89C51，由于时代的发展，工艺的进步，STC89C51功能更强，寿命更长单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTALl和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式，如图2-2所示在其外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。图2-2中外接晶体

12、以及电容C2和C1构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值均为30P左右，晶振频率选11.0592MHz。为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出(1/0)端口寄存器置为FFH，堆栈指针SP置为07H, SBUF内置为不定值，其余的寄存器全部清0，内部RAM的状态不受复位的影响，在系统上

13、电时RAM的内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用上电复位方式。图2-2中R9和Cl组成上电复位电路，其值R取为10K, C取为10F.图3-1 STC89C51 单片机最小系统3.2 共阴LED数显8 段数码管属于LED 发光器件的一种，分为8 段：A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小数点位，还包括一个公共端COM 端。从电气上，8 段数码管又分为共阴和共阳两种。共阴指数码管的公共端接负极，而各段接正极；共阳则正好相反。在本设计中利用STC89C51单片机的P0端口的P0.0P0.7连

14、接到一个七段数码管的ah的笔段上，数码管的公共端接电源。3.3 键盘电路图3-2 仿真电路的键盘 图3-3 键盘示意图 图3-4 键盘实物图3.4蜂鸣器蜂鸣器俗称喇叭，是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。蜂鸣器与家用电器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，电路上的TTL 电平基本上驱动不了蜂鸣器。蜂鸣器使用很方便，电流通过时蜂鸣器就发出响声，只要将蜂鸣器与单片机相连的I/O 口置为低电平，就可以驱动蜂鸣器发声。图3-5 蜂鸣器电路原理图 图3-6 蜂鸣器实物图第四章 调试及性能分析4.1仿真电路图4-1 电子吉他仿真

15、电路图4.2设计实物图4-2 电子吉他实物图4.3系统调试程序的编写过程：（1） 根据软件的流程图中的各个模块的基本要求，先编写出模块程序，使其实现模块功能；然后根据流程图中各个模块之间的箭头方向将各个模块联系在一起，最后对对整体程序进行调节，直至调试运行后没有逻辑错误与警告；（2） 将运行没有错误的程序导入模拟软件中进行仿真调试，首先发现不能实现预期的功能，于是对程序进行修改，直至调试成功，通过仿真能够实现预期的功能，则程序编写成功，可进行硬件电路的调试。调试过程中出现的问题：（1） 将所编程的的程序烧写在单片机8051芯片中，然后将其加入硬件电路中，然后进行调试，发现不能实现其功能。（2）

16、 调整后继续进行调试，结果还是不能实现预期的功能，经仔细检查发现，电路板焊接有误，重新焊接了相关电路。基于51单片机的电子吉他系统功能实现，达到设计要求。第五章 总 结此次单片机课程设计，我将课本中所学与实践相结合。关于单片机的知识有重新学习了一遍，程序部分更是温习了c语言设计的相关内容。总算完成了此次课设，每次做课程设计的时候才会感觉到自己所学是多么的浅薄，需要补充的知识还有很多，我必须加倍努力。另外就是对实践与理论的纠结，课设中总是存在这样那样的问题，其中最难解决的问题就是仿真明明没有问题，实物中却无法实现。这就像是显示与理想的矛盾一样，终归是不一样的。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困

17、难重重，遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好。通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师和同学的指导下，终于游逆而解。同时，在老师和同学那里我学得到很多实用的知识。在此，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师表示忠心的感谢！参考文献1 郭建江.单片机技术与应用.东南大学出版社.2 张志良 主编 ：单片机原理及控制技术北京：机械工业出版社，2005 3 李光飞 编著 ：单片机课程设计实例指

18、导.北京：北京航空航天出版社， 4 吴金戍，沈庆阳，郭庭吉编著8051单片机实践与应用北京：清华大学出版社5 吉 雷 主编 ：Protel99从入门到精通 西安：西安电子科技大学出版社，20046 周航慈 主编 ：单片机程序设计基础北京：北京航空航天大学出版社，19977 余永权 主编 ：89系列（MCS-51）Flash单片机原理及应用. 北京：电子工业出版社，20038 王幸之 主编 ：单片机应用系统电磁干扰与抗干扰技术北京：北京航空航天大学出版社，2006附录程序清单#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code DSY_Table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x40;uint code Tone_Delay_Table=64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,6