课设设计说明书樊海攀

1、河北工程大学科信学院课程设计说明书（2015 /2016学年第二学期）课程名称：小型数字系统设计2题 目：电子琴专业班级：计算机学生姓名：学 号：指导教师：设计周数：2周设计成绩：2016年9月 9日1.概述.1.1设计背景随着时代的发展，电子科学技术越来越走进人们的生活，它正在逐渐改善着人们的学 习、工作，因此让我们走进电子科学技术的世界吧。电子琴伴随着科技的发展而出现在舞台上，鉴于传统电子琴可以用键盘上的“1”到“a”键演奏从低so到高do等11个音，从而也可以通过单片机实现对十个按键的扩展， 实现七个音符键的高、中、低 21个音调的显示播放和任意音乐的自动播放。该设计将十 个音键制作成独

2、立键盘，其中七个为音符键，三个为控制键，并用数码管进行显示，使电 子琴的功能更加完美。1.2设计意义可以方便得知播放的音符和音调；比传统电子琴功能更完善；制作简单，成本低；1.3设计任务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，用proteu实现的电子琴仿真设计。制作出 pcb图并做出实体。2.系统总体方案及硬件设计2.1 总体设计采用at89s52单片机作为主控芯片，设置键盘、蜂鸣器等外围器件，另外还用到一些 简单器件如：两位数码管，和 npn®三极管及电阻等。利用按键实现音符和音调的输入； 两位的数

3、码管进行被操作的按键显示；用npn型三极管8550实现低音频功率放大；最后2.2单片机的电路分析用蜂鸣器发音。2.2 .1 时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于 构成振荡器。通常在引脚xtall和xtal滥接石英 晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构图中 x1、c1、c2。2.3 .2复位电路单片机小系统常采用上电自动复位和 手动按键复位两种方式实现系统的复位操 作。上电复位要求接通电源后，自动实现复 位操作。手动复位要求在电源接通的条件下， 在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片 机复位。具结构如下图。上电自动复位通过 电容c3充电来实现。手动按键复位是通过按 键将电阻r1与v

4、ccg通来实现。2.4 原理框图2.5 八位数码管的结构为了显示字符，要为led显示器段码，除了组成8字形的字符的7段，另加上1个 小数点位，共计8段，因此提供给led显示器的显示段码为1个字节。2.6 键盘设计独立式按键是直接用i/o 口线构成的单个按键电路，具特点是每个按键单独占用一根 i/o 口线，每个按键的工作不会影响其它i/o 口线的状态。独立式按键电路配置灵活，软 件结构简单，但每个按键必须占用一根i/o 口线。2.7 发音部分设计如下图所示，发音电路是由蜂鸣器、三极管、上拉电阻构成。由三极管来驱动扬声器 发音的，同时加上拉电阻增强驱动电流，提高驱动能力。1.1 系统分析(1)键盘

5、扫描程序：检测是否有按键按下，有按键按下则记录按下键的键值，并跳 转至功能转移程序；无按键按下，则返回键盘扫描程序继续检测。(2)功能转移程序：对检测到的按键值进行判断，是琴键则跳转至琴键处理程序， 是功能键则跳转至相应的功能程序。(3)琴键处理程序：根据检测到的按键值，查询音调表，给计时器赋值，使发出相 应频率的声音。1.2 发音原理利用at89c51的内部定时器使其工作计数器模式(modb1下，改变计数值th0及tl0 以产生不同频率的方法产生不同音阶。1.3 程序设计判断音阶(高中低音)在软件设计中采用yinjie代表音阶，如下图所示音阶yinjie 值高2中1低0初始化状态为中音(yi

6、njie=1 ),电路中设计高、低两个音阶键。上电后，若无按键 按下，则为中音模式。若音阶键被按下，则如下流程图所示，在高音键按下，若初始yinjie 不为2,则另yinjie=2,进入高音工作模式，若初始yinjie 为2,则对yinjie进行初始化, 即另yinjie=1,重新进入进入中音工作模式，这样即实现了高音键切换高、中音方式的转 换。同理，用低音键实现中、低音的切换。开始y4 . proteus软件仿真si由下图可知，左侧数码管可以显示 a、b、c三种结果，代表低音、中音和高音。右侧 数码管可以显示1、2、3、4、5、6、7七个数字，分别代表 do re mi、fa、so la、

7、七种音符。当系统上电后，若按下低音键，则选定工作方式为低音模式。叩曜加霉t行ii碑 0 gf：徜此 13间， 阿 jut:f.中油m fl hl'|hm5 .pcb封装图的制作5.1 元器件的封装原理图做完之后，打开 ares 6 professional ,可以看到左下角的元器件选择窗口中列 出了从原理图加载过来的所有元器件。一些没有加载的元器件，则需要根据元件进行手动 封装。5.2 设计元件封装(1)对于封装库中没有的封装或者是与实际的元件不符的封装，就需要自己画。首先 放置焊盘，根据按钮的引脚间距放置 4个焊盘，并修改焊盘的标号，使之与原理图中的元 件引脚标号一致，其次放置外边框

8、 利用2d画图工具中的图标根据按钮的实际大小加一个 外边框，如此便完成了按钮封装的设计。(2)选中封装，用左键单击图标，出现保存对话框，在new package name中键入要保存的元件封装名称；在 package category中选中miscellaneous ；在package type中 选中through hole；在package sub-category中选中switches ;单击ok就把按钮封装 保存到了 userpkg中。自建封装保存后，再到库中加载，就可以把自己制作的元件封装 加载到pcb中了。5.3 pcb封装图6 .课程设计体会小数课程设计已经结束，此次课程设计不仅让我们在专业知识方面得到了提高，而且 在动手能力和实验上获得了很多的经验，并且，通过这次的小数课程设计实验，我懂得了 队队合作的作用，团队之间共同合作，克服困难。团队中分工明确，守望相助，最终克服 一系列的难关。通过实践的课程设计，我们收获了很多，首先，我们对知识的理解已经不仅仅存在于 书本上，而是真真正正的掌握了它，深入了它，这使我们对知识的掌握更加的牢固并且运 用的更加灵活；其次，在制作原理图时，由一开始的不熟练，生疏慢慢到制作流水灯只需 要几分钟，对元器件的简写可以达到随心应手的地步，当我制作pcbs时，运用书籍网络等渠道查阅资料，克服了画元器彳的困