单片机电子琴方案

1、方案设计1电子琴设计框图图1 电子琴设计框图2总体设计2.1硬件部分采用AT89S52单片机作为主控制部件，AT89S52用上电自动复位，12MHZ 的晶振和两个电容形成晶振电路。面键，用于输入音符。2.2软件部分软件部分采用汇编语言编写程序，单片机汇编语言程序设计步骤如下：第一步:分析问题。第二步:画出程序的基本轮廓。第三步:实现该程序。2.3软硬件调试使用KEIL软件，将程序输入进行编译，编译通过后，则将制作的电路进行 联机仿真，检测功能和设计任务能不能实现。如果不能达到预期效果，则必须重新检查硬件或修改程序。2.4程序固化经过调试，实现了预期的成果和功能，就可以开始程序固化了。将程序烧录

2、到AT89S52内部ROM中，然后将单片机放入到电路中，再进行观察。一. 相关技术简介用电子琴可以演奏出各种美妙的音乐，而音乐是有音符组成的。不同的音 符是由相应频率的振动产生不同频率的声音电信号经扬声器发音后，人耳所听 到的便是不同的声音，换言之，只要向扬声器中输入不同频率的电信号就可以 产生不同的声音。若将不同的音节于不同的节拍组合在一起便形成一定的曲 调，因此一个单片机I/O 口，通过软件，控制其输出不同频率的信号，就可以 产生8个基本音节，将音节以一定的节拍进行组合，便可以产生歌曲。乐曲中每一音符对应着确定的频率，表1给出C调时各音符频率。如果单片机某个口线输出“高”“低”电平的频率和

3、某个音符的频率一样，那么将此口线接上喇叭就可以发出此音符。二. 硬件设计1. AT89S52单片机IUKPS31OKKHS1<TKD)P3.I (RXDJF3 0 usid vcc(A15JP2.7 (An)ra 0 <A13)P2.5 AL2P2 (AllJK 3 1A10JP2.2 AffP2.1 AS)P2.032ZZP40P3.6lTr)P3.7辰可KTAL2XTALI <4®P 王 403« 5)L JnF3.3 llNTl ：lllg XTALI 严 XTALZPR4<AI>7PO.7 CAD6)P0.6Pi.covnso)(AD5

4、>P0.5P1.5CM)OS1>AD4JPO.4PZ(AD3)P0.3PI 3(AD2)P0.2Pl.2as僞盅眺PI.7 P1 <5l-QK图2 AT89S52单片机< 1)简介AT89S52是一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编 程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash允许程序存储器在系统可编程，亦 适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8位CPU和在系统可编程Flash, 使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S

5、52具有以下标准功能：8k字节Flash, 256字节RAM，32位I/O 口线， 看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断 结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外， AT89S52可降至OHz静态 逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为 止。<2) 引脚功能1. VCC :电源2. GND:地3. P0 口： P0 口是一个8位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口，每位能驱 动8

6、个TTL逻辑电平。对P0端口写“ 1”时，弓I脚用作高阻抗输入。当访问外 部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校 验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。4. P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8位双向I/O 口，pl输出缓冲 器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉 高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚因为内部 电阻的原因，将输出电流vllL ）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的 外部

7、计数输入VP1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入VP1.1/T2EX），具体如下 表所示。在flash编程和校验时，P1 口接收低8位地址字节。表1 P1引脚功能引脚号第二功能P1.0T2定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSlv在系统编程用）P1.6MlSO在系统编程用）P1.7SCK 在系统编程用）5. P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8位双向I/O 口，P2输出缓冲 器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外

8、部拉低的引脚因为内部 电阻的原因，将输出电流vllL ）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外 部数据存储器 例如执行MOVX DPTR ）时，P2 口送出高八位地址。在这种 应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址如MOVX RI ） 访问外部数据存储器时，P2 口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时， P2 口也接收高8位地址字节和一些控制信号。6. p 3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8位双向I/O 口，p2输出缓 冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉 高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的

9、引脚因为内部 电阻的原因，将输出电流vllL ）。P3 口亦作为AT89S52特殊功能 第二功能） 使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。表2 P3引脚功能引脚号第二功能P3.0RXD串行输入）P3.1TXD串行输出）P3.2INT0（外部中断0P3.3INT0（外部中断0P3.4T0定时器0外部输入）P3.5T1定时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通P3.7RD（外部数据存储器写选通7. RST:复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单 片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存 器AUXR（地址

10、8EH上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRT 0默认状态 下，复位高电平有效。8. ALE/PROG :地址锁存控制信号ALE ）是访问外部程序存储器时，锁 存低8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚vPROG）也用作编程输入 脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为 外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为 8EH的SFR的第0位置“ 1”， ALE操作将无效。这一位置 “ 1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有 效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位 地址为

11、8EH的SFR的 第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。9. PSEN:外部程序存储器选通信号vPSEN）是外部程序存储器选通信号。 当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活 两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。10. EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H到FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应 该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。11. XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。12. XTAL2:振荡器反相放大器的输出

12、端。2. 蜂鸣器图3蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用 于计算机，打印机，复印机，报警器，电子玩具，汽车电子设备，电话机，定 时器等电子产品中做发声器件。J 4 4 J r图4键盘本设计键盘模块采用4*4矩阵键盘，原理图如图 4所示。在键盘中按键数 量较多时，为了减少I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图4所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一 个按键加以连接。 这样，一个端口 <如P1 口）就可以构成4*4=16个按键，比 之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多 加一条线就可以构成

13、 20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键 <9键）。 由此可见，在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。4.时钟电路<1 ）振荡电路AT89S52内部有一个用于构成振荡器的可控高增益反向放大器， 两个引脚XTAL1和 XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端，其中匹配电 容C1 1和C12要根据石英晶体振荡器的要求选取，一般选用2 0 3 0 PF 的瓷片电容。振荡频率根据实际要求的工作速度，从几百KHZ 2 4MHZ 中适当选取。< 2）时钟电路图5定时电路5丄ED数码管图6 LED显示显示模块是利用AT89S52单片机的P0端口的P

14、O.O P0.7连接到一个共阳 数码管的a h的笔段上。在数码管上循环显示 0 7数字，时间间隔0.2秒。 LED显示模块七段LED数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光 二极管组成，根据各管的极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。LED数码管的七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不以发亮，不同亮 暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，表3给出了共阴极 LED数码管的字形码表。表3共阳极LED数码管的字形码表显示字符共阳极段选码显示字符共阳极段选码0C0H880H1F9H990H2A4HA88H3BOHB83H499HCC6H592HDA1H682HE86H7F

15、8HF8EH三. 软件设计图7主程序流程图1 .发声程序表4音符频率表音符频率简谱码中fa69864820低dao26263628中sao78464898低fe29463835中la88064968低mi33064021中xi98865030低fa34964103高dao104665058低sao39264260高re117565110低la4406440高mi131865157低xi49464524咼fa139765178中dao52364580高sao156865217中re58764684咼la176065252中mi65964777咼xi196765283TO中断入口图8发声程序流程图

16、2.定时中断图9定时中断程序框图中断是单片机适时的处理内部或外部事件的一种内部机制，当某种内部或 外部事件发生时，单片机中断系统将迫使CPU暂停正在执行的程序，转而去 进行中断事件的处理，中断处理完毕后，又返回被中断程序处，继续向下执 行。AT89S52有6个中断源：两个外部中断INTO和INT1 ），三个定时中断定时器0、1、2）和一个串行中断。每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄 存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。如表 5所示，IE.6位是不可用 的。对于AT89S52，IE.5位也是不能用的。用户软件不应给这

17、些位写1。它们为AT89系列新产品预留。定时器 2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的 或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是 TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清 0。定时器0和定时器1标志位TFO和TF1在计数溢出的那个周期的 S5P2被置 位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。表5中断允许控制寄存器<MSB)EAET2中断允许控制位=1，允许中断允许控制位=0，禁止符号位地址功能EAIE.7中断 自的-IE.6

18、预留ET2IE.5定时ESIE.4串行ET1IE.3定时EX1IE.2外部ET0IE.1定时EX0IE.0外部五设计感受这次专业设计结束了，我对于5 2单片机又有了一个全新的认识，原来以 前的学习还差很多，在对于学科和未来的工作上，我还有很长的一段路要走。 学海无涯，这句话虽然有点老生常谈，但却是我现在最真实的心理感受，电子 琴的设计其实难度并不大，而如今如此吃力的原因值得我好好反思。最后，感谢老师对于我们专业设计无私的指导和帮助。六附录/简易电子琴#include<reg52.h> /sbit P14=P1A4。/sbit P15=PM5 。/sbit P16=P1A6 。/sb

19、it P17=P1A7 。/unsigned char keyval 。 sbit sound=P3A6 。/unsigned int C 。 / unsigned int f 。 /包含 51 单片机寄存器定义的头文件将P14位定义为P1.4引脚将P15位定义为P1.5引脚将P16位定义为P1.6引脚将P17位定义为P1.7引脚/ 定义变量储存按键值将 sound 位定义为 P3.7 全局变量，储存定时器的定时常数 全局变量，储存音阶的频率/ 以下是 C 调低音的音频宏定义#define l_dao 262 / #define l_re 286 / #define l_mi 311/#def

20、ine l_fa 349 / #define l_sao 392 / #define l_la 440 /将“ l_dao ”宏定义为低音“ 1”的频率262Hz 将“l_re ”宏定义为低音“ 2”的频率286Hz 将“ l_mi ”宏定义为低音“ 3”的频率311Hz 将“l_fa ”宏定义为低音“ 4”的频率349Hz 将“ l_sao ”宏定义为低音“ 5”的频率392Hz 将“ l_a ”宏定义为低音“ 6”的频率440Hz#define l_xi 494 /将“ l_xi ”宏定义为低音7”的频率 494Hz/ 以下是C调中音的音频宏定义#define dao 523/将“ dao

21、”宏定义为中音“ 1”的频率523Hz#define re 587/将“re”宏定义为中音“ 2”的频率587Hz#define mi 659/#define fa 698/#define sao 784/#define la 880/#define xi 987/将“mi”宏定义为中音“ 3”的频率659Hz 将“fa ”宏定义为中音“ 4”的频率698Hz 将“ sao”宏定义为中音“ 5”的频率784Hz 将“la ”宏定义为中音“ 6”的频率880Hz 将“xi ”宏定义为中音“ 7”的频率53/以下是C调高音的音频宏定义#define h_dao 1046/#define h_re

22、1174 / #define h_mi 1318 /#define h_fa 1396/#define h_sao 1567 /#define h_la 1760/#define h_xi 1975/将“ h_dao”宏定义为高音“1”的频率1046Hz 将“ h_re ”宏定义为高音“ 2”的频率1174Hz 将“ h_mi”宏定义为高音“ 3”的频率1318Hz将“h_fa”宏定义为高音“ 4”的频率1396Hz 将“ h_sao”宏定义为高音“ 5”的频率1567Hz 将“ h_la ”宏定义为高音“ 6”的频率1760Hz 将“ h_xi ”宏定义为高音“ 7”的频率1975Hz函数功

23、能：软件延时子程序void delay20ms(void>unsigned char i,j 。 for(i=0 。 i<100 。 i+> for(j=0 。 j<60 。 j+>*函数功能：节拍的延时的基本单位，延时 200ms */ void delay(>unsigned char i,j 。for(i=0 。 i<250 。 i+>for(j=0 。 j<250 。 j+>/* 函数功能：输出音频入口参数： F*/void Output_Sound(void>C=(46083/f>*10 。TH0=(8192-C

24、>/32 。TL0=(8192-C>%32。 TR0=1 。/ 计算定时常数/ 可证明这是13位计数器TH0高8位的赋初值方法delay(> 。 /TR0=0 。/延时200ms播放音频关闭定时器sound=1 。/keyval=0xff 。关闭蜂鸣器/ 播放按键音频后，将按键值更改，停止播放/ 可证明这是13位计数器TL0低5位的赋初值方法 开定时 T0函数功能：主函数void main(void>EA=1 。 /ET0=1 。/ET1=1。TR1=1。 TMOD=0x10 。 / TH1=(65536-500>/256开总中断定时器 T0 中断允许/定时器 T

25、1 中断允许/定时器 T1 启动，开始键盘扫描分别使用定时器T1的模式1，T0的模式0 。 / 定时器 T1 的高 8位赋初值TL1=(65536-500>%256。 / 定时器 T1 的高 8位赋初值while(1> / 无限循环switch(keyval>case 1:f=dao 。/如果第 1 个键按下，将中音 1 的频率赋给 fOutput_Sound(>/转去计算定时常数break 。 case 2:f=l_xi/ 如果第 2 个键按下，将低音 7 的频率赋给 f Output_Sound(> 。 /转去计算定时常数case 3:f=l_la将低音 6

26、的频率赋给 fbreak 。/ 如果第 3 个键按下，Output_Sound(>/转去计算定时常数break 。case 4:f=l_sao 。/如果第 4 个键按下，将低音 5 的频率赋给 fOutput_Sound(>/转去计算定时常数break 。case 5:f=sao/如果第 5 个键按下，将中音 5 的频率赋给 fOutput_Sound(>/转去计算定时常数break 。 case 6:f=fa/如果第 6 个键按下，将中音 4 的频率赋给 fOutput_Sound(>。 /转去计算定时常数case 7:f=mi将中音 3 的频率赋给 f/break

27、。如果第 7 个键按下，Output_Sound(>/转去计算定时常数break 。case 8:f=re 。/如果第 8 个键按下，将中音 2 的频率赋给 fOutput_Sound(>/转去计算定时常数break 。case 9:f=h/ 如果第 9 个键按下，将高音 2 的频率赋给 fOutput_Sound(> 。/转去计算定时常数break 。case 10:f=h_dao/ 如果第 10 个键按下，将高音 1 的频率赋给 fOutput_Sound(>/转去计算定时常数case 11:f=xi将中音 7 的频率赋给 f/break 。如果第 11 个键按下，

28、Output_Sound(>/ 转去计算定时常数break 。case 12:f=la 。/如果第 12个键按下，将中音 6 的频率赋给 fOutput_Sound(>/转去计算定时常数break 。 case 13:f=hla/ 如果第 13 个键按下，将高音 6 的频率赋给 fOutput_Sound(> 。/转去计算定时常数break 。case 14:f=h_sao/ 如果第 14 个键按下，将高音 5 的频率赋给 fOutput_Sound(> 。/转去计算定时常数case 15:f=h_fa将高音 4 的频率赋给 fbreak 。/ 如果第 15 个键按下，

29、Output_Sound(>/转去计算定时常数break 。case 16:f=h_mi 。/如果第 16个键按下，将高音 3 的频率赋给 fOutput_Sound(>/转去计算定时常数break 。/*函数功能：定时器TO的中断服务子程序，使P3.7引脚输出音频方波*/void TimeO_serve(void > interrupt 1 using 1 TH0=(8192-C>/32。/可证明这是13位计数器TH0高8位的赋初值方法TL0=(8192-C>%32。/可证明这是13位计数器TL0低5位的赋初值方法sound=!sound/将 P3.7 引脚取反

30、，输出音频方波/* 函数功能：定时器 T1 的中断服务子程序，进行键盘扫描，判断键位*/void time1_serve(void> interrupt 3 using 2 / 为 3 ，使用第 2 组寄存器TR1=0 。P1=0xf0 。为高电平“ 1”定时器 T1 的中断编号/关闭定时器 T0所有行线置为低电平“ 0”，所有列线置if(P1&0xf0>!=0xf0>/列线中有一位为低电平“ 0”，说明有键按下delay20ms(> 。/延时一段时间、软P1=0xfd0”) if(P14=0> 0” keyval=5P1.4 引脚的列线为低电平/可判断是

31、 S5 键P1=0xfe 平“ 0”<P1.0 输出低电平“ 0”)if(P14=0>。/第一行置为低电如果检测到接P1.4 引脚的列线为低电平“0”keyval=1。/可判断是 S1 键被按下if(P15=0>/如果检测到接P1.5 引脚的列线为低电平“0”keyval=2。/可判断是 S2 键被按下if(P16=0>/如果检测到接P1.6 引脚的列线为低电平“0”keyval=3。/可判断是 S3 键被按下if(P17=0>/如果检测到接P1.7 引脚的列线为低电平“0”keyval=4。/可判断是 S4 键被按下件消抖确实有键按下/第二行置为低电平/oif(P1&0xf0>!=0xf0>/ 如果 检 测到接0”<P1.1 输出低电平“if(P15=0>/如果检测到接被按下keyval=6。/可判断是 S6 键if(P16=0>0”/如果检测到接keyval=7。/可判断是 S7 键if(P17=