PAGEPAGE6電子系統(tǒng)設計課程設計——簡易電子琴單片機課程設計實訓報告姓名：陳勇男張笛學號310808010207310808010225專業(yè)班級：電氣80-2班指導教師：設計題目：簡易電子琴完成時間：2011年06月28日目錄目錄 1一、引言 21.1摘要 21.2課程設計的目的 21.3課程設計的內(nèi)容 2二、芯片簡介 22.1.1AT89C51簡介 22.1.2AT89C51主要功能特性 32.2.1DS18B20簡介 32.2.2DS18B20的工作原理 4三、音樂產(chǎn)生的原理 5四、系統(tǒng)設計 64.1音樂發(fā)聲流程圖 64.2程序流程圖 74.3總體電路流程圖 7五、總結(jié) 8六、參考文獻 8附錄 91.1硬件電路圖 92.1程序清單 10一、引言：1.1摘要：電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現(xiàn)代音樂扮演著重要的角色，單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用AT89C51單片機為核心控制元件，設計一個電子琴。以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設有10個按鍵和揚聲器。本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，其優(yōu)點是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等，具有一定的實用和參考價值。 1.2課程設計的目的：鞏固和運用所學課程，理論聯(lián)系實際，提高分析、解決計算機技術(shù)實際問題的獨立工作能力，通過對一個簡易的八音符電子琴的設計，進一步加深對計算機原理以及數(shù)字電路應用技術(shù)方面的了解與認識，進一步熟悉數(shù)字電路系統(tǒng)設計、制作與調(diào)試的方法和步驟。鞏固所學課堂知識，理論聯(lián)系實際，提高分析、解決計算機技術(shù)實際問題的獨立工作能力。為了進一步了解計算機組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，深入學習Protel技術(shù)，用單片機技術(shù)編程去控制將會使我們對本專業(yè)知識可以更好地掌握。1.3課程設計的內(nèi)容：（1）設計一個簡易的七音符電子琴，它可通過三個按鍵輸入來控制高中低音。（2）演奏時可以選擇是手動演奏（由鍵盤輸入）還是自動演奏已存入的樂曲。（3）能夠自動演奏一首樂曲，且樂曲可重復演奏。二、芯片簡介：2.1.1AT89C51簡介：AT89C51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。

AT89C51具有如下特點：40個引腳（引腳圖如圖2—1所示），4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89C51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。圖2—1AT89C51芯片引腳圖2.1.2AT89C51主要功能特性：·兼容MCS-51指令系統(tǒng)

·32個雙向I/O口·2個16位可編程定時/計數(shù)器

·全雙工UART串行中斷口線·2個外部中斷源

·中斷喚醒省電模式·看門狗（WDT）電路

·靈活的ISP字節(jié)和分頁編程·4k可反復擦寫ISPFlashROM

·4.5-5.5V工作電壓·時鐘頻率0-33MHz

·128x8bit內(nèi)部RAM·低功耗空閑和省電模式

·3級加密位·軟件設置空閑和省電功能

·雙數(shù)據(jù)寄存器指針三、音樂產(chǎn)生的原理：一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，當然對于單片機來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時/計數(shù)器T0來產(chǎn)生這樣方波頻率信號，因此，我們只要把一首歌曲的音階對應頻率關(guān)系弄正確即可。若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），再將此周期除以2，即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間，每當計時終止后就將P1.0反相，然后重復計時再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89C51的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式（MODE1）下，改變計數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令計數(shù)器計時956μs/1μs＝956，每計數(shù)956次時將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式(如式4-1所示)是：

N＝fi÷2÷fr

4-1式中，N是計數(shù)值；fi是機器頻率（晶體振蕩器為12MHz時，其頻率為1MHz）；fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計數(shù)初值T的求法如下：

T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr例如：設K＝65536，fi＝1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計數(shù)值。T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr低音DO的T＝65536－500000/262＝63627中音DO的T＝65536－500000/523＝64580高音DO的T＝65536－500000/1046＝65059單片機12MHZ晶振，高中低音符與計數(shù)T0相關(guān)的計數(shù)值如表3—1所示音符頻率（HZ）簡譜碼（T值）音符頻率（HZ）簡譜碼（T值）低1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763731中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83164934#2RE#31163928中6LA88064968低3M33064021#693264994低4FA34964103中7SI98865030#4FA#37064185高1DO104665058低5SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134低6LA44064400#2RE#124565134低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#148065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764684#5SO#166165235#2RE#62264732高6LA176065252中3M65964777#6186565268中4FA69864820高7SI196765283表3—1音符頻率表四、系統(tǒng)設計：4.1音樂發(fā)聲流程圖：圖4—14.2程序流程圖：溫度采集溫度顯示圖4—2單片機按鍵音符輸入直流穩(wěn)壓電源溫度采集溫度顯示單片機按鍵音符輸入直流穩(wěn)壓電源音頻放大輸出溫度顯示4.3總體電路流程圖：圖4—3五、總結(jié)：將程序燒入芯片,調(diào)試成功后,可任意彈奏自己想要的旋律。本研究通過制作電子琴，將幾個模塊很好的融合起來，對使用單片機設計簡易電子琴進行了分析，并介紹了基于單片機電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達的音樂。通過本次課程設計，不僅讓我更深入的了解《電子系統(tǒng)設計》這門學科，更使自己有了繼續(xù)探索的興趣。同時也更加掌握了Protel。對我來說，在之前的學習過程中沒有能夠很好的掌握電子系統(tǒng)設計的學習，在很多地方還有生疏和遺漏，并且在此次課程設計過程中也遇到困難不能自已獨立解決。但是，通過這次程序設計，除了增加了自己的編程能力，提高了自己的動手能力。同時我也深感“認真嚴謹”這個詞的重要性，一點點小的馬虎，便會導致整個程序不能正常運行。在今后的學習中，我將繼續(xù)保持嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。與此同時，在同學的幫助下，讓我體會到了相互學習的重要性，而更讓人難以忘懷的是在熱烈討論問題時，那激情橫溢的場面。總之，此次課程設計讓我獲益匪淺。六、參考文獻：[1]康年光《電子技術(shù)基礎（數(shù)字部分）》高等教育出版社2005.07

[2]劉樂喜《微機計算機接口技術(shù)及應用》華中科技大學出版社2005.08[3]謝嘉奎《電子線路（線性部分）》高等教育出