1、单片机课程设计 简易电子琴 1 黄河科技学院课程设计任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 09 级 2 班 学号 090164027 姓名 郭春雷 指 导教师 常静 题目 : 电 子 琴 课程 : 单 片 机 课 程 设 计 课程设计时间 2012 年 12 月 21 日 至 2012 年 1 月 3 日 共 2 周 课程设计工作内容与基本要求 (设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料 )（纸张不够可加页） 1 设计要求 利用 AT89C51 单片机 作为微控制器 设计一个电子琴 由 4X4 组成 16 个按钮矩阵，设计成 16 个音。 可随意弹奏想要表达的音乐。 2.
2、 设计任务 与要求 2.1 系统硬件电路设计 根据该系统设计的功能要求选择所用元器件，设计硬件电路。要求用 Proteus 绘制整个系统电路 原理图。 2.2 软件设计 根据该系统 要求 的功能进行软件设计，绘制整个系统的软件流程图 ； 根据流程图编写程序并汇编调试通过 ； 列出软件清单，软件清单要求逐条加以注释。 2.3 Proteus仿真 用 Proteus 对系统进行仿真 并进行软硬件调试 。 2.4 编写设计说明书 内容包括任务书、设计方案分析、 硬件部分 设计、软件部分设计、 调试结果整理分析 、设计调试的心得体会 等，字数不少于 4000 字；硬 件部分设计 要 绘制整个 系统电路
3、原理图，对各部分电路设计原理做出说明 ；软件设计部分要绘制整个系统及各部分的软件流程图，列出程序 清单 ，逐条加 以 注释，并在各功能块前加程序功能注释。 4工作计划 单片机课程设计 简易电子琴 2 序号 设计内容 所用时间 1 布置任务及调研 天 3 制作与调试 天 4 撰写设计报告书 2天 合 计 14天 5主要参考资料 单片机课程设计指导书 皮大能 北京理工大学出版社 2010.7 8051 单片机实践与应用 吴金戎 清华大学出版社 2003.8 单片机技术基础教程与实践 夏路易 电子工业出版社 2008.1 MCS-51 单片机原理接口及应用 王质朴北京理工大学出版社 2009.11
4、基于 Proteus 的单片机系统设计与仿真实例 蒋辉平 机械工业出版社 2009.7 指导老师签字 : 日 期 : 单片机课程设计 简易电子琴 3 电子琴 摘要 单片机课程设计是单片机原理及应用课程的实践性环节。这次单片机课程设计的题目是电子琴，本设计主要是对使用单片机设计简易电子琴，它由 4x4 组成16 个按钮矩阵，设计成 16 个音可以随意弹奏想要表达的音乐。 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。 本系统是以 51系列单片机 AT89C51 为主控制器，附有矩阵键盘、 LED 显示管、扬声器组成。系统完成显示输入信息、播放相应
5、音符等基本功能。 本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 本设计主要从系统的软件设计，系统的硬件设计，软件的介绍，系统调试等方面来阐述。 关键词 ： AT89C51， Proteus，矩阵键盘， LED显示管，扬声器 单片机课程设计 简易电子琴 4 Electronic Organ Abstract is course is designed to single chip microcomputer principle and application of practical teaching course. The curr
6、icular design of the single chip microcomputer topic is electronic orThgan. This design is mainly to use single chip microcomputer design simple electronic organ, it consists of 4 x4 16 button matrix,and design into 16 tone can doodle want to express music. SCM has strong control function and agile
7、programming realize characteristics, it has into the modern peoples life, and become an irreplaceable part. This system based on 51 series microcontroller AT89C51 primarily controller with matrix keyboard, LED display tube, speaker composition. System completes display input information, played the
8、corresponding basic function such as notes. The system runs stably, its advantage is simple hardware circuit, software function is perfect, the control system is reliable, the price is higher, and has a certain practical and reference value. This design mainly from the system software design, system
9、 hardware design, software is introduced, the system debugging and other aspects elaborated. Key words: AT89C51， Proteus， Matrix keyboard, LED display tube, Loudspeaker 单片机课程设计 简易电子琴 5 目 录 1. 主要内容 7 2. 音符频率与计数初值对照表 7 3定时 /计数器的工作原 理 8 3.1 方式寄存器 8 3.2 启 /停控制寄存器 TCON 10 4系统分析 11 4.1 系统组成 11 4.2 系统工作原理
10、11 5系统硬件设计 12 5.1 系统硬件总体设计 12 5.2 LED 显示模块 12 5.3 扬声器模块 13 5.4 子系统（模块）电路图 13 5.4.1 共阳极电路图 13 5.4.2 上位开关 14 6.系统软件设计 14 6.1 系统软件总体设计 14 6.2 本系统总体代码 15 7 课程设计成果 19 8.个人总结 19 单片机课程设计 简易电子琴 6 9.参考文献 20 单片机课程设计 简易电子琴 7 1、 主要 内容 本系统 设计制作一个可演奏的电子琴。 综合应用了两项设计。 （ 1） 能产生纯音，了解音调高低的控制方法。 （ 2） 用键盘代替电子琴的键盘，控制演奏音乐
11、。 （ a）掌握串行控制键盘键的识别方法； （ b）根据键值控制发声。 （ 3）至少演奏一支乐曲。 单片机课程设计 简易电子琴 8 2、 音符频率与计数初值对照表： 音符 频率 计数处之 音符 频率 计数初值 音符 频率 计数初值 低音 1 220 0xefa9 中音 1 440 0xf7d8 高音 1 880 0xfbef 低音 2 247 0xf173 中音 2 494 0xf8bd 高音 2 988 0xfc62 低音 3 277 0xf307 中音 3 554 0xf987 高音 3 1109 0xfcc7 低音 4 294 0xf3c8 中音 4 587 0xf9e4 高音 4 11
12、75 0xfcf6 低音 5 330 0xf51e 中音 5 659 0xfa90 高音 5 1318 0xfd4b 低音 7 370 0xf64c 中音 6 740 0xfb29 高音 6 1480 0xfd98 低音 7 415 0xf75a 中音 7 831 0xfbb1 高音 7 1661 0xfddc 单片机课程设计 简易电子琴 9 3、定时 /计数器原理 MCS-51单片机内部有 2个 16 位的可编程定时 /计数器，定时 /计数器 0 由计数器 TH0 和 TL0 组成，定时 /计数器 1 由计数器 TH1 和 TL1组成， THX 和 TLX（ X=0,1）分别为两个 8位计数
13、器，连接起来可组成16 位计数器。定时 /计数器的工作方式由方式控制字 TMOD 选择 ,定时 /计数器的启停由控制寄存器 TCON控制，这两个寄存器均属于特殊功能寄存器。 定时 /计数器的工作原理图如下：其核心是一个加 1 计数器，加 1 计数器的脉冲有两个来源：一个是外部脉冲源，另一个是系统的时钟振荡 器。当脉冲源为时钟振荡器（等间隔脉冲序列）时，由于计数器脉冲周期相同，所以脉冲数乘以脉冲周期就是定时时间，此时为定时功能。当脉冲源为外部脉冲时，就是外部事件的计数器，此时为计数功能。 3.1 方式寄存器 TMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0
14、GATE C/T M1 M0 单片机课程设计 简易电子琴 10 定时 /计数器 1 方式字 定时 /计数器 0 方式字 GATE=0 时，外部中断信号不参预控制，此时，只要 控制位，TR0(TR1)为 1 时，定时 /计数器就开始计数，而不管外部中断信号的电平为高还是为低。 C/T：计数方式还是定时方式选择位，当为 0时为定时方式，当为1 时为计数方式。 M1 和 M0：操作方式选择位。对应 4 种操作方式，当系统发生复位时， TMOD各位为 0。 操作方式选择如下图： M1M0 操作方式 功能 00 方式 0 13 位计数器 01 方式 1 16 位计数器 10 方式 2 可自动再装载的 8 位计数器 11 方式 3 定时 /计 数器 0 分为两个独立计数器， 定时 /计数器 1为串行口波特率发生器 如： 若单片机晶振为 12MHz，设定时 /计数器 1 作定时器，以方式1 工作，定时时间为 5ms；定时 /计数器 0 作计数器，以方式 2 工作，外界发生一次事件（一个负脉冲）即产生溢出。 解：定时 /计数器 0的初值为： X 28 1 255 FFH即： FFH装入 TH0， FFH装入 TL0。 定时 /计数器 1的初值为：
