课程设计论文-基于单片机的电子琴设计

课程设计论文-基于单片机的电子琴设计内容摘要：

程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP： 外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H— FFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 Flash 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1： 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2： 振荡器反相放大器的输出端。 显示电路及发声原理 显示电路 本次设计的显示电路主要是十六个发光二极管流水灯显示，当按下流水灯控制按键时，则调用流水灯程序，将产生的方波信号送至 P0 与 P2口所接的十六个发光二极管，根据不同的高低电平发光，实现流水灯功能。 发声电路原理 由于一首音乐是许多不同音节组成的，而每个音节对应不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率组合，即可构成我们所想要的音乐了。 当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时 /计数器 T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系找到就可以了。 本次设计中单片机晶振为 12MHZ，那么定时器的计数周期为 1MHZ，假如 选择工作方式 1，那 T值便为 T=2165*105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数 T0相关的 计数值。 各功能模块原理图 AT89C52 电路 时钟电路 基于单片机的电子琴设计 11 时钟电路中，我们采用外接时钟源，由两个电容串联之后并联一晶振组成，接入单片机的 XTAL1 和 XTAL2 端。 晶振频率 12MHZ，两电容为 20pF，注意电容接地处。 键盘电路 键盘电路中，八个按键即为八个对应的音符，他们分别连接到 P3 的八个口上，按键不按下则没有触发信号，按键按下时，为低电平，对应 P3 口有触发信号，完成相应功能。 驱动电路 驱动电路中，应用 一个达林顿管作为扬声器的驱动电路，将声音信号放大。 达林顿管的基极通过一个 10K 的电阻接在 口。 与 分接两个按键，控制流水灯和内置音乐。 第四章 系统软件设计 音乐相关知识 乐音听起来有的高，有的低，这就叫音高，音高是由发音物体振动频率的高低决定的，频率高声音就高，频率低，声音就低，不同音调的乐音是用 C、 D、 E、F、 G、 A、 B表示的，这 7个字母就是乐音的音名，它们一般依次唱成 DO、 RE、MI、 FA、 SO、 LA、 SI，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名。 音持续时间的长短即时值，一般 用拍数表示，休止符表示暂停发音。 一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐 如何用单片机实现音乐节拍 除了音符以外，节拍也是音乐的关键组成部分。 节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机系统中可以用延时来实现，如果 1/4 拍的延时是 秒，则 1拍的延时是 秒，只要知道 1/4拍的延时时间，其余的节拍延时时间就是它的陪数。 如果单片机要自己播放音乐，那么必须在程序设计中考虑到节拍的设置，由于本例实现的音乐发生器是由用户通 过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。 对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时 /计数器来完成。 音乐的音拍，一个节拍为单位（ C 调）具体如下表： 基于单片机的电子琴设计 12 音乐节拍表 曲调值 DELAY 曲调值 DELAY 调 4/4 125ms 调 4/4 62ms 调 3/4 187ms 调 3/4 94ms 调 2/4 250ms 调 2/4 125ms 如何用单片机产生音频脉冲 了解音乐的一些基本知识后可知，产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐，对于单片机而言，产生不同频率有脉冲非常方便，可以利 用它的定时 /计数器来产生这样的方波频率信号，因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率，以及单片机定时计数的关系。 在本实验中，单片机工作于 12MHZ 时钟频率，使用其定时 /计数器 T0，工作模式为 1，改变计数值 TH0和 TL0 可以产生不同频率的脉冲信号，在此情况下，C调的各音符频率与计数值 T的对照如 附录 2. T的值决定了 TH0 和 TL0 的值，其关系为： TH0=T/256， TL0=T%256。 系统总体功能流程图 基于单片机的电子琴设计 13 第五章 电路仿真 Proteus 软件介绍 Proteus ISIS 是英国 Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。 它运行于 Windows 操作系统上，可以仿真、分析 (SPICE)各种模拟器件和集成电路。 该软件的特点是： (1)实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真相结合。 具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、 RS232 动态仿真、 I2C 调试器、 SPI调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生 器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。 目前支持的单片机类型有： 68000 系列、8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 按下按键 流水灯亮 是 否 按下按键 不同样式流水灯亮 播放音乐 是 否 播放音乐 按按键弹奏音乐 结束 基于单片机的电子琴设计 14 系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。 在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如 Keil C51 uVision2 等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 总之，该软件是一款集单片机和 SPICE 分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 本章介绍 Proteus ISIS 软件的工作环境和一些基本操作。 电路仿真结果 第六章 设计心得体会 基于单片机的电子琴设计 15 心得体会 : 通过各方面努力，本次课程设计任务完成，系统预设功能已实现， 可以 随意演奏一首喜欢的曲子，虽然暂无高低音之分，但下次的努力方向上会加以修正。 课程设计是大三 学习阶段一次非常难得的理论与实践相结合的机会，通过这次系统的项目设计提高了我运用所。