单片机原理课程设计-基于51单片机电子琴设计

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1、电气与电子工程学院.长春工业大学课程设计说明书课程设计名称单片机原理课程设计（40346581）专业电气工程及其自动化班级100308学生姓名王佳俊指导教师侯云海2013年1月7日18电气与电子工程学院课程设计任务书课程设计题目：电子琴起止日期：2013.1.7----2013.1.11设计地点：单片机原理实验室设计任务及日程安排：着重提高学生在单片机应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过单片机和硬件和软件设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐

2、步熟悉开展科学实践的程序和方法。设计要求：1）根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，从中选择一种最佳设计方案；2）根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩充系统硬件设计的基本过程；3）根据任务要求和硬件设计要求，首先画出程序的总体流程图，然后进行各控制模块的程序设计；4）掌握如何应用单片机仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程。参考资料：1.《单片机原理及应用》张毅刚等编，高等教育出版社，2004年1月。2.《单片机原理课程设计》实验指导书，林志奇，校内印刷，2012年12月。日程安排：2013．1．7上午动员/布置任

3、务/分组/查资料。2013．1．7下午—2013．1．9进行理论设计和形成设计报告。2013．1．10—2011．1．10进行实验和完成实验报告。2013．1．11分组进行考核。设计报告的总体要求：每人独立完成设计内容，并提交一份课程设计报告。报告内容包括：设计题目/设计要求/设计方案/硬件电路/软件流程图/程序/工作原理阐述/系统性能分析和心得体会等。考核办法：1）出勤20%；2）实验结果30%；3）报告20%；4）答辩30%。18电气与电子工程学院一、设计内容（1）设计一个（4×4）的键盘，并将16个键设计成16个音;（2）可弹奏想

4、要表达的音乐;（3）该电子琴包含1首示例音乐，接通电源可播放示例音乐。二、设计要求：1）根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，从中选择一种最佳设计方案；2）根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩充系统硬件设计的基本过程；3）根据任务要求和硬件设计要求，首先画出程序的总体流程图，然后进行各控制模块的程序设计；4）掌握如何应用单片机仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程三、设计方案：1控制模块选择方案方案一：用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和

5、电阻、电容组成驰张振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。方案二：采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51兼容性比较好，在系统工作过程中修改程序十分容易，大大缩短了系统的开发周期，同时在系统工作过程中，能有效的保存数据信息，即使断电也不会丢失信息。使用方便，抗干扰性强。鉴于上述对比与分析，本设计采用方案二2按键选择方案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音。该设计有16个按钮矩阵，设计成16个音，可以实现音阶在低音4---高音5之间。比传统音阶范围大，弹奏效果好。四、硬件总体方案及说明51单片

6、机P1口通过连接4*4的矩阵键盘，作为琴键键盘；P2.0接播放音乐键；P3.0口接喇叭，通过执行相应的功能程序使电子琴发出不同音色的声音。（一）芯片介绍：在本次电子琴设计中，我们组成员单片机芯片选用了AT89C51芯片，而89C51系列的兼容性也比较好。18电气与电子工程学院P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（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

7、器写选通)P3.7RD（外部数据存储器读先通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。（二）硬件接线：（1）利用P1口为按键接入口，形成4×4组成16个按键矩阵，设计成16个音，下图所示：0123456789ABCDEF所对应的键码为:18电气与电子工程学院（2）p3.0口音频输出，接一个喇叭。（3）复位电路我们本来在方案选择的时候有两种选择的，上电复位和按扭复位，上电复位是利用电容充电来实现的，而按扭复位是电源对外节电容的充电使RST为高电平，复位松开后，电容通过下拉电阻放电，使RST恢复低电平。为了制作软件的方便我们还是选择

8、用按扭复位，因为它比较直观。（4）电路设计图如下：五、软件总体方案及设计流程（1）键盘扫描程序：检测是否有键按下，有键按下则记录按下键的键值，并跳转至功能转移程序；无键按下，则返回键盘扫描程序继续检测（2）