实训二 电子琴

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1、实训二电子琴在开发儿童智力的玩具中，一按就能发出不同的音调，一定十分有趣。单片机以其体积小、价格低、编程灵活等特点在这一领域独领风骚。一、系统功能要求：1.具有发出C大调为标准音１２３４５６７和７八个音的功能。2.设计完整的原理图电路，包括时钟电路、复位电路以及键盘接口电路等。二、系统整体方案提示：系统整体安排如下：1、按下K1键发出1的声音。2、按下K2键发出2的声音。3、按下K3键发出3的声音。4、按下K4键发出4的声音。5、按下K5键发出5的声音。6、按下K6键发出6的声音。7、按下K7键发出7的声音。8

2、、按下K8键发出７的声音。9、单片机可采用AT89C51、AT89C52、AT89S52、fosc=12MHz。10、时钟电路，复位电路的设计。8051单片机根据不同的琴键产生不同的乐曲音符，并经过信号放大，由喇叭放出。系统整体方案如图所示：琴键电路放大电路P1.0P0.0

3、P0.7单片机时钟电路复位电路一、硬件系统原理图：硬件系统原理图如下页图：1．频率、声音的实现和产生单片机的频率和声音输出的原理是，利用琴键控制定时器的开中断和闭中断，即实现发音和闭音。在此期间再通过对定时器的定时时间进行控制来产生不同频率

4、的方波，驱动嗡宁器发出不同音阶的声音。把C调中相应琴键对应的音符变换为定常数，作为数据表格存放在存储器中。由程序查表得到定时常数，用以控制定时器产生方波的频率。当下一个琴键按下时，再查下此琴键所对应音符的定时常数。依次进行下去，就可以演奏出自己所要的歌曲。用定时器T0方式0来产生琴键对应音符的频率的方波，由P1.0输出驱动嗡宁器。单片机所用的晶振的频率为6MHz，琴键所对应音符、频率及定时常数三者之间的对应关系如下所示。C调音符71234567频率(Hz)494524588660698784880988半周期(

5、ms)1.010.950.850.760.720.640.570.51定时值FE07FE25FE57FE84FE98FEC0FEE3FF012．键盘的方案选择此系统琴键输入是通过独立式键盘来完成的。由于8051单片机的八位I/O口足以能实现控制C调各音阶的输出，并且独立式键盘的编程容易易懂，结构简单，实现起来方便，而且每个按键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响，所以采用独立式键盘。P0.0~P0.7口分别对应琴键1~7输入，如下图所示。P1.0

6、P1.78051l关于键盘的抖动问题的分析和

7、解决当用手按下一个键时，如图3所示，往往按键在闭合位置和断开位置之间跳几下才稳定到闭合状态的情况；在释放一个键时，也回会出现类似的情况。这就是抖动。抖动的持续时间随键盘材料和操作员而异，不过通常总是不大于10ms。很容易想到，抖动问题不解决就会引起对闭合键的识别。键按下前沿抖动后沿抖动闭合稳定用软件方法可以很容易地解决抖动问题，这就是通过延迟10ms来等待抖动消失，这之后，在读入键盘码。图4键抖动信号波形延迟10ms的程序为：MOVR1,#100；执行次数为1D1:MOVR2,#98；执行次数为100NOP；执

8、行次数为100D2:DJNZR2,D2；执行次数为100ⅹ98DJNZR1,D1；执行次数为48延迟时间与指令执行时间有密切的关系。在使用6MHz晶振时，一个机器周期为0.5μs，执行一条MOV指令时间为0.5μs,执行一条DJNZ指令时间为1μs。则实际延迟时间=1ⅹ0.5+100ⅹ0.5+100ⅹ0.5+100ⅹ98ⅹ1+98ⅹ1=99.985≈10ms。4．放大电路分析此部分的放大电路简单容易实现。可以采用一个小功率PNP型硅管9012，放大电路输出原理图利用“分压偏置式工作点稳定直流通路”，达到了对静态

9、工作点的稳定。分压电阻分别选择1K和5.5K。蜂鸣器一端接+5V电压，一端接晶体管的发射极。由P1.0输出预定的方波，加到晶体管进行放大，再输出到嗡宁器，很好的实现了频率、声音的转换。5．时钟电路分析此系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容CX1和CX2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路

10、中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为6MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。图6为复位电路的原理图。复位电路原理图MSC-51片内振荡电路