基于单片机的简易电子琴设计说明

课程设计报告

课程设计名称：基于51单片机的简易电子琴设计系部名称：中印计算机软件学院

学生：

班级：

学号：

成绩：

指导教师：

开课时间：2012-2013学年第二学期

1 课程设计目的 (1)

2 课程设计题目和要求 (1)

3 课程设计报告容 (2)

3.1原理图 (2)

3.2系统板硬件连线 (3)

3.3主要芯片简介 (3)

3.3.1AT89S51简介 (3)

3.3.2 LM386 (4)

3.3.3LED数码管 (6)

4 实现过程 (7)

4.1 4X4行列式键盘识别及显示 (8)

4.1.1硬件板上的系统连线设计 (9)

4.1.2 程序设计容 (9)

4.1.3 I/O并行口直接驱动LED显示 (9)

4.2 音乐产生的方法 (11)

4.2.1 原理 (11)

4.2.2 程序框图 (13)

5. 总结 (14)

参考书目 (15)

附录 (16)

1 课程设计目的

音乐是热情洋溢的自由艺术，是室外的艺术，像自然那样无边无际，像风，像天空，像海洋。音乐是灵魂的完美表现。音乐表达的是无法用语言描述,却又不可能对其保持沉默的东西。而能把音乐演绎出来的乐器又是很多人的最爱。在此设计的是一个基于单片机的简易电子琴。我们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、声音强弱显示功能等等也很好奇。

电子琴有着独特的音色，它在爱音乐人的手里就是一个有生命的工具，是我们的朋友，它也是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色。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。本文的主要容是用AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、LED显示器、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。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。

2课程设计的题目和要求

电子琴的设计

以AT89S51单片机为核心，设计一个简易电子琴。

1.利用键盘模拟琴键，弹奏出8个不同的音符1，2，3，4，5，6，7，i。

2.按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另一音调

的声音。

3.LM386将音频信号功率放大后送扬声器发声。

4.其他创新功能设计，例如增加按键数量，发出更多的音符，用点阵LED

显示音符高低等。

3 课程设计报告容 3.1原理图

V c c

E A

R S T

G N D

X 1

X 2

P1.0

P1.1

2P1.2

3P1.3

4P1.4

5P1.5

6P1.6

7P1.7

8P3.0/RXD

10P3.1/TXD

11P3.2/INT0

12P3.3/INT1

13P3.4/T0

14P3.5/T1

15P3.6/WR

16P3.7/RD

17P0.0/AD0

P0.1/AD1

38P0.2/AD2

37P0.3/AD3

36P0.4/AD4

35P0.5/AD5

34P0.6/AD6

33P0.7/AD7

ALE 30PSEN

29P2.7/A15

28P2.6/A14

27P2.5/A13

26P2.4/A12

25P2.3/A11

24P2.2/A10

23P2.1/A9

22P2.0/A821U1

AT89S51

10K R210K

R310K

Y112MHz

30pF C630pF

2345678P1

HEADER 8S1SW-PB

S2SW-PB

S3SW-PB

S4SW-PB

S5SW-PB

S6SW-PB

S7SW-PB

S8SW-PB

S9SW-PB

S10SW-PB

S11SW-PB

S12SW-PB

S13SW-PB

S14SW-PB

S15SW-PB

S16SW-PB

C110uF

VCC

Vcc 6

IN+3

IN-2

BY PASS

V O UT 5GA IN 1GA IN 8GN D

LM386

10uF C3

0.1uF VCC

10uF

R410K

C50.1uF

LS1

扬声器

CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1

C R 4

C R 3C R 2C R 1B R 4B R 3B R 2B R 1R4220

d e f

b c

a 7

b 6

c 4

d 2

e 1

f 9G N D

G N D

g 10dp 5

DS1

DP Y7_SEG_DP

3.2系统板硬件连线

系统板硬件连线如图1-1所示，发生模块，键盘模块，及LED显示模块连接如下1.把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上；

2.把“单片机系统”区域中的P

3.0－P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1－C4 R1－R4端口上；

3.把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.7/AD7对应着h。

3.3 主要芯片简介

3.3.1 AT89S51简介

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚（引脚图如图1-2所示），4k Bytes Flash 片程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

图1-2 管脚图

3.3.1.1 主要功能特性

· 兼容MCS-51指令系统· 32个双向I/O口

· 2个16位可编程定时/计数器·全双工UART串行中断口线

· 2个外部中断源·中断唤醒省电模式

· 看门狗（WDT）电路·灵活的ISP字节和分页编程

· 4k可反复擦写ISP Flash ROM · 4.5-5.5V工作电压

· 时钟频率0-33MHz · 128*8bit部RAM

· 低功耗空闲和省电模式· 3级加密位

· 软件设置空闲和省电功能· 双数据寄存器指针

3.3.2 LM386

3.3.2.1 LM386部电路

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。

LM386特性：静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电；工作电压围宽，4V-12V或5V-18V；外围元件少；电压增益可调，20-200；低失真度。

LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。