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基于单片机AT89C52的简易电子琴设计报告(有详细的汇编源代码.doc

发布时间：2022-06-25 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.47M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    任务书
    1.1 课程设计目的
    1.2 课程设计内容
    1.2.1 单独演奏模块
    1.2.2 自动放歌模块
    1.3 课程设计原则
    1.4 课程设计步骤
    1.5 时间安排
    1.6 基本要求
    摘 要
    引 言
    第一章 总体方案论证与设计
    1.1 控制模块
    1.2 播放模块
    1.2 按键控制模块
    第二章 系统的软件设计
    2.1 音乐弹奏原理
    2.2 音乐弹奏设计
    2.3 软件流程图
    2.4 上位机软件及程序
    第三章 系统调试与测试结果分析
    3.1 使用的仪器及软件
    3.2 系统调试
    3.2.1 硬件调试
    3.2.2 软件调试
    3.2.3 硬件软件联调
    3.3 测试结果
    总 结
    参考文献
    附录1 源程序
    任务书 1.1 课程设计目的 本课程设计目的在于培养学生运用已学的单片机原理及应用的基础知识和基本理论，加 以综合运用，进行单片机系统设计的初等训练，掌握运用单片机进行系统控制设计的原则、 设计内容和设计步骤，为从事单片机相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。 1.2 课程设计内容 本次课程设计的主要内容是以单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为 主控制核心，与键盘、发光二极管、扬声器等模块组成，其功能是实现单独演奏和自动播放 歌曲，主要分为： 1.2.1 单独演奏模块 通过按键，利用所给键盘的 1，2，3，4，5，6，7 七个键，能够发出 7 个不同的音调， 即按下按键 1、2、3、4、5、6、7，扬声器发出相应音调 DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，每 当有按键按下时，按键对应的 LED 灯对应点亮，可以用来演奏不同的歌曲。 1.2.2 自动放歌模块 通过按键可以进行单独演奏/自动放歌的选择，利用所给的键盘的第 8 个按键，能够使 电子琴自动播放一首歌曲(歌曲自选，歌曲乐谱通过软件编程实现)，自动放歌时，同时配有 发光二极管作流水灯显示，达到歌曲与灯同步动作。 1.3 课程设计原则 1、尽可能地满足控制系统的的控制要求； 2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3、保证控制系统运行稳定、可靠； 4、考虑到对系统的改进，在选择单片机芯片功能时，应适当留有余量，以便用作扩展
    功能。 1.4 课程设计步骤 1、对设计系统的任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务和实现功能； 2、选择和确定单片机芯片、音频发声器件和串口下载芯片； 3、确定系统整体设计方案； 4、电子琴系统仿真设计； 5、整体系统的软件设计； 6、联机调试； 7、撰写设计报告。 1.5 时间安排 时间 内容 备注 第 18 周 周一 集中讲解课程设计要求，分配设计题目，明确 周二 周三 周四 周五 任务和具体安排并查找相关资料 查找歌曲，音阶频率表 学习 DXP 软件 学习 Proteus 软件 仿真歌曲 第 19 周 周一 仿真歌曲 周二 周三 周四 周五 仿真铃声 撰写课程设计报告 撰写课程设计报告 答辩 1.6 基本要求 （一）课程设计报告 1．系统流程图一张； 2．系统仿真图一张； 3．系统软件程序清单一张； 4．撰写报告一份，包括以下内容： 1) 写出设计计划和基本步骤。
    2) 写出系统要求并设计流程图。 3) 画出系统仿真图。 4) 编写软件程序，并加以注释。 5) 写出调试过程和结果。 6) 写课程设计小结。 （二）成绩评定标准 对学生进行全面考核，重点考核设计图纸、说明书质量；独立思考、独立工作能力，综 合运用知识的能力；平时的工作态度及表现；答辩情况。 最后按平时表现、报告质量、答辩成绩，其权重分别为 0.2、0.4、0.4 综合评定成绩， 分优、良、中、及、不及格五个等级。
    摘 要 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物。电子琴是一种新型的键盘乐器， 采用半导体集成电路,对乐音信号进行放大,通过扬声器产生音响.由音色,自动 伴奏,自动和弦三大部分组成.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。本文的主要内容是用 AT89C51 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、扬声器等模块组成核心主控制模块，在 主控模块上设有 8 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。 关键词： 单片机，键盘，扬声器，电子琴 Abstract Electronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments. It played an important role in modern music. SCM has powerful control functions and flexible programming characteristics. It has converged with modern people's lives, become an irreplaceable part. The main content is AT89C51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core, with the keyboard, speaker and other core modules. In the main control module has 8 keys and a speaker. The system is steady, its simple hardware circuits, software functions, reliability of control system and high cost performance is its advantages. It also has certain practical and reference value.
    Key words : SCM keyboard speaker electronic organ 目 录 引 言.................................................................................................................................................1 第一章 总体方案论证与设计........................................................................................................ 3 1.1 控制模块 .......................................................................................................................... 3 1.2 播放模块 .......................................................................................................................... 4 1.2 按键控制模块 .................................................................................................................. 4 第二章 系统的软件设计................................................................................................................ 7 2.1 音乐弹奏原理 .................................................................................................................. 7 2.2 音乐弹奏设计 .................................................................................................................. 7 2.3 软件流程图...................................................................................................................... 8 2.4 上位机软件及程序 .......................................................................................................... 9 第三章 系统调试与测试结果分析.............................................................................................. 18 3.1 使用的仪器及软件 ........................................................................................................ 18 3.2 系统调试 ........................................................................................................................ 18 3.2.1 硬件调试 ............................................................................................................ 18 3.2.2 软件调试 ............................................................................................................ 19 3.2.3 硬件软件联调 .................................................................................................... 20 3.3 测试结果 ........................................................................................................................ 20 总结 ...................................................................................................................................................21 致谢 .................................................................................................................. 错误！未定义书签。 参考文献 ...........................................................................................................................................22 附录 1 源程序............................................................................................................................... 23
    引 言 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物。电子琴是一种新型的键盘乐器，采用半导 体集成电路,对乐音信号进行放大,通过扬声器产生音响.由音色,自动伴奏,自动和弦三大部 分组成.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。本文的主要内容是用 AT89C51 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、扬声器等模块 组成核心主控制模块，在主控模块上设有 8 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。 键盘乐器，采用半导体集成电路，对乐音信号进行放大，通过扬声器产生音响。发音 音量可以自由调节。音域较宽，和声丰富，表现力极其丰富。 电子琴是电声乐队的中坚力量，常用于独奏主旋律并伴以丰富的和声。还常作为独奏 乐器出现，具有鲜明时代特色。但电子琴的局限性也十分明显：旋律与和声缺乏音量变化， 过于协和、单一；在模仿各类管、弦乐器时，音色还不够逼真，模仿提琴类乐器的音色时， 失真度更大，还需要不断改进。电子琴的演奏有较大一部分是通过自动和弦伴奏来配合完成 的，在音乐中和弦的连接推动了旋律地进行，不同的和声连接，形成了不同的音乐色彩。 本次设计提出了用 AT89C51 单片机为核心控制元件,设计一个简易的电子琴. 本方案 以 AT89C51 单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块在主控模块上 设有 8 个按键和 8 个扬声器.根据使用者的操作随意弹奏想要表达的音乐。一首音乐是许多 不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合， 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 来产生这样方波频率信号。 通过本课程的实训，旨在使学生在掌握先修课程的基础上，一方面能综合应用这些课程 的理论知识，更重要的一方面，是让学生亲自动手，参与到工程实践训练中。使学生在之前 掌握的知识，以及单片机知识的基础上，进一步掌握电子产品设计以及开发调试的全过程。 电路设计、电路调试、程序调试、程序下载等实践实训部分，真正培养学生理论联系实际. 分析解决一般性技术问题以及实际动手的能力。 1
    利用所给键盘的 1，2，3，4，5，6，7，8 八个键，能够发出 7 个不同的音调，并且要 求按下按键发声，松开延时一段时间停止，当按下第八个键时，开始播放实现存储在程序中 的音乐；按第二次播放第二个音乐，第三次播放第三个音乐，依次类推。当系统扫描到键盘 上有键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下，然后单片机的定时器被启动，发出一定频 率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。同时，相应的 指示灯被点亮。 2
    第一章 总体方案论证与设计 声音的产生是一种音频效果，振动的频率高，则为高音，频率低，则为低音，人能辨别 的声音频率大概为 20Hz-20KHz，在数字电路中，以脉冲信号驱动扬声器，产生声音。在同 样的频率下，人耳很难分辨正弦信号或是脉冲信号产生的音效。一首音乐是许多不同的音阶 组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，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/计数器来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄 正确即可。AT89C51 的内部定时器使其工作计数器模式下，改变计数值 TH0 及 TL0 以产生不 同频率的方法产生不同音阶。 在本次电子琴设计中，我们组成员单片机芯片在仿真的时候我们用的 AT89C51，在最后 的时候用的是 STC89C52 芯片，而 89C52 系列的兼容性也比较好。52 的内存是 51 的两倍， 其引脚功能都是一样的。本系统采用单片机 AT89C52 为电子琴的控制核心，系统主要包括音 频放大模块、按键控制模块。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。 1.1 控制模块 AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一 种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复 擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多 嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 本次设计中中心控制模块是采用 AT89C51 单片机来控制整个系统。P1 口连接按键控制 电路，P2 口接 LED 指示灯，P3.4 连接放大电路、喇叭， 从而实现播放音乐的功能。RST 连 接复位电路，XTAL1 和 XTAL2 引脚连接晶振电路与芯片组成的最小系统。 3
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