单片机吉他调音器设计
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4
无锡科技职业学院自主创新实践报告
开发的初期对设计进行仿真无疑是一种提高效率和降低成本的好办法，但是仿真 毕竟有一定的局限性，要实践起来可能会碰到一些问题。为此，本文通过 Proteus 软件对用 AT89S52 单片机播放音乐进行了仿真，指出了实际制作过程中需要注意 的地方。
4.硬件电路设计
1） 仿真软件 Proteus 简介 Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的电路分析实物仿真系统，可仿
当前常用的 51 系列单片机主要产品有： *Intel 的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52 等； *ATMEL 的：89C51、89C52、89C2051 等； *Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon) 单片机，由 cpu，片内 rom（只读存储器相当于电脑硬盘用于存放编程好的 数据，一些较老的芯片不带片内 rom）ram（动态存储器，相当于电脑内存，用 于存放一些临时数据，负责在 rom 与 cpu 之间相互沟通），片内定时（计数器）， 波特率发生器（用于在单片机与电脑，单片机于单片机等外设之间传递数据）等 组成，广泛用于家电，机电等电器的控制部分，他相当于一部微型电脑，常见的 型号有 51 内核的 80c51，89c51，89s51，89c52，以及一些国产的像 89e516 等， avr（性能优于 51 单片机，很多带有 A/D 转换等较高级的片内外设）的 ATtiny13A， ATtiny48，AT90CAN128 等， 单片机的工作过程 编程人员将编好的程序写入单片机 rom 内，单片机上电后 cpu 会逐一执行 rom 内写好的程序，然后按照程序指令驱动相关电路进行工作。 单片机编程 通常使用 c 语言或汇编语言进行编程。 主要功能 ·8 位 CPU·4kbytes 程序存储器(ROM) (52 为 8K) ·256bytes 的数据存储器(RAM) （52 有 384bytes 的 RAM）
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
10 11 12 13 14 15 16 17
图 4.3 复位电路
5.软件设计
5.1 播放原理
声音的频谱范围通常约为几十到几千赫兹，通过程序控制单片机的 I／O 口可输出不同频率的矩形波。当该矩形波的频率位于声音频谱范围内时， 在单片机的 I／O 口接上喇叭就能发出声音。然后利用延时程序控制矩形波的高、 低电平持续时间，即改变矩形波的频率，即可产生不同的音调，从而发出不同的 声音，再让矩形波输出的长短对应节拍，就可以实现单片机对音乐的演奏。
10 11 12 13 14 15 16 17
图 4.2 晶振电路
b)复位电路 在上电或复位过程中，控制 CPU 的复位状态：这段时间内让 CPU 保持复位状态， 而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止 CPU 发出错误的指令、执行错误操作， 也可以提高电磁兼容性能。
无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单 片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计 完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”
无锡科技职业学院自主创新实践报告
自主创新实践报告
设计题目
学生姓名
专
业
班
级
指导教师
日
期
单片机吉他调音器 史克槽
机电一体化技术 机电 0901 王泰
2011-11-24
1
无锡科技职业学院自主创新实践报告
目录
1. 单片机概述..................................2 2.创新目标................................... 3 3.创 新 实 践 任 务 和 要 求 ..........................4 4.硬 件 设 计 电 路 ................................5 5.软 件 设 计 ....................................7
5.1 播放原理...............................................7 5.2 音调和节拍编码.........................................7 5.3 编程..................................................8 5.4 程序...................................................9 5.5 Keil uV2 仿真.........................................12
真各种电路和 IC，它支持单片机且元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业 单片机软件仿真系统。目前可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 系列以及各种外 围芯片。
2）电路设计 图 4.1 所示是单片机音乐播放器的仿真原理图。在 Proteus 仿真软件中，
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
2.创新目标
利用 AT89C51 单片机制作一个音乐播放器播放一首音乐。希望通过这次的创新实践， 一方面可以加深我对单片机的了解，提升自己的专业知识和技能。另一方面可以开发自己的 思维，提高自身的创新能力。
3.创新实践任务和要求
播放音乐最简单的方法就是采用专用音乐芯片，该方法的缺点是音乐芯片只 能一次性烧录，播放的内容不可变。而采用单片机播放音乐则能克服这一缺点， 其播放的内容以及歌曲的数量都可以随时修改。同时，使用软件 Proteus 在产品
这个是由于晶振与单片机的脚 XTAL0 和脚 XTAL1 构成的振荡电路中会产生偕 波(也就是不希看存在的其他频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电 路的时钟振荡器的稳定性.
图 4.2 所示是单片机晶振电路
C1
30p
U1
X1
19 XTAL1
C2
12MHz
18 XTAL2
30p
9 RST
29 30 31
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
6.样 机 ........................................13 7.总 结 ........................................13
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无锡科技职业学院自主创新实践报告
1.单片机概述
51 单片机是对目前所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称。该系列 单片机的始祖是 Intel 的 8031 单片机,后来随着 Flash rom 技术的发展，8031 单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的 8 位单片机之一，其代表型号 是 ATMEL 公司的 AT89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都 有 51 系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。 51 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是 52 系列的单片机一般不具备自编程能力。
3
无锡科技职业学院自主创新实践报告
·32 条 I/O 口线·111 条指令，大部分为单字节指令 ·21 个专用寄存器 ·2 个可编程定时/计数器·5 个中断源，2 个优先级（52 有 6 个） ·一个全双工串行通信口 ·外部数据存储器寻址空间为 64kB ·外部程序存储器寻址空间为 64kB ·逻辑操作位寻址功能·双列直插 40PinDIP 封装 ·单一+5V 电源供电 CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄 存器； RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示 的数据； ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格； I/O 口：四个 8 位并行 I/O 口，既可用作输入，也可用作输出； T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式； 五个中断源的中断控制系统； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频 率为 12M。
5
无锡科技职业ห้องสมุดไป่ตู้院自主创新实践报告
和电脑的 CPU 概念一样.当然.单片机的工作频率是有范围的.不能太大.一般 24M 就不上往了.不然不稳定.
接地的话数字电路弄的来乱一点也无所谓.看板子上有没有模拟电路.接地 方式也是不固定的.一般串联式接地.从小信号到大信号依次接.然后小信号连到 电源处.有变压器就连到变压器旁.数模地分开.分别拉到电源处. 不可形成回路.
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
10 11 12 13 14 15 16 17
R1 10k
Q1 PNP
LS1 SPEAKER
图 4.1 为单片机音乐播放器原理图 a)晶振电路 电容大小没有固定值.一般二三十 p.晶振是给单片机提供工作信号脉冲的. 这个脉冲就是单片机的工作速度.比如 12M 晶振.单片机工作速度就是每秒 12M.
5.2 音调和节拍编码
单片机奏乐只需弄清楚两个概念，也就是“音调”和“节拍”。音调表 示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个音符唱多长的时间。
由于各个音调对应的频率是已知的，因此，播放音乐时，应对乐曲中出 现的音调进行编码，并找出单片机播放这些音调所对应的定时初值。表 1 所列是 音调编码与定时器的初值表，其中频率是已知的，编码可以自己设置，而定时初 值是怎样得来的呢?下面以“低 6”为例进行说明。“低 6”的频率 f 为 440 Hz， 其对应的周期为：T=1／f=1／440=272μs。单片机上对应蜂鸣器的 I／O 口来回
蜂鸣器即可播放音乐。
VCC
C1 30p C2 3C03p 10uF
X1 12MHz
U1 19 XTAL1
18 XTAL2
9 RST R2
10k
29 30 31
PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
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无锡科技职业学院自主创新实践报告
等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 图 4.3 所示为单片机复位电路
VCC
C3
R2
10uF 10k
U1
19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
29 30 31
PSEN ALE EA
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P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
无锡科技职业学院自主创新实践报告
开发的初期对设计进行仿真无疑是一种提高效率和降低成本的好办法，但是仿真 毕竟有一定的局限性，要实践起来可能会碰到一些问题。为此，本文通过 Proteus 软件对用 AT89S52 单片机播放音乐进行了仿真，指出了实际制作过程中需要注意 的地方。
4.硬件电路设计
1） 仿真软件 Proteus 简介 Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的电路分析实物仿真系统，可仿
当前常用的 51 系列单片机主要产品有： *Intel 的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52 等； *ATMEL 的：89C51、89C52、89C2051 等； *Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon) 单片机，由 cpu，片内 rom（只读存储器相当于电脑硬盘用于存放编程好的 数据，一些较老的芯片不带片内 rom）ram（动态存储器，相当于电脑内存，用 于存放一些临时数据，负责在 rom 与 cpu 之间相互沟通），片内定时（计数器）， 波特率发生器（用于在单片机与电脑，单片机于单片机等外设之间传递数据）等 组成，广泛用于家电，机电等电器的控制部分，他相当于一部微型电脑，常见的 型号有 51 内核的 80c51，89c51，89s51，89c52，以及一些国产的像 89e516 等， avr（性能优于 51 单片机，很多带有 A/D 转换等较高级的片内外设）的 ATtiny13A， ATtiny48，AT90CAN128 等， 单片机的工作过程 编程人员将编好的程序写入单片机 rom 内，单片机上电后 cpu 会逐一执行 rom 内写好的程序，然后按照程序指令驱动相关电路进行工作。 单片机编程 通常使用 c 语言或汇编语言进行编程。 主要功能 ·8 位 CPU·4kbytes 程序存储器(ROM) (52 为 8K) ·256bytes 的数据存储器(RAM) （52 有 384bytes 的 RAM）
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
10 11 12 13 14 15 16 17
图 4.3 复位电路
5.软件设计
5.1 播放原理
声音的频谱范围通常约为几十到几千赫兹，通过程序控制单片机的 I／O 口可输出不同频率的矩形波。当该矩形波的频率位于声音频谱范围内时， 在单片机的 I／O 口接上喇叭就能发出声音。然后利用延时程序控制矩形波的高、 低电平持续时间，即改变矩形波的频率，即可产生不同的音调，从而发出不同的 声音，再让矩形波输出的长短对应节拍，就可以实现单片机对音乐的演奏。
10 11 12 13 14 15 16 17
图 4.2 晶振电路
b)复位电路 在上电或复位过程中，控制 CPU 的复位状态：这段时间内让 CPU 保持复位状态， 而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止 CPU 发出错误的指令、执行错误操作， 也可以提高电磁兼容性能。
无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单 片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计 完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”
无锡科技职业学院自主创新实践报告
自主创新实践报告
设计题目
学生姓名
专
业
班
级
指导教师
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单片机吉他调音器 史克槽
机电一体化技术 机电 0901 王泰
2011-11-24
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无锡科技职业学院自主创新实践报告
目录
1. 单片机概述..................................2 2.创新目标................................... 3 3.创 新 实 践 任 务 和 要 求 ..........................4 4.硬 件 设 计 电 路 ................................5 5.软 件 设 计 ....................................7
5.1 播放原理...............................................7 5.2 音调和节拍编码.........................................7 5.3 编程..................................................8 5.4 程序...................................................9 5.5 Keil uV2 仿真.........................................12
真各种电路和 IC，它支持单片机且元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业 单片机软件仿真系统。目前可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 系列以及各种外 围芯片。
2）电路设计 图 4.1 所示是单片机音乐播放器的仿真原理图。在 Proteus 仿真软件中，
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
2.创新目标
利用 AT89C51 单片机制作一个音乐播放器播放一首音乐。希望通过这次的创新实践， 一方面可以加深我对单片机的了解，提升自己的专业知识和技能。另一方面可以开发自己的 思维，提高自身的创新能力。
3.创新实践任务和要求
播放音乐最简单的方法就是采用专用音乐芯片，该方法的缺点是音乐芯片只 能一次性烧录，播放的内容不可变。而采用单片机播放音乐则能克服这一缺点， 其播放的内容以及歌曲的数量都可以随时修改。同时，使用软件 Proteus 在产品
这个是由于晶振与单片机的脚 XTAL0 和脚 XTAL1 构成的振荡电路中会产生偕 波(也就是不希看存在的其他频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电 路的时钟振荡器的稳定性.
图 4.2 所示是单片机晶振电路
C1
30p
U1
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19 XTAL1
C2
12MHz
18 XTAL2
30p
9 RST
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89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
PSEN ALE EA
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P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
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6.样 机 ........................................13 7.总 结 ........................................13
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无锡科技职业学院自主创新实践报告
1.单片机概述
51 单片机是对目前所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称。该系列 单片机的始祖是 Intel 的 8031 单片机,后来随着 Flash rom 技术的发展，8031 单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的 8 位单片机之一，其代表型号 是 ATMEL 公司的 AT89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都 有 51 系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。 51 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是 52 系列的单片机一般不具备自编程能力。
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无锡科技职业学院自主创新实践报告
·32 条 I/O 口线·111 条指令，大部分为单字节指令 ·21 个专用寄存器 ·2 个可编程定时/计数器·5 个中断源，2 个优先级（52 有 6 个） ·一个全双工串行通信口 ·外部数据存储器寻址空间为 64kB ·外部程序存储器寻址空间为 64kB ·逻辑操作位寻址功能·双列直插 40PinDIP 封装 ·单一+5V 电源供电 CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄 存器； RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示 的数据； ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格； I/O 口：四个 8 位并行 I/O 口，既可用作输入，也可用作输出； T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式； 五个中断源的中断控制系统； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频 率为 12M。
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无锡科技职业ห้องสมุดไป่ตู้院自主创新实践报告
和电脑的 CPU 概念一样.当然.单片机的工作频率是有范围的.不能太大.一般 24M 就不上往了.不然不稳定.
接地的话数字电路弄的来乱一点也无所谓.看板子上有没有模拟电路.接地 方式也是不固定的.一般串联式接地.从小信号到大信号依次接.然后小信号连到 电源处.有变压器就连到变压器旁.数模地分开.分别拉到电源处. 不可形成回路.
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
10 11 12 13 14 15 16 17
R1 10k
Q1 PNP
LS1 SPEAKER
图 4.1 为单片机音乐播放器原理图 a)晶振电路 电容大小没有固定值.一般二三十 p.晶振是给单片机提供工作信号脉冲的. 这个脉冲就是单片机的工作速度.比如 12M 晶振.单片机工作速度就是每秒 12M.
5.2 音调和节拍编码
单片机奏乐只需弄清楚两个概念，也就是“音调”和“节拍”。音调表 示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个音符唱多长的时间。
由于各个音调对应的频率是已知的，因此，播放音乐时，应对乐曲中出 现的音调进行编码，并找出单片机播放这些音调所对应的定时初值。表 1 所列是 音调编码与定时器的初值表，其中频率是已知的，编码可以自己设置，而定时初 值是怎样得来的呢?下面以“低 6”为例进行说明。“低 6”的频率 f 为 440 Hz， 其对应的周期为：T=1／f=1／440=272μs。单片机上对应蜂鸣器的 I／O 口来回
蜂鸣器即可播放音乐。
VCC
C1 30p C2 3C03p 10uF
X1 12MHz
U1 19 XTAL1
18 XTAL2
9 RST R2
10k
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PSEN ALE EA
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
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等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 图 4.3 所示为单片机复位电路
VCC
C3
R2
10uF 10k
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19 XTAL1 18 XTAL2
9 RST
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PSEN ALE EA
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