基于51单片机电子设计制作-屏幕式声光电子琴

《综合技能训练》设计报告

课题名称：屏幕式声光电子琴姓名：余顺春

班级：1320602

学号：201320060216

指导老师：马善农

东华理工大学机械与电子工程学院

2016年6月

目录

1．引言…………………………………………………………………

1.1设计的目的……………………………………………………... 1.2设计的内容……………………………………………………... 2．系统硬件设计………………………………………………………

2.1 原理图……………………………………………………………….

2.2 系统板硬件连线…………………………………………………….

2.3 主要芯片简介………………………………………………….. 2.4 三极管放大电路……………………………………………….

2.5 时钟电路………………………………………………………..

2.6 复位电路………………………………………………………

2.7 键盘方案………………………………………………………

3．系统软件设计……………………………………………………..

3.1 理论基础……………………………………………………………3.2 系统流程图…………………………………………………………4．设计结果及分析………………………………………………….. 5．总结………………………………………………………………. 参考文献…………………………………………………………………

附录主要程序代码…………………………………………………….

摘要

作为电气专业的学生，掌握电子琴的制作是很好检验我们所学知识应用。它所包含的知识基本上覆盖我们的模拟电子技术基础、数字电子技术基础、单片机基础等技术课程的重要章节。用电子琴可以演奏出各种美妙的音乐,而音乐是由音符组成,不同的音符又是由相应频率的振动产生,而用单片机来产生不同的频率非常方便,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.子琴的设计以89C52单片机作为系统的核心控制部分，通过制作硬件电路和软件的设计编写，然后进行软硬件的调试运行，最终达到设计电路的乐器演奏、点歌、存储及显示功能。可以用它来弹奏和播放乐曲。特点是设计思路简单、清晰，成本低。

关键词:单片机;电子琴;按键;扬声器

引言

电子琴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，成为不可代替的一部分。本文的主要内容是用STC89C52RC单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为核心，与按键，扬声器等模块组成核心主控制模块。

本文主要对使用单片机设计简单电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴系统的硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及程序调试来详细阐述。

一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每一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，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。

1.1设计的目的

巩固和运用所学课程，理论联系实际，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力，通过对一个简易的八音符电子琴的设计，进一步加深对单片机原理以及数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试的方法和步骤。巩固所学课堂知识，理论联系实际，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。

1.2设计的内容

1. 通过八个按键，分别控制发出do，re，mi，fa，sao，la，xi，do 八个音符。

2. 显示屏上显示所按的键，如按下第一个键，屏幕上显示do，当选择播放歌曲时，播放歌曲“找朋友”，当按下另一个按键，则会显示四种流水灯花样。

系统硬件设计

2.1原理图

图2-1

2.2系统板硬件连线

系统板硬件连线如图2-1所示，发生模块连线如下

1.“单片机系统”的P1.0端口用导线连接到“流水灯”模块上；

2.“单片机系统”的P1.1端口用导线连接到播放音乐模块上；

3.“单片机系统”的P2.0---P2.7端口用导线连接到“八个音符按键”区域；

4.“单片机系统”的P1.4端口用导线接到键盘控制喇叭；

2.3 主要芯片简介

STC89C52RC芯片

STC89C52RC有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52RC可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微

处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

▲芯片封装与引脚功能

2-3 STC89C52RC引脚图

▲主要功能特性：

· 兼容MCS51指令系统· 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM · 32个双向I/O口· 256x8bit内部RAM

· 3个16位可编程定时/计数器中断· 时钟频率0-24MHz

· 2个串行中断· 可编程UART串行通道

· 2个外部中断源· 共6个中断源

· 2个读写中断口线· 3级加密位

· 低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能

2.4三极管放大电路

图2--5放大电路输出原理图

此部分的放大电路简单容易实现。可以采用两个大功率PNP型硅管8550，利用“分压偏置式工作点稳定直流通路”，达到了对静态工作点的稳定。分压电阻分别选择10K。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。

2.5时钟电路

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C5和

C6构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。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12. 0592 MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为30μF。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。