单片机原理及应用课程设计

单片机原理及应用课程设计基于单片机的十二键电子琴姓名：王晓飞学号：201115132专业：电子信息工程班级：1106目录1.目的及意义 (1)2.相关技术介绍 (1)3.设计方案 (2)4.软件设计 (4)5.仿真调试 (9)6.总结 (13)6.1设计总结6.2个人心得一、目的及意义．熟练运用Proteus软件进行电路设计，制版及仿真。

．完成基于单片机进行电子产品的设计实现12键电子琴的设计，通过本次试验加深对单片机课程的认识。

．掌握AT89C51单片机定时/计数器，I/O的应用，熟练驱动数码管显示器及按键识别的方法。

．培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

．锻炼学生自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。

．通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

．巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。

．为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。

二、相关技术１、AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪烁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100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。

AT89C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。

２、共阴极数码静态显示器静态驱动也称直流驱动。

静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口进行驱动。

静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点占用较多的端口３、独立式按键独立式键盘的特点是：一线一键，各键相互独立，每个按键各接一条Ｉ／Ｏ口线，通过检测Ｉ／Ｏ输入线的电平状态，可以很容易的判断出哪个按键被按下图示如下：４、软件工具Ｃ５１程序编写及编译用ＫＩＥＬ软件完成，硬件电路设计布线采用ｐｒｏｔｅｓ软件进行。

三、设计方案流程图及硬件原理图Proteus软件简介Proteus软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES是一款高级的布线编辑器，它集成了高级原理布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。

是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。

在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

Proteus软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型，采用了扩充的SPICE3F5电路仿真模型，能够记录基于图表的频率特性、直流电的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅里叶分析等，具有超过8000种的电路仿真模型。

Proteus软件支持许多通用的微控制器，如PIC、AVR、HC11以及8051；包含强大的调试工具，可对寄存器、存储器实时监测；具有断点调试功能及单步调试功能；具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真的功能。

此外，Proteus可对IAR C-SPY、KEIL等开发工具的源程序进行调试。

此外，在Proteus中配置了各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、频率计，便于测量和记录仿真的波形、数据。

四、软件设计#include <AT89X51.H>#define key_value_1 1 //定义12个音频#define key_value_2 2#define key_value_3 3#define key_value_4 4#define key_value_5 5#define key_value_6 6#define key_value_7 7#define key_value_8 8#define key_value_9 9#define key_value_10 10#define key_value_11 11#define key_value_12 12#define key_null 0//定义按键接到哪个引脚sbit io_key_1=P1^0;sbit io_key_2=P1^1;sbit io_key_3=P1^2;sbit io_key_4=P1^3;sbit io_key_5=P1^4;sbit io_key_6=P1^5;sbit io_key_7=P1^6;sbit io_key_8=P1^7;sbit io_key_9=P3^0;sbit io_key_10=P3^1;sbit io_key_11=P3^2;sbit io_key_12=P3^3;/****初始化按键引脚函数****/void Keyinit(void){io_key_1=1;io_key_2=1;io_key_3=1;io_key_4=1;io_key_5=1;io_key_6=1;io_key_7=1;io_key_8=1;io_key_9=1;io_key_10=1;io_key_11=1;io_key_12=1;}/*========底层函数=========*/unsigned char Keyscan(void){//本函数用于检测是哪个键被按下，并返回相应的音频if(io_key_1==0){return key_value_1;}if(io_key_2==0){return key_value_2;}if(io_key_3==0){return key_value_3;}if(io_key_4==0){return key_value_4;}if(io_key_5==0){return key_value_5;}if(io_key_6==0){return key_value_6;}if(io_key_7==0){return key_value_7;}if(io_key_8==0){return key_value_8;}if(io_key_9==0){return key_value_9;}if(io_key_10==0){return key_value_10;}if(io_key_11==0){return key_value_11;}if(io_key_12==0){return key_value_12;}return key_null;}sbit SPEAKER = P3^7;//蜂鸣器控制位#define KEY P1unsigned char MUSIC;unsigned char STH0;unsigned char STL0;unsigned int code tab[]={64021,64103,64260,64400,//低音3开始64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178};void delay(unsigned int z){unsigned int x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=2;y>0;y--);}sbit P21=P2^1;sbit P20=P2^0;sbit P10=P1^0;sbit P11=P1^1;sbit P12=P1^2;sbit P13=P1^3;sbit P14=P1^4;sbit P15=P1^5;sbit P16=P1^6;sbit P17=P1^7;sbit P30=P3^0;sbit P31=P3^1;sbit P32=P3^2;sbit P33=P3^3;void main(void){unsigned char key;//显示音频字段TMOD=0x01;ET0=1;EA=1;KEY = 0xff;Keyinit();while(1){if(key==key_value_12)//3b{P21=0;P0=0x4f;delay(1);P21=1;P20=0;P0=0x7c;delay(1);P20=1;}if(key==key_value_11)//4b{P21=0;P0=0x66;delay(1);P21=1;P20=0;P0=0x7c;delay(1);P20=1;}if(key==key_value_10)//5b{P21=0;P0=0x6d;delay(1);P21=1;P20=0;P0=0x7c;delay(1);P20=1;}if(key==key_value_9)//6b{P21=0;P0=0x7d;delay(1);P21=1;P20=0;P0=0x7c;delay(1);P20=1;}if(key==key_value_8)//7b{P21=0;P0=0x07;delay(1);P21=1;P20=0;P0=0x7c;delay(1);P20=1;}if(key==key_value_7)//1{P21=0;P20=1;P0=0x06;delay(1);} if(key==key_value_6)//2{P21=0;P20=1;P0=0x5b;delay(1);} if(key==key_value_5)//3{P21=0;P20=1;P0=0x4f;delay(1);} if(key==key_value_4)//4{P21=0;P20=1;P0=0x66;delay(1);} if(key==key_value_3)//5{P21=0;P20=1;P0=0x6d;delay(1);} if(key==key_value_2)//6{P21=0;P20=1;P0=0x7d;delay(1);} if(key==key_value_1)//7{P21=0;P20=1;P0=0x07;delay(1);}key=Keyscan();if(key!=key_null){switch (key){//音频所在数列的位置case 1://MUSIC = 11;break;//case 2://MUSIC = 10;break;//case 3://MUSIC = 9;break;//case 4://MUSIC = 8;break;//case 5://MUSIC = 7;break;//case 6://MUSIC = 6;break;//case 7://MUSIC = 5;break;//case 8://MUSIC = 4;break;//case 9://MUSIC = 3;break;//case 10://MUSIC = 2;break;//case 11://MUSIC = 1;break;case 12://MUSIC = 0;break;}STH0=tab[MUSIC]/256;STL0=tab[MUSIC]%256;TR0=1;//启动计数器}else{SPEAKER = 1;TR0=0;}}}void t0(void) interrupt 1 using 0{TH0=STH0;TL0=STL0;SPEAKER=~SPEAKER;五、Proteus电路仿真由于Proteus具有强大的仿真功能，所以我们优先选用Proteus作为本电路图的仿真工作。