基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易電子琴設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)簡(jiǎn)易電子琴的設(shè)計(jì)（單片機(jī)）學(xué)生姓名何進(jìn)專(zhuān)業(yè)電子信息工程技術(shù)班級(jí)08電信（2）班指導(dǎo)老師蔣靜瑚摘要隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，音樂(lè)逐漸成為我們生活中很重要的一部分，有人曾說(shuō)喜歡音樂(lè)的人不會(huì)向惡。我們都會(huì)抽空欣賞世界名曲，作為對(duì)精神的洗禮。本論文設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易電子琴。我們對(duì)于電子琴如何實(shí)現(xiàn)其功能，如音色選擇、聲音強(qiáng)弱控制、節(jié)拍器、自動(dòng)放音功能等等也很好奇。電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤(pán)樂(lè)器。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用AT89S51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設(shè)有16個(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性?xún)r(jià)比較高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。關(guān)鍵詞AT89S51單片機(jī),音色,節(jié)拍器,自動(dòng)放音ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTANDPROGRESSOFSOCIETY,MUSICHASBECOMEANIMPORTANTPARTOFLIFE,ITWASSAIDTHATPEOPLEDONOTLIKETHEMUSICTOTHEEVILWEWILLFINDTIMETOENJOYTHEWORLDMUSIC,ASTHEBAPTISMOFTHESPIRITTHISTHESISDEVELOPEDASIMPLEMICROCONTROLLERBASEDELECTRONICKEYBOARDELECTRONICORGANISAMODERNELECTRONICMUSICTECHNOLOGYANDTHEPRODUCTISANEWTYPEOFKEYBOARDINSTRUMENTSITMODERNMUSICPLAYEDANIMPORTANTROLEINSINGLECHIPISAPOWERFULCONTROLFUNCTIONSANDFLEXIBLEPROGRAMMINGCHARACTERISTICS,ITHASCONVERGEDWITHMODERNPEOPLESLIVES,BECOMEANIRREPLACEABLEPARTTHEMAINCONTENTISAT89C51CONTROLOFTHECORECOMPONENTS,DESIGNOFANELECTRONICORGAN,SINGLECHIPASAHOSTTOTHECORE,WITHTHEKEYBOARD,SPEAKERSANDOTHERCOREMODULESMAINCONTROLMODULE,INTHEMAINCONTROLMODULEHAS16KEYSANDSPEAKERSSTABILITYOFTHESYSTEM,ITSADVANTAGESARESIMPLEHARDWARECIRCUITS,SOFTWAREFUNCTIONS,CONTROLSYSTEMRELIABILITY,HIGHCOSTPERFORMANCEANDHAVECERTAINPRACTICALANDREFERENCEVALUEKEYWORDSSINGLECHIPMCU，KEYBOARD，SPEAKER，ELECTRONICORGAN目錄第1章緒論121簡(jiǎn)易電子琴的原理圖222系統(tǒng)板硬件連線(xiàn)323主要芯片簡(jiǎn)介3232主要功能特性4233LM3865234LED數(shù)碼管7第三章簡(jiǎn)易電子琴制作過(guò)程8314X4行列式鍵盤(pán)識(shí)別及顯示8311系統(tǒng)板上硬件連線(xiàn)設(shè)計(jì)9312程序設(shè)計(jì)內(nèi)容10圖211行列式鍵盤(pán)電路10313/O并行口直接驅(qū)動(dòng)LED顯示11314程序設(shè)計(jì)內(nèi)容1332音樂(lè)產(chǎn)生的方法13321原理13322程序框圖15第四章結(jié)論1741全文總結(jié)1742研究展望17附錄18附錄4鍵盤(pán)識(shí)別程序框圖如圖所示21附錄5語(yǔ)言源程序21參考文獻(xiàn)33致謝34第1章緒論單片微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，屬第四代電子計(jì)算機(jī)，它具有高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。因此，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已成為高科技和工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤(pán)樂(lè)器。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用AT89S51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設(shè)有16個(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。本文主要對(duì)使用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機(jī)電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來(lái)獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)。并且本文分別從原理圖，主要芯片，各模塊原理及各模塊的程序的調(diào)試來(lái)詳細(xì)闡述。一首音樂(lè)是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了，當(dāng)然對(duì)于單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。21簡(jiǎn)易電子琴的原理圖123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE1JUN2010SHEETOFFILEDPROTEL99SE器器器069050241023DDBDRAWNBYVCC40EA31RST9GND20X119X218P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732ALE30PSEN29P27/A1528P26/A1427P25/A1326P24/A1225P23/A1124P22/A1023P21/A922P20/A821U1AT89S51R110KR210KR310KY112MHZC730PFC630PF12345678P1HEADER8S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBS13SWPBS14SWPBS15SWPBS16SWPBC110UFVCCVCC6IN3IN2BYPASS7VOUT5GAIN1GAIN8GND4U2LM386C210UFC301UFVCCC410UFR410KC501UFLS1器器器CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1R4220AGDEFBCDPA7B6C4D2E1F9GND3GND8G10DP5DS1DPY7_SEG_DP圖11電子琴電路圖FIGURE11KEYBOARDCIRCUITDIAGRAM22系統(tǒng)板硬件連線(xiàn)系統(tǒng)板硬件連線(xiàn)如圖11所示，發(fā)生模塊，鍵盤(pán)模塊，及LED顯示模塊連接如下1把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P10端口用導(dǎo)線(xiàn)連接到“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPKIN端口上；2把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P30P37端口用8芯排線(xiàn)連接到“4X4行列式鍵盤(pán)”區(qū)域中的C1C4R1R4端口上；3把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P00/AD0P07/AD7端口用8芯排線(xiàn)連接到“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè)AH端口上；要求P00/AD0對(duì)應(yīng)著A，P01/AD1對(duì)應(yīng)著B(niǎo)，P07/AD7對(duì)應(yīng)著H。23主要芯片簡(jiǎn)介231AT89S51簡(jiǎn)介AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KBYTESISPINSYSTEMPROGRAMMABLE的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)40個(gè)引腳（引腳圖如圖12所示），4KBYTESFLASH片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128BYTES的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0HZ并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖12管腳圖FIGURE12PINMAP232主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)32個(gè)雙向I/O口2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器全雙工UART串行中斷口線(xiàn)2個(gè)外部中斷源中斷喚醒省電模式看門(mén)狗（WDT）電路靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程4K可反復(fù)擦寫(xiě)ISPFLASHROM4555V工作電壓時(shí)鐘頻率033MHZ1288BIT內(nèi)部RAM低功耗空閑和省電模式3級(jí)加密位軟件設(shè)置空閑和省電功能雙數(shù)據(jù)寄存器指針233LM386LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。LM386特性靜態(tài)功耗低，約為4MA，可用于電池供電；工作電壓范圍寬，4V12V或5V18V；外圍元件少；電壓增益可調(diào)，20200；低失真度。LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。圖13LM386內(nèi)部電路原理圖FIG13LM386INTERNALCIRCUITDIAGRAMLM386內(nèi)部電路原理圖如圖13所示。與通用型集成運(yùn)放相類(lèi)似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路第一級(jí)為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T(mén)1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE26MAY2010SHEETOFFILEDPROTEL99SE器器器069050241023DDBDRAWNBYVCC40EA31RST9GND20X119X218P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732ALE30PSEN29P27/A1528P26/A1427P25/A1326P24/A1225P23/A1124P22/A1023P21/A922P20/A821U1AT89S51R210KR310KY112MHZC730PFC630PFVCC6IN3IN2BYPASS7VOUT5GAIN1GAIN8GND4U2LM386C210UFC301UFVCCC410UFR410KC501UFLS1器器器CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1圖23音頻放大器電路FIGURE23AUDIOAMPLIFIERCIRCUIT234LED數(shù)碼管AGDEFBCDPA7B6C4D2E1F9GND3GND8G10DP5圖147段數(shù)碼管FIGURE147SEGMENTDIGITALTUBE數(shù)碼管（如圖14所示）使用條件A、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻B、使用電壓段根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點(diǎn)根據(jù)發(fā)光顏色決定C、使用電流靜態(tài)總電流80MA（每段10MA）；動(dòng)態(tài)平均電流45MA峰值電流100MA上面這只是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽(yáng)極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的。數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說(shuō)明（1）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；（2）焊接溫度260度；焊接時(shí)間5S（3）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來(lái)。第三章簡(jiǎn)易電子琴制作過(guò)程314X4行列式鍵盤(pán)識(shí)別及顯示組成鍵盤(pán)的按鍵有機(jī)械式、電容式、導(dǎo)電橡膠式、薄膜式多種，但不管什么形式，其作用都是一個(gè)使電路接通與斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。目前微機(jī)系統(tǒng)中使用的鍵盤(pán)按其功能不同，通?？煞譃榫幋a鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種基本類(lèi)型。編碼鍵盤(pán)鍵盤(pán)本身帶有實(shí)現(xiàn)接口主要功能所需的硬件電路。不僅能自動(dòng)檢測(cè)被按下的鍵，并完成去抖動(dòng)、防串鍵等功能，而且能提供與被按鍵功能對(duì)應(yīng)的鍵碼（如ASCII碼）送往CPU。所以，編碼鍵盤(pán)接口簡(jiǎn)單、使用方便。但由于硬件電路較復(fù)雜，因而價(jià)格較貴。非編碼鍵盤(pán)鍵盤(pán)只簡(jiǎn)單地提供按鍵開(kāi)關(guān)的行列矩陣。有關(guān)按鍵的識(shí)別、鍵碼的確定與輸入、去抖動(dòng)等功能均由軟件完成。目前微機(jī)系統(tǒng)中，一般為了降低成本大多數(shù)采用非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)接口必須具有去抖動(dòng)、防串鍵、按鍵識(shí)別和鍵碼產(chǎn)生4個(gè)基本功能。（1）去抖動(dòng)每個(gè)按鍵在按下或松開(kāi)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的抖動(dòng)。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與鍵的質(zhì)量相關(guān)，一般為520MM。所謂抖動(dòng)是指在識(shí)別被按鍵是必須避開(kāi)抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開(kāi)狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無(wú)誤。去抖問(wèn)題可通過(guò)軟件延時(shí)或硬件電路解決。（2）防串鍵防串鍵是為了解決多個(gè)鍵同時(shí)按下或者前一按鍵沒(méi)有釋放又有新的按鍵按下時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題。常用的方法有雙鍵鎖定和N鍵輪回兩種方法。雙鍵鎖定，是當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的按鍵按下時(shí)，只把最后釋放的鍵當(dāng)作有效鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼。N鍵輪回，是當(dāng)檢測(cè)到有多個(gè)鍵被按下時(shí)，能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的順序依次產(chǎn)生相應(yīng)鍵的鍵碼。（3）被按鍵識(shí)別如何識(shí)別被按鍵是接口解決的主要問(wèn)題，一般可通過(guò)軟硬結(jié)合的方法完成。常用的方法有行掃描法和線(xiàn)反轉(zhuǎn)法兩種。行掃描法的基本思想是，由程序?qū)︽I盤(pán)逐行掃描，通過(guò)檢測(cè)到的列輸出狀態(tài)來(lái)確定閉合鍵，為此，需要設(shè)置入口、輸出口一個(gè)，該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用。線(xiàn)反轉(zhuǎn)法的基本思想是通過(guò)行列顛倒兩次掃描來(lái)識(shí)別閉合鍵，為此需要提供兩個(gè)可編程的雙向輸入/輸出端口。（4）鍵碼產(chǎn)生為了從鍵的行列坐標(biāo)編碼得到反映鍵功能的鍵碼，一般在內(nèi)存區(qū)中建立一個(gè)鍵盤(pán)編碼表，通過(guò)查表獲得被按鍵的鍵碼。用AT89S51的并行口P1接44矩陣鍵盤(pán)，以P10P13作輸入線(xiàn)，以P14P17作輸出線(xiàn)；在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0F”序號(hào)。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE1JUN2010SHEETOFFILEDPROTEL99SE器器器069050241023DDBDRAWNBYVCC40EA31RST9GND20X119X218P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732ALE30PSEN29P27/A1528P26/A1427P25/A1326P24/A1225P23/A1124P22/A1023P21/A922P20/A821U1AT89S51R110KR210KR310KY112MHZC730PFC630PF12345678P1HEADER8S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBS13SWPBS14SWPBS15SWPBS16SWPBC110UFVCCVCC6IN3IN2BYPASS7VOUT5GAIN1GAIN8GND4U2LM386C210UFC301UFVCCC410UFR410KC501UFLS1器器器CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1R4220AGDEFBCDPA7B6C4D2E1F9GND3GND8G10DP5DS1DPY7_SEG_DP圖21鍵盤(pán)識(shí)別模塊FIG21KEYBOARDRECOGNITIONMODULE311系統(tǒng)板上硬件連線(xiàn)設(shè)計(jì)鍵盤(pán)模塊硬件連線(xiàn)如圖21所示（1）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P30P37端口用8芯排線(xiàn)連接到“4X4行列式鍵盤(pán)”區(qū)域中的C1C4R1R4端口上；（2）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P00/AD0P07/AD7端口用8芯排線(xiàn)連接到“7段數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè)AH端口上；要求P00/AD0對(duì)應(yīng)著A，P01/AD1對(duì)應(yīng)著B(niǎo)，P07/AD7對(duì)應(yīng)著H。312程序設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）44矩陣鍵盤(pán)識(shí)別處理，每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線(xiàn)和列線(xiàn)分別通過(guò)兩并行接口和CPU通信。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開(kāi)關(guān)的一端（列線(xiàn)）通過(guò)電阻接VCC，而接地是通過(guò)程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。（2）鍵盤(pán)處理程序的任務(wù)是確定有無(wú)鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開(kāi)時(shí)的抖動(dòng)。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地，另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過(guò)軟件查表，查出該鍵的功能。電路圖如下圖211行列式鍵盤(pán)電路FIGURE211DETERMINANTKEYBOARDCIRCUIT123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE26MAY2010SHEETOFFILEDPROTEL99SE器器器069050241023DDBDRAWNBY12345678P1HEADER8S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBS13SWPBS14SWPBS15SWPBS16SWPBCR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1313/O并行口直接驅(qū)動(dòng)LED顯示LED顯示模塊如圖22所示，利用AT89S51單片機(jī)的P0端口的P00P07連接到一個(gè)七段數(shù)碼管的AH的筆段上，數(shù)碼管的公共端接地。在數(shù)碼管上循環(huán)顯示07數(shù)字，時(shí)間間隔02秒。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE26MAY2010SHEETOFFILEDPROTEL99SE器器器069050241023DDBDRAWNBYVCC40EA31RST9GND20X119X218P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732ALE30PSEN29P27/A1528P26/A1427P25/A1326P24/A1225P23/A1124P22/A1023P21/A922P20/A821U1AT89S51R110KR210KR310KY112MHZC730PFC630PFC110UFVCCVCC6IN3IN2BYPASS7VOUT5GAIN1GAIN8GND4U2LM386C210UFC301UFVCCC410UFR410KC501UFLS1器器器CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1AGDEFBCDPA7B6C4D2E1F9GND3GND8G10DP5U3DPY7_SEG_DPR4220圖22電路原理圖FIG22CIRCUITDIAGRAM系統(tǒng)板上硬件連線(xiàn)（如圖22所示）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P00/AD0P07/AD7端口用8芯排線(xiàn)連接到“七段數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè)數(shù)碼管的AH端口上；要求P00/AD0與A相連，P01/AD1與B相連，P02/AD2與C相連，P07/AD7與H相連。314程序設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）LED數(shù)碼顯示原理七段LED顯示器內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的極管的接線(xiàn)形式，可分成共陰極型和共陽(yáng)極型。LED數(shù)碼管的GA七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不以發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱(chēng)之為字形碼，下面給出共陰極的字形碼表（如表21所示）表21字形碼表TABLE21FONTCODETABLE“0”3FH“8”7FH“1”06H“9”6FH“2”5BH“A”77H“3”4FH“B”7CH“4”66H“C”39H“5”6DH“D”5EH“6”7DH“E”79H“7”07H“F”71H（2由于顯示的數(shù)字09的字形碼沒(méi)有規(guī)律可循，只能采用查表的方式來(lái)完成我們所需的要求了。這樣我們按著數(shù)字09的順序，把每個(gè)數(shù)字的筆段代碼按順序排好建立的表格如下所示TABLEDB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH。32音樂(lè)產(chǎn)生的方法321原理一首音樂(lè)是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了，當(dāng)然對(duì)于單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系正確即可。若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），再將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將P10反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。就可在P10引腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89C51的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（MODE1）下，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為523HZ，其周期T1/5231912S，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956S/1S956，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523HZ）。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式如式21所示是NFI2FR21式中，N是計(jì)數(shù)值；FI是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為12MHZ時(shí)，其頻率為1MHZ）；FR是想要產(chǎn)生的頻率。其計(jì)數(shù)初值T的求法如下T65536N65536FI2FR例如設(shè)K65536，F(xiàn)I1MHZ，求低音DO（261HZ）、中音DO（523HZ）、高音DO（1046HZ）的計(jì)數(shù)值。T65536N65536FI2FR6553610000002FR65536500000/FR低音DO的T65536500000/26263627中音DO的T65536500000/52364580高音DO的T65536500000/104665059單片機(jī)12MHZ晶振，高中低音符與計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表22所示表22音符頻率表TABLE22NOTESTHEFREQUENCYTABLE音符頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（T值）音符頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（T值）低1DO262636284FA740648601DO27763731中5SO78464898低2RE294638355SO831649342RE31163928中6LA88064968低3M33064021693264994低4FA34964103中7SI988650304FA37064185高1DO104665058低5SO392642601DO1109650855SO41564331高2RE117565110低6LA440644002RE124565134646664463高3M131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO523645804FA1480651981DO55464633高5SO156865217中2RE587646845SO1661652352RE62264732高6LA176065252中3M659647776186565268中4FA69864820高7SI196765283我們要為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，單片機(jī)通過(guò)查表的方式來(lái)獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)低音019之間，中音在2039之間，高音在4059之間TABLEDW0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0DW0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0DW0,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,0,0DW0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0DW0,65058,65110，65157,65178,65217,65252,65283,0,0DW0,65085,65134,0,65198,65235,65268,0,0,0DW0音樂(lè)的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（C調(diào)）（如表23所示）表23曲調(diào)值表TABLE23TUNETHEVALUEOFTHETABLE曲調(diào)值DELAY曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125MS調(diào)4/462MS調(diào)3/4187MS調(diào)3/494MS調(diào)2/4250MS調(diào)2/4125MS對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另外一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)完成。琴鍵處理程序，根據(jù)檢測(cè)到得按鍵值，查詢(xún)音律表，給計(jì)時(shí)器賦值，發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音。對(duì)音調(diào)的控制根據(jù)不同的按鍵，對(duì)定時(shí)器T1送入不同的初值，調(diào)節(jié)T1的溢出時(shí)間，這樣就可以輸出不同音調(diào)頻率的方波。不同音調(diào)下各個(gè)音階的定時(shí)器。在這個(gè)程序中用到了兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)完成的。其中T0用來(lái)產(chǎn)生音符頻率，T1用來(lái)產(chǎn)生音拍。322程序框圖音樂(lè)發(fā)聲程序框圖如圖24所示圖24音樂(lè)發(fā)聲程序框圖FIG24MUSICSOUNDBLOCKDIAGRAM第四章結(jié)論41全文總結(jié)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少課本上沒(méi)有的知識(shí)，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力，將以前學(xué)過(guò)的零散的知識(shí)串到一起。首先在畢業(yè)設(shè)計(jì)剛開(kāi)始的調(diào)研階段，我學(xué)會(huì)了怎么通過(guò)各種方式查詢(xún)相關(guān)的資料。通過(guò)對(duì)這些資料的學(xué)習(xí)，我大致了解了單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，認(rèn)識(shí)到目前單片機(jī)方面的各種各樣的發(fā)展，和它們之間的競(jìng)爭(zhēng)。了解了單片機(jī)方面的先進(jìn)技術(shù)，這些都為我的未來(lái)的學(xué)習(xí)指明了方向。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過(guò)這些我的硬件和軟件開(kāi)發(fā)能力都獲得了提高。首先硬件方面，基本了解了電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程和所要做的工作?；菊莆樟薖ROTEL99SE原理圖的方法，并設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。通過(guò)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)和硬件搭建的過(guò)程，使我對(duì)51系單片機(jī)的接口有了更深層次的理解，熟悉了一些單片機(jī)常用的外圍電路引腳和連接方法，如LED數(shù)碼管，鍵盤(pán)等。在軟件方面，通過(guò)串行口調(diào)試工具的開(kāi)發(fā)，使我加深了對(duì)累封裝的理解，熟悉了51系列單片機(jī)內(nèi)部的寄存器和編程規(guī)則，以及如何控制外圍電路。42研究展望微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大量使用將人類(lèi)社會(huì)帶入一個(gè)新的時(shí)代，單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)在其中扮演著十分重要的角色。雖然它沒(méi)有常見(jiàn)的PC那樣大的體積和重量，不會(huì)在辦公桌或控制臺(tái)上占據(jù)一個(gè)顯要的位置，但它就像小小的螺絲釘一樣，鑲嵌在人們工作、生活中需要計(jì)算、控制、測(cè)量等智能活動(dòng)的各個(gè)角落。自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，單片機(jī)以其體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、使用方便、性能價(jià)格比高、容易產(chǎn)品化等特點(diǎn)，在智能儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各個(gè)行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的推動(dòng)作用，對(duì)人們生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生了深刻的影響。作為21世紀(jì)的工科大學(xué)生，學(xué)好單片機(jī)，一方面可以加深對(duì)計(jì)算機(jī)原理和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，另一方面也為自身在專(zhuān)業(yè)上的深入發(fā)展構(gòu)筑了一個(gè)很好的平臺(tái)其重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。附錄附錄1電路原理圖123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE26MAY2010SHEETOFFILEDPROTEL99SE器器器069050241023DDBDRAWNBYVCC40EA31RST9GND20X119X218P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732ALE30PSEN29P27/A1528P26/A1427P25/A1326P24/A1225P23/A1124P22/A1023P21/A922P20/A821U1AT89S51R110KR210KR310KY112MHZC730PFC630PF12345678P1HEADER8S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBS13SWPBS14SWPBS15SWPBS16SWPBC110UFVCCVCC6IN3IN2BYPASS7VOUT5GAIN1GAIN8GND4U2LM386C210UFC301UFVCCC410UFR410KC501UFLS1器器器CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1CR4CR3CR2CR1BR4BR3BR2BR1AGDEFBCDPA7B6C4D2E1F9GND3GND8G10DP5U3DPY7_SEG_DPR4220附錄2程序框圖程序框圖如圖所示附錄3C語(yǔ)言源程序INCLUDEUNSIGNEDCHARCODETABLE0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6FUNSIGNEDCHARDISCOUNTVOIDDELAY02SVOIDUNSIGNEDCHARI,J,KFORI20I0IFORJ20J0JFORK248K0KVOIDMAINVOIDWHILE1FORDISCOUNT0DISPCOUNT0IFORJ200J0JTEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPSWITCHTEMPCASE0X0EKEY7BREAKCASE0X0DKEY8BREAKCASE0X0BKEY9BREAKCASE0X07KEY10BREAKTEMPP3P1_0P1_0P0TABLEKEYTEMPTEMPWHILETEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPP30XFFP3_50TEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FFORI50I0IFORJ200J0JTEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPSWITCHTEMPCASE0X0EKEY4BREAKCASE0X0DKEY5BREAKCASE0X0BKEY6BREAKCASE0X07KEY11BREAKTEMPP3P1_0P1_0P0TABLEKEYTEMPTEMPWHILETEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPP30XFFP3_60TEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FFORI50I0IFORJ200J0JTEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPSWITCHTEMPCASE0X0EKEY1BREAKCASE0X0DKEY2BREAKCASE0X0BKEY3BREAKCASE0X07KEY12BREAKTEMPP3P1_0P1_0P0TABLEKEYTEMPTEMPWHILETEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPP30XFFP3_70TEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FFORI50I0IFORJ200J0JTEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPSWITCHTEMPCASE0X0EKEY0BREAKCASE0X0DKEY13BREAKCASE0X0BKEY14BREAKCASE0X07KEY15BREAKTEMPP3P1_0P1_0P0TABLEKEYTEMPTEMPWHILETEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMP附錄6程序框圖音樂(lè)發(fā)聲程序框圖如圖所示程序INCLUDEUNSIGNEDCHARCODETABLE0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79,0X71UNSIGNEDCHARTEMPUNSIGNEDCHARKEYUNSIGNEDCHARI,JUNSIGNEDCHARSTH0UNSIGNEDCHARSTL0UNSIGNEDINTCODETAB64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178VOIDMAINVOIDTMOD0X01ET01EA1WHILE1P30XFFP3_40TEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FFORI50I0IFORJ200J0JTEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPSWITCHTEMPCASE0X0EKEY0BREAKCASE0X0DKEY1BREAKCASE0X0BKEY2BREAKCASE0X07KEY3BREAKTEMPP3P1_0P1_0P0TABLEKEYSTH0TABKEY/256STL0TABKEY6TR01TEMPTEMPWHILETEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPTR00P30XFFP3_50TEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FFORI50I0IFORJ200J0JTEMPP3TEMPTEMPIFTEMP0X0FTEMPP3TEMPTEMPSWITCHTEMPCASE0X0EKEY4BREAKCASE0X0DKEY5BREAKCASE0X0BKEY6BREAKCASE0X07KEY7BREAKTEMPP