基于單片機的電子琴

1、鄭州科技學(xué)院單片機課程設(shè)計題目 基于單片機的電子琴的設(shè)計_學(xué)生姓名專業(yè)班級電氣工程及其自動化班學(xué)號（系指導(dǎo)教師完成時間2016 年 12 月 9 日目 錄 HYPERLINK l _TOC_250009 課程設(shè)計的目的1 HYPERLINK l _TOC_250008 課程設(shè)計的任務(wù)與要求1 HYPERLINK l _TOC_250007 設(shè)計方案與論證1 HYPERLINK l _TOC_250006 3.1設(shè)計方案1 HYPERLINK l _TOC_250005 3.2方案論證2 HYPERLINK l _TOC_250004 設(shè)計原理及功能說明2單元電路的設(shè)計（計算與說明）3硬件的制作

2、與調(diào)試4軟件設(shè)計6總結(jié)7 HYPERLINK l _TOC_250003 參考文獻9 HYPERLINK l _TOC_250002 附錄 1：總體電路原理圖1 0 HYPERLINK l _TOC_250001 附錄 2：元器件清單1 2（器件型號和參數(shù)） HYPERLINK l _TOC_250000 附錄 3：程序1 3附錄4：實物圖1 4 PAGE PAGE 16課程設(shè)計的目的通過單片機電子課程設(shè)計制作提高學(xué)生的電子技術(shù)實踐技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力，了解開展科學(xué)實踐程序和基本方法，并逐步形成嚴(yán)肅、認(rèn)真、一絲不茍、實事求是的科學(xué)作風(fēng)和一定的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟觀和全

3、局觀。培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用電路設(shè)計加深和擴展有關(guān)電子類方面的知識。進行基本技術(shù)技能訓(xùn)練，如基本儀器儀表的使用，常用元器件的識別、測量、熟練運用的能力，掌握設(shè)計資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用仿真軟件、實驗設(shè)備進行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。課程設(shè)計的任務(wù)與要求結(jié)合課本和已學(xué)知識，根據(jù)已知的技術(shù)指標(biāo)和條件，再結(jié)合此次實訓(xùn)的目的完成自己選擇的簡易電子琴電路的設(shè)計并按照仿真原理圖結(jié)合實物焊接 定電路原理方框圖。設(shè)計方案與論證設(shè)計方案經(jīng)過反復(fù)論證，最終確定了如下方案：STC89C51采用達(dá)林頓效應(yīng)使音樂信號放大。采用語言編程。方案論證根據(jù)設(shè)計要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊和輸入模塊構(gòu)成。為較好的

4、實現(xiàn)各模塊的功能，我們分別設(shè)計了以下幾種方案并分別進行了論證。方案 1：采用凌陽系列單片機為系統(tǒng)的控制器凌陽系列單片機可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性。凌陽系列單片機提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。方案 2：采用 51 系列作為系統(tǒng)控制器單片機算術(shù)運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積較小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點，在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而且抗干擾性能好。512。設(shè)計原理及功能說明設(shè)計原理功能說明基本方案：發(fā)生電路是這次設(shè)計電路中最重要的組成部分，他承載著單

5、片S8050S8050紅表筆分別接另外兩個電極，若測量電阻值兩個都小，調(diào)換表筆后被測電阻值都較大，則可判斷第一次測量中黑表筆所接的是基極；如果測量值一大一小， 相差很大，則第一次測量中黑表筆接的不是基極，應(yīng)該更換其他電極重測。ec。三極管基極確定后，通過交換表筆， e,cece,cV（BR）CEO1.0電流又一定的放大作用，這樣傳到揚聲器時信號能讓我們聽的更清楚。圖 4-1 聲音驅(qū)動電路4.3編程軟件模塊方案 1：采用匯編語言編程CPU 序設(shè)計語言來說，它又顯得難掌握。方案 2：采用語言編程C 語言與其他高級語言相比,具有運算符的豐富性、語法表述的靈活性、對軟硬件操作的兼容性、輸入輸出方式的新

6、穎性等主要特征.深入分析研究這些特征,可以加深對 C 語言的認(rèn)識;正確應(yīng)用這些特征,可以靈活高效地解決各種實際問題. 因為我在大學(xué)期間對匯編語言沒有深入的了解，而且在編程時一直用 C 語言，所以我選擇了方案 2。單元電路的設(shè)計時鐘電路擴展等，使單片機完成較復(fù)雜的功能。STC89C51RXD3，RXD地，TXD12MHz2 振。1830pFY1C311.0592MHz 1930pF復(fù)位電路圖5-1 89c51內(nèi)部時鐘電路當(dāng)在89C51單片機的RST引腳引入高電平并保持2就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自

7、動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容 Vcc1ms,除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)Vcc411.0592MHZ C10uF,R10k。VCCVCCS49C110uFR110k硬件的制作圖5-2 89C51 復(fù)位電路555 26 R1-R7 的開路端來產(chǎn)生不同的聲音。要調(diào)出比較準(zhǔn)確的音階，需借助示波器測試各音階信號的周期，并通過串接電阻是各音階達(dá)到正確的周期值，從而校準(zhǔn)音調(diào)。R1-R7 采用標(biāo)稱電阻，則各別音調(diào)將略有偏離。在制作過程中剛開始只接了一個電阻按一下開關(guān)就會發(fā)出響聲！再接兩個電阻按一下開關(guān)就會發(fā)現(xiàn)響聲但是響聲與第一下不相但此次我們采用了固定

8、電阻的串聯(lián)和近似原則制作了一個不是最理想的電子琴，如果用精密電位器調(diào)整好電阻阻值效果會更好，以后我會多加思考爭取做到最好。6.2到最好。6.2硬件的調(diào)試這是本設(shè)計較為困難的一部分，需要經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的調(diào)試，才能達(dá)到理想中的效果，以下將分文硬件與軟件兩部分介紹此次調(diào)試的過程，以及調(diào)試過程中遇到的困難和解決辦法。程序主要取自一個音樂播放程序，但沒有功率放大部分，更沒有按鈕部 前提下，進行主程序的設(shè)計，首先對所有端口進行初始化操作，接著進入不斷循環(huán)部分，直到按鍵按下，進入防止抖動程序，如果不是抖動，則進入音樂播放程序，直到按鍵松開，再次進入等待按鍵按下部分。在 keil 軟件經(jīng)不斷改進后，生成 hex

9、 文件，再用開發(fā)板燒入程序，并通過stc-isp 燒錄軟件燒錄后，最終得以完成。程序在開始之初是用簡單的中斷延遲來實現(xiàn)，對于編歌曲來講需要很大的工作量，在網(wǎng)上查找大量的資料之后，找到了一個做音樂播放器的程序，他也是基于中斷延遲來實現(xiàn)播放功能，但是他對于歌曲編輯的靈活性，有很大的發(fā)展空間，所以我就采用了他的部分程序。所以，主要考慮到的是如何在播放完一個音節(jié)后，進入在此等待狀態(tài)。對于該段程序中的主要保護手段，就是按鈕防治抖動部分，因此在等待按鈕按下后，采用一小段的延遲程序，再次判定是否有按鈕的按下，再進入播放程序。1）元器件的裝插焊接應(yīng)遵循先小后大，先輕后重，先低后高，先里后外的原則，這樣有利于裝

10、配順利進行。 2）在瓷介電容、電解電容及三極管等元件立式安裝時，引線不能太長，否則降低元器件的穩(wěn)定性；但也不能過短，以免焊接時因過熱損壞元器件。一般要求距離電路板面 2mm，并且要注意電解電容的正負(fù)極性，不能插錯。3）集成電路的焊接，在焊接時，首先要弄清引線腳的排列順序，并與線路板上的焊盤引腳對準(zhǔn)，核對無誤后，先固定IC，IC 引線腳較密，焊接完后要檢查有無虛焊，連焊等現(xiàn)象，確保焊接質(zhì)量。焊錫之前應(yīng)該先插上電烙鐵的插頭，給電烙鐵加熱。45電 烙 鐵 夾 角 成 90 度 。6）焊接時，焊錫與電烙鐵接觸時間不要太長，以免焊錫過多或是造成漏錫；也不要過短，以免造成虛焊。1焊完時，焊錫最好呈圓滑的圓

11、錐狀，而且還要有金屬光澤354.5v5.5v無焊接短路，然后通電。確保萬無一失！軟件設(shè)計一般來說，單片機不像其他專業(yè)樂器那樣能奏出多種音色的聲音，即不包含相應(yīng)幅度的諧振頻率。單片機演奏的音樂基本都是單音頻率。因此單片機演奏音樂比較簡單，只需能清楚“音調(diào)”和“節(jié)拍”兩個概念即可。音調(diào)表示一個音符唱多高的頻率。節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。I/O法來實現(xiàn)控制一個音符唱多長的時間，從而構(gòu)成一首完整的音樂。音調(diào)主要由聲音的頻率決定。對一定強度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨響度增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨響度增加而上升。音調(diào)的高低還與發(fā)聲體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因為發(fā)聲體的結(jié)

12、構(gòu)影響了聲音的頻 率大體上赫茲以下的低頻純音的音調(diào)隨響度的增加而下降茲以上高頻純音的音調(diào)隨響度的增加而上升。CAF=440HZ， 其余音均與其進行比較。F1F2F2=2*F1F2F112，23頻程，在音樂學(xué)中稱它相差一個八度音。在一個八度內(nèi)，有 12人耳的聽覺效果，這 12 個音階的分度基本上是以對數(shù)的關(guān)系來劃分的。只要知道 12 個音符的音高，也就是其基本頻率，就可以根據(jù)音符之間的倍頻關(guān)系得到其他音符的基本音調(diào)頻率3。AF=440HZ，其對應(yīng)的周期為：T=1/F=1/440=2272us 因此需要在單片機 I/O 端口輸出周期為 T=2272ust=T/2=2272/2=1136us1136

13、us1，f，則定時器的預(yù)置初始值有以下公式來確定：Temp = 65536-(50000/CurrentFre)*10/(12000000/SYSTEM_OSC)TH = Temp TL = Temp 總結(jié)本次單片機課程設(shè)計，在老師布置課題并講解了基本原理后，一個星期以來我查閱了許多有關(guān)此設(shè)計的資料，并通過與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，以及向老師請教等方式，最終基本完成了此次課程設(shè)計。通過對簡易電子琴的設(shè)計，認(rèn)識到了“理論聯(lián)系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設(shè)計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用的真諦。

14、也明白老師為什么要求我們做好這個課程設(shè)計的原因。他是為了教會我們?nèi)绾芜\用所學(xué)的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。在整個設(shè)計到電路的焊接以及調(diào)試過程中，我個人感覺調(diào)試部分是最難的，因為你理論算的值在實際當(dāng)中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。而參數(shù)的調(diào)試是一個經(jīng)驗的積累過程，沒有經(jīng)驗是不可能在短時間內(nèi)將其完成的。這次電子課程設(shè)計，讓我對以前所學(xué)的電子電路知識既是鞏固又是發(fā)展， 進一步理解并加深了對所學(xué)的模擬及數(shù)字電子技術(shù)的認(rèn)識。學(xué)會了在實踐中運用理論，用理論來指導(dǎo)實踐，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實際的正確設(shè)計思想。通過對課題的設(shè)計，訓(xùn)練了運用所學(xué)的理論知識去思考問題

15、并聯(lián)系理論實際解決問題的能力，提高了邏輯思維的能力?？傊?，通過這次電子課程設(shè)計，培養(yǎng)了實際運用理論的能力，懂得理論聯(lián)系實際去處理問題，也培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神，為以后更好的學(xué)習(xí)和工作打下了結(jié)實的基礎(chǔ)，對于我們來說是一次難得的實踐機遇，也是一個寶貴的精神財富。參考文獻1李學(xué)龍.使用單片機控制的智能遙控電風(fēng)扇控制器J. 電子電路制作, 2003,9:1315.2藍(lán)厚榮.單片機的PWM 控制技術(shù)J. 工業(yè)控制計算機, 2010,23(3):97983郭天祥.新概念 51 單片機C 語言教程M. 北京：電子工業(yè)出版社.2009.3423444胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)（第2 版.2004.4977.

16、胡全. 51J . 信息技術(shù)，2009,13:2526馬云峰. 單片機與數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的接口設(shè)計J. 計算機測量與控制,2007,10(4)：278280附錄 1：總體電路原理圖附錄 2：元器件清單序號名稱型號規(guī)格數(shù)量1單片機STC89C5212萬用板7*913三極管805024小喇叭8 歐15電阻30 歐16電阻10K27按鍵開關(guān)小型88LED 燈紅色89電阻2.2K810腳座40111電容10 皮法112電容30pF213排阻10K114導(dǎo)線若干附錄 3：程序#include/#define uint unsigned int#define uchar unsigned

17、char/宏定義sbit speaker=P14;/喇叭引腳定義uchar a,b;/聲明兩個無符號字符型變量，用于定時器初值的賦值void check_key()/按鍵函數(shù)P3=0 xff;/先賦給P3 組口高電平switch(P3)/當(dāng)有按鍵按下，P3 口的狀態(tài)就會改變case 0 xfe:P2=0 x7f;a=0 xfb;b=0 xe9;EA=1;break;/口狀態(tài)就是，也就是0 xfe，就執(zhí)行后面的P2 口顯示數(shù)字 1統(tǒng)總開關(guān)case 0 xfd:P2=0 xbf;a=0 xfc;b=0 x5c;EA=1;break;/case 0 xfb:P2=0 xdf;a=0 xfc;b=0 xc1;EA=1;break;case 0 xf7:P2=0 xef;a=0 xfc;b=0 xef;EA=1;break;/P2 組為發(fā)光二極管組case 0 xef:P2=0 xf7;a=0 xfd;b=0 x45;EA=1;break;/注意：EA 不能改為case 0 xdf:P2=0 xfb;a=0 xfd;b=0 x92;EA=1;break;case 0 xbf:P2=0 xfd;a=0 xfd;b=0 xd0;EA=1;break; case 0 x7f:P2=0 xfe;a=0 xfd;b=0 xee;EA=1;break;default:E