电子琴 课程设计报告_电子琴设计报告书

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单片机课程设计报告

题目：

电子琴

设计者1：

蓝 琴

负责任务：

硬件制作

专业班级/学号：

应用电子技术0906010136

设计者2：

罗炎华

负责任务：

软件编程

专业班级/学号：

应用电子技术0906010423

指导教师1：

陈玉琼

答辩时间：

2011-6-23

目录

一、选题的背景.......................................................................................................................3

选题的来源、意义和目的：...................................................................................................3 课题承担人员及分工说明：...................................................................................................3

二、课题总体设计说明...........................................................................................................31、总体开发计划和课题所达到的功能目标和技术指标：.................................................32、划课题总体设计方案，比较几个备选方案，确定最终方案.........................................3 系统功能框图...........................................................................................................................4

三、硬件设计说明...................................................................................................................41、硬件总体设计方案.............................................................................................................4

四、软件设计说明...................................................................................................................61、软件总体设计方案.............................................................................................................6

五、软硬件调试说明...............................................................................................................61、硬件性能测试.....................................................................................................................62、软件性能测试.....................................................................................................................7

六、课题开发总结...................................................................................................................71、课题的任务完成情况.........................................................................................................72、硬件宏观上的设计要点.....................................................................................................73、软件宏观上的设计要点.....................................................................................................7

七、用户操作说.......................................................................................................................7

八、参考资料...........................................................................................................................7

九、附件...................................................................................................................................81、硬件设计的总电路原理图、PCB版图............................................................................82、元器件清单（器件名称、型号、在原理图中的编号）...............................................103、硬件电路板外观图片、PROTEUS仿真效果图............................................................11 源程序代码.............................................................................................................................12

一、选题的背景

选题的来源、意义和目的：

选题来源：对定时器资源的使用——音乐盒的控制小组成员均对音乐盒有兴趣。选题意义：自学矩阵式按键。

选题目的：实现各按键对应音阶音频输出，数码管显示相应的音阶。

课题承担人员及分工说明：

罗炎华具有较强的逻辑能力，熟悉汇编语言。蓝琴据有较强的动手能力，熟悉电子元件

二、课题总体设计说明

1、总体开发计划和课题所达到的功能目标和技术指标：

5X5矩阵式按键，其中21个键控制21个音阶，4个按键控制点阵的显示，每个音阶音频输出通过功放放大，同时数码管显示音阶。

2、划课题总体设计方案，比较几个备选方案，确定最终方案

硬件：

方案一 ：将包含单片机控制，数码管显示，点阵显示，矩阵式按键，功 放模块的电路制作在一块PCB图上。

方案二：将单片机控制，数码管显示，点阵显示，矩阵式按键，功放各模 块分开制作，用杜邦先连接。

方案三：单片机控制模块采用单片机学习板，分有源模块和无源模块制作。因制PCB材料缺乏最终确定方案三

软件：

方案一：通过单片机控制，矩阵按键，来产生不同的音阶，后通过数码显示不同的音阶，还四个按键，来播放不同的音乐。

方案二：通过单片机控制，矩阵按键，来产生不同的音阶，后通过数码管显示不同的音阶，还四个按键，控制点阵，显示我们需要的信 最后确定工作方案二

系统功能框图

三、硬件设计说明

1、硬件总体设计方案

（1）硬件设计目标

单片机控制部分由51单片机学习板代替。数码管点阵显示，音频功放PCB板制作，按键面包板制作，为了资源的重复使用各模块分开制作。（2）硬件功能模块划分单片机控制

 数码管显示

查询相关资料了解4X数码管，74LS04的各引脚功能，按要求连接。本设计中用到的是共阳数码管，74LS04也可以用9012三极管代替。

 点阵显示

用数字或模拟万用表测量点阵，红表笔接一端，黑表笔接一端，有点亮的红表笔接的是行用数字表示，黑表笔接的是列用字母表示，测得结果如图示。按要求连接。

 矩阵按键

用数字或模拟万用表测量按键，红表笔接一端，黑表笔接一端，按下按键观察是否导通，选择能导通的两引脚按一定的规律连接。

 音频功放

这部分也可以用其他的功放电路代替，如TDA2030A。

3）主控芯片和关键元器件的选型、接口和连接方式定义 主控芯片：STC89C51RC 关键元件的选型：共阳4X数码管，74LS245,74LS04，8X8红色点阵GYXM-1538ASR 接口：P0.0-P0.4矩阵按键列口,P0.5音频输出P2.0-P2.4矩阵式按键行口，P2.5-P2.7数码管位选，P3口点阵列口，P1口数码管段选，点阵行口。

四、软件设计说明

1、软件总体设计方案

通过单片机控制，矩阵按键，来产生不同的音阶，后通过数码管显示不同的音阶，还四个按键，控制点阵，显示我们需要的信（1）软件设计目标 产生21个音阶

（2）软件功能模块划分

按键一个模块，产生音阶一个模块，数码管显示一个模块，点阵一个模块

2、软件设计

开始否判断有无键按下是判断是否为音阶按键否汉字显示按键是数码管显示其音阶号，并放出音阶点阵显示相应的按键是结束

五、软硬件调试说明

1、硬件性能测试

按下相应的按键蜂鸣器或功放放出相应的音阶，同时数码管显示相应的音阶数或点阵显示相应的汉字。

2、软件性能测试

按下按键，看是否发出相应的音阶的声音，同时看一下，数码管，显示的是否正确，按下22.23.24.25键看是否点阵有显示

六、课题开发总结

1、课题的任务完成情况：课题任务基本完成，与预期的大体符合。但作品性能有待提高，存在着噪音较大，反应时间较长，接线复杂，外观不完美的缺点。其优点是操作简单，形象直观。

2、硬件宏观上的设计要点： 设计要点在数码管显示，点阵显示，及音频功放，注意音频功放的散热问题，性能基本达到，但线路布局有待完善，点阵的移引脚有被烧坏导致不正常显示。

3、软件宏观上的设计要点：

按键扫描，同时要确定是那个按键按下，后发出相应的音阶，同时在数码管显示也要同步。编译工具：用Protues,仿真，来调试程序，必要时调用Debug存在:反映比较慢的问题

七、用户操作说

各模块上电后以上左面接线为标准，从右到左第一排按键分别为低音：1,2,3,4,5； 从右到左第二排按键分别为低音6,7中音：1,2,3；从右到左第三排按键分别为中音：4,5,6,7，高音：1；从右到左第四排各按键分别为高音：2,3,4,5,6；从左到右第四排各按键分别为高音：7，“大”字显示，“中”字显示，“小”字显示，“大，中，小”轮流显示。

八、参考资料

单片机初级教程 张迎新 等编著

百度图片：http://image.baidu.com

九、附件

1、硬件设计的总电路原理图、PCB版图

数码管显示

单片机控制

点阵显示

功放

按键

2、元器件清单（器件名称、型号、在原理图中的编号）

STC8951RC 单片机

1个 单片机插槽

1个 4X共阳数码管

1个 8X8红色点阵GYXM-1538ASR 1个 74LS245

1个 74LS04

1个 按键

50个 14脚插槽

1个 20脚插槽

1个 470欧姆点阵

8个 TDA2030A

1个 100UF电解电容

2个 0.1UF电容

2个 22 UF电解电容

1个 22K电阻

2个 N4001

2个 喇叭

1个

3、硬件电路板外观图片、PROTEUS仿真效果图

源程序代码

row equ 30h dot equ 31h org 00h ljmp key org 30h key: mov r0,#01h mov r2,#0feh mov r1,#00h mov r5,#60 start0: mov r7,#255 mov a,r2 mov p2,a jnb p0.0,start1 inc r0 jnb p0.1,start1 inc r0 jnb p0.2,start1 inc r0 jnb p0.3,start1 inc r0 jnb p0.4,start1 inc r0 rl a mov r2,a inc r1

cjne r1,#5,start0 sjmp key start1: jnb p0.0,$;在p0口时候对端口的判断

jnb p0.1,$ jnb p0.2,$ jnb p0.3,$ jnb p0.4,$ cjne r0,#16h,lp5 ljmp start5 lp5: cjne r0,#17h,lp6 ljmp start6 lp6: cjne r0,#18h,lp7 ljmp start7 lp7: cjne r0,#19h,lp4 ljmp start8 lp4: mov dptr,#tab mov a,r0 movc a,@a+dptr mov r3,a setb p0.5 acall del20 mov r3,a clr p0.5 mov r3,#5fh acall del20 djnz r7,start1 setb p0.5 mov a,r0;判断是否是低位

anl a,#0f8h cjne a,#0,lp1 ljmp start2 lp1: cjne r0,#0fh,lp3 ljmp start4 lp3: mov a,r0;判断是否是中位

anl a,#0f0h cjne a,#0,lp2 ljmp start3

lp2: mov a,r0;判断是否是高位

anl a,#0a0h cjne a,#0,start0 ljmp start4 start2: mov dptr,#table;低音的数码管显示

mov p1,#0bfh clr p2.6 clr p2.7 acall del20 mov p2,#0ffh mov a,r0 movc a,@a+dptr mov p1,a clr p2.5 acall del20 mov p2,#0ffh djnz r5,start2 ljmp key start3: mov dptr,#table mov p1,#0bfh clr p2.5 clr p2.7 acall del20 mov p2,#0ffh mov a,r0 subb a,#7 movc a,@a+dptr mov p1,a clr p2.6 acall del20 mov p2,#0ffh djnz r5,start3 ljmp key start4: mov dptr,#table mov p1,#0bfh clr p2.5 clr p2.6 acall del20 mov p2,#0ffh mov a,r0 subb a,#14 movc a,@a+dptr mov p1,a clr p2.7 acall del20 mov p2,#0ffh djnz r5,start4 ljmp key

start5: setb p0.5

;中音的数码管显示;高音的数码管显示14

mov r6,#050h m2: mov dptr,#mm mov row,#01h mov dot,#00h mov r7,#08h m1: mov r3,#050h mov a,row mov p1,a rl a mov row,a mov a,dot movc a,@a+dptr mov p3,a lcall del20 inc dot djnz r7,m1 djnz r6,m2 ljmp key start6: setb p0.5 mov r6,#050h q1: mov dptr,#qq mov row,#01h mov dot,#00h mov r7,#08h q2: mov r3,#050h mov a,row mov p1,a rl a mov row,a mov a,dot movc a,@a+dptr mov p3,a lcall del20 inc dot djnz r7,q2 djnz r6,q1 ljmp key start7: setb p0.5 mov r6,#050h ww1: mov dptr,#ww mov row,#01h mov dot,#00h mov r7,#08h ww2: mov r3,#050h

mov a,row mov p1,a rl a mov row,a mov a,dot movc a,@a+dptr mov p3,a lcall del20 inc dot djnz r7,ww2 djnz r6,ww1 ljmp key start8: setb p0.5 mov dptr,#ff mov r5,#3 hh: mov r6,#050h ff1:

mov row,#01h mov dot,#00h mov r7,#08h ff2: mov r3,#050h mov a,row mov p1,a rl a mov row,a mov a,dot movc a,@a+dptr mov p3,a lcall del20 inc dot djnz r7,ff2 djnz r6,ff1 mov a,dpl

add a,#8 mov dpl,a mov a,dph addc a,#0 mov dph,a djnz r5,hh ljmp key tab: db 5fh,55h,4ch,48h,40h,39h,33h,30h,2bh,26h,24h,20h,1ch,19h,18h,15h,13h,12h,10h,0eh,0dh db 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh table: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h

mm: db 0f7h,0f7h,80h,0f7h,0ebh,0ddh,0beh,0ffh qq: db 0ffh,0efh,0efh,1h,6dh,1h,0efh,0efh ww: db 0efh,0efh,0c7h,0abh,06dh,0efh,0e7h,0efh ff: db 0f7h,0f7h,80h,0f7h,0ebh,0ddh,0beh,0ffh db 0ffh,0efh,0efh,1h,6dh,1h,0efh,0efh db 0efh,0efh,0c7h,0abh,06dh,0efh,0e7h,0efh del20: mov r4,#05h del4:nop

djnz r4,del4 djnz r3,del20 ret end 17