8键电子琴设计_8按钮电子琴设计

2020-02-28 其他范文下载本文

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一．摘要-----4 二．方案设计------------------------------5 1.方案一------5 2.方案二-----5 3.方案对比--5 三．系统硬件设计------------------------5 1.电子琴所用引脚------------------------6 四．系统原理图----------------------------7 1.复位电路--7 2.振荡电路--7 3.音频功放部分设计---------------------7 4.电路仿真图-----------------------------8 五．仿真程序设计-----------------------9 六．实验总结-----------------------------10 1.该系统实现的功能---------------------10 2.实验心得体会---------------------------10 2

一．摘要

本实验的目的是设计一个8键电子琴，它能够用喇叭发1、2、3、4、5、6、7、8,并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止,.中间再按别的键则发另一音调的声音。通过按键盘输入功能，,按键同时对应指示灯点亮，按键结束，指示灯熄灭。本系统采用AT89C51完成全部功能，T89C51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。它通过单片机得到不同的频率来得到相应的音阶，奏出完整的曲子。该系统硬件单路由AT89C51单片机、键盘电路、LM386音频功放电路、扩展电路及扬声器发生组组成。该系统驱动程序由主程序，发声程序以及延时程序构成。

关键字：AT891；程序3

二．方案设计

1.方案一：采用CPLD外接扬声器、键盘、数码管等。

8个译码输出显示的数码管，以显示目标芯片的32 位输出信号，且8个发光管也能显示目标器件的8位输出信号。时钟为50MHz，输出接扬声器。

具体过程：主系统可由两个模块组成：当系统检测到有按键按下时，对应音符的频率由模块1获得，这是一个数控分频器。由其clk端输入一具有较高频率的信号，分频后输出。

音符的持续时间须根据乐曲的速度及每个音符的节拍数决定，模块2的功能是为模块1提供决定所发音的分频预置值，而此数在模块1输入口停留的时间即为此音符的节拍值。

2.方案二：采用单片机外接扬声器、键盘、数码管等。

具体过程：当系统扫描到键盘上有键子被按下，则快速检测出是那一个键子，然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启用中断系统，前面键的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音。

3.方案对比

对比两套方案各有优缺点，方案一采用CPLD，工作速度快，系统稳定，效果好，但是其价格昂贵；而方案二在设计这样小型电子系统方面，无论是效果还是工作速度与方案一都相差不大，而且价格较为便宜。因此，选择方案二即单片机加外设的方式设计该系统较好。

三．系统硬件设计

单片机4

1.电子琴所用管脚说明

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能

P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）5

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

四．电路原理图

1.振荡器电路

振荡器电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在为达到振荡周期是12MHZ的要求，这里要采用12MHZ的晶振，另外有两个22P的独石电容，两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。具体连接图如图5所示: 6

2.系统复位电路的设计

智能系统一般应有手动或上电复位电路。复位电路的实现通常有两种方式：RC复位电路和专用µＰ监控电路。

本次课程设计采用了上电按钮电平复位电路，如图4

3.音频功放部分设计

音频功放部分可用一片LM386来对信号进行放大在输入扬声器发声。

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。下图为LM386芯片引脚图：

4.电路仿真图7

该系统硬件单路由AT89C51单片机、键盘电路、LM386音频功放电路、扩展电路及扬声器发生组组成。

具体原理图如下：

五．仿真程序设计

该系统驱动程序由主程序，发声程序以及延时程序构成。

程序：

#include //包含reg51.h文件 Sbit speaker=P3^0;//声明喇叭位置 Sbit led=P1;

//声明指示灯位置 Unsigned char keys;

//声明变量 /*声明音阶数组--Do Re Mi Fa So La Si Do# */ unsigned char freq[]={108,102,91,86,77,68,61,57};void sound(unsigned char);//声明发声函数8

void delay(unsigned char);//声明延迟函数 //===================主程序=======================// main()

//主程序开始 {P2=0xff;