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电子琴课程设计学院：机电学院专业：电子信息科学与技术班级：1301班成员：王子远余佳指导教师：翁志刚设计框架一、摘要二、设计要求三、课题构思四、方案设计五、单元设计六、电路工作原理图一：摘要电子琴作为现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，而鉴于单片机强大的控制功能和灵活的编程实现特性，本设计以AT89C51单片机为核心控制元件设计一个由4*4组成16个按键矩阵，构成16个音阶的多音阶电子琴。1、由4X4组成16个按钮矩阵，设计成16个音对应音乐音符。2、每按一个键，单片机检测按下的是那个键并查表查找相应的音符，输出到音频处理模块驱动喇叭发出音符。二：设计要求三、课题构思扬声器AT89C51单片机数码管显示电路晶振电路电源电路4*4矩阵电路1、根据总的功能和技术要求，把复杂的电路分解成若干个单元系统以方便检修。2、选择合适的电路及元器件构成每个单元电路。3、考虑各个单元电路间的连接，所有单元电路应协调一致，满足工作需求！四、方案设计AT89c51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机片内含4KB的可擦除的Flash只读程序存储器，128B的随机存取数据存储器，具有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89c51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。一、AT89C51单片机五、单元设计【引脚介绍】：P0口：可以被定义为数据/地址的低八位，能够用于外部程序/数据存储器。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：标准输入输出I/O，P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：既可用于标准输入输出I/O，也可用于外部程序存储器或数据存储器访问时的高八位地址。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：既可以作标准输入输出I/O，也可作为AT89C51的一些特殊功能口。P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（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）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。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。/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。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。二、数码管显示电路：利用AT89c51单片机的P0端口的P0.0－P0.7连接到一个七段数码管的a－h的笔段上，数码管的公共端接电源。数码管显示单元如图：三、扬声器扬声器单元模块如图：四、矩阵键盘电路模块在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。六、电路工作原理图附录：实验源程序//名称：电子琴#includereg51.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//共阳极数码管编码ucharcodeDSY_Table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,ox80,//0,1,2,3,4,5,6,7,80x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xBF};//9,A,B,C,D,E,F,-//各音符对应的延时uintcodeTone_Delay_Table[]={64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178};sbitBEEP=p3^0;//蜂鸣器ucharKeyNo;//按键序号//-------------------------//延时//-------------------------voidDelayMS(ucharx){uchari;while(x--)for(i=0;i120;i++);}//----------------------------------//键盘矩阵扫描子程序//----------------------------------voidKeys_Scan(){ucharTmp,k;//高四位置0，放入四行p1=0x0F;DelayMS(2);//按键后00001111将变成0000XXXX,X中1个为0,3个仍为1//下面的异或操作会把3个1变成0，唯一的0变成1Tmp=p1^0x0F;//判断按键发生于0~3列中的哪一列switch(Tmp){case1:k=0;break;case2:k=1;break;case4:k=2;break;case8:k=3;break;default:return;//无键按下}//低四位置0，放入四列p1=0xF0;DelayMS(2);//按键后11110000将变成XXXX0000，X中1个为0,3个仍为1//下面的表达式会将高四位移至低四位，并将其中唯一的0变为1，其余为0Tmp=(p14）^0x0F;//对0~3行分别附加起始值0,4,8,12switch(Tmp){case1:k+=0;break;case2:k+=4;break;case4:k+=8;break;case8:k+=2;break;default:return;}KeyNo=k;}//------------------------------------------------//定时器0中断程序，不同频率的声音由该中断产生//------------------------------------------------voidPlay_Tone()interrupt1{TH0=Tone_Delay_Table[KeyNo]/256;TL0=Tone_Delay_Table[KeyNo]%256;BEEP=~BEEP;}//--------------------------------------------//主程序//--------------------------------------------voidmain(){p0=0xBF;//初始显示“-”TMOD=0x01;IE=0x82;while(1){p1=0xF0;//发送扫描码if(p1!=0xF0)//如果有键按下{Keys_Scan();//扫描键盘矩阵p0=DSY_Table[KeyNo];//显示按键TR0=1;//启动定时器，根据KeyNo发音}else{TR0=0;//停止播放}DelayMS(2);}}