电子琴

湖南工程学院应用技术学院课程设计课程名称单片机原理与应用课题名称电子琴专业电气工程及其自动化班级学号姓名指导教师寻大勇2014年6月5日等级:湖南工程学院应用技术学院课程设计任务书课程名称：单片机原理与应用题目：电子琴专业班级：学生姓名：学号：指导老师：寻大勇审批：任务书下达日期2014年5月26日任务完成日期2014年6月5日设计内容与设计要求设计内容：本课题以单片机为核心，设计和制作一个电子琴。要求由4X4组成16个按钮矩阵，设计成16个音，可随意弹奏想要表达的音乐。设计要求：1.设计方案要合理、正确；2.系统硬件设计；3.完成必要元器件选择；4.系统软件设计及调试；5.写出设计报告。主要设计条件1.MCS-51单片机实验操作台1台；2.PC机及单片机调试软件；3.单片机应用系统板1套；4.制作工具1套；5.系统设计所需的元器件。说明书格式1.封面2.课程设计任务书3.目录4.系统总体方案设计5.系统硬件设计6.软件设计（包括流程图）7.系统的安装调试说明8.总结9.参考文献10.附录11.课程设计成绩评分表。进度安排第一周星期一、上午：布置课题任务，课题介绍及讲课。下午：借阅有关资料，总体方案讨论。星期二、确定总体方案，学习与设计相关内容。星期三、各部分方案设计。星期四、各部分设计。星期五、设计及上机调试。第二周星期一：设计及上机调试。星期二：调试，中期检查。星期三：调试、写说明书。星期四--星期五上午：写说明书、完成电子版并打印成稿。星期五下午：答辩。参考文献1.《单片机原理与应用》王迎旭等编机械工业出版社2.《51系列单片机设计实例》楼然苗等编北京航空航天大学出版社3.《计算机硬件技术基础实验教程》黄勤等编重庆大学出版社4.《微型计算机接口技术及应用》刘乐善主编华中科技大学出版社5.《单片微型计算机原理及接口技术》陈光东等华中科技大学出版社目录1系统概述..........................................................................................................11.1课程设计的目的和意义.......................................................................11.2本系统主要研究内容..........................................................................21.3本系统主要研究目标..........................................................................21.4主要芯片简介.......................................................................................22方案论证........................................................................................................32.1控制模块选择方案..............................................................................32.2按键模块选择方案..............................................................................33方案的实现....................................................................................................43.1系统实现的具体措施...........................................................................43.2系统硬件设计.......................................................................................53.2.1系统硬件总体设计..................................................................53.2.2子系统（模块）一...................................................................63.2.3子系统（模块）二...................................................................73.2.4子系统（模块）三..................................................................83.3系统软件设计.............................................................................103.3.1系统软件总体设计.................................................................103.3.2子程序（模块）一：LED显示..............................................103.3.3子程序（模块）二:扬声器...................................................113.3.4子程序（模块）三：矩阵键盘.............................................134系统调试..............................................................................................134.1Proteus简介....................................................................................134.2keil简介..........................................................................................144.3Proteus和Keil的联调...................................................................155设计心得......................................................................................................17附录1：.............................................................................................................1911系统概述1.1课程设计的目的和意义单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本文主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。本系统是简易电子琴的设计，按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示当前按键，扬声器播放器对应的音符。通过设计本系统可了解单片机的基本功能。对单片机的了解有一个小的飞跃。21.2本系统主要研究内容本系统设计制作一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计。（1）键盘矩阵识别。即矩阵扫描，显示当前按键。（2）不同频率音符播放。可以通过按键控制16种发音。1.3本系统主要研究目标本系统的设计是为了实现按下矩阵键盘中的按键会使数码管显示当前按键，扬声器播放对应音符的目标。1.4主要芯片简介AT89C51简介AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51具有如下特点：40个引脚（引脚图如图1-2所示），4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），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。3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。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。2方案论证2.1控制模块选择方案采用AT89C51单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到4K，使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。AT89C51单片机设计微型电子琴的方法，仅需AT89C51最小系统，扩展一组矩阵键盘，再接一组发光二极管用来指示电子琴的工作状态。2.2按键模块选择方案传统电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低SO到高DO等11音。该设计有16个按钮矩阵，设计成16个音，可以实现音阶在低音4---高音5之间。比传统音阶范围大，弹奏效果好。43方案的实现3.1系统实现的具体措施键盘接口必须具有的4个基本功能：（1）去抖动:每个按键在按下或松开时，都会产生短时间的抖动。抖动的持续时间与键的质量相关，一般为5—20mm。所谓抖动是指在识别被按键是必须避开抖动状态，只有处在稳定接通或稳定断开状态才能保证识别正确无误。去抖问题可通过软件延时或硬件电路解决。（2）防串键：防串键是为了解决多个键同时按下或者前一按键没有释放又有新的按键按下时产生的问题。常用的方法有双键锁定和N键轮回两种方法。双键锁定，是当有两个或两个以上的按键按下时，只把最后释放的键当作有效键并产生相应的键码。N键轮回，是当检测到有多个键被按下时，能根据发现它们的顺序依次产生相应键的键码。（3）被按键识别：如何识别被按键是接口解决的主要问题，一般可通过软硬结合的方法完成。常用的方法有行扫描法和线反转法两种。行扫描法的基本思想是