基于51型单片机的电子琴设计说明

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1、 . . . 基于单片机的十六音键电子琴设计毕业设计（论文）任务书一、课题名称： 基于单片机的十六音键电子琴设计 二、主要技术指标：1. 通过十六位按键来读取不同的按键信号； 2. 通过查表指令读取按键所对应的时间基数；3. 通过中断来产生不同频率的周期方波信号，送扬声器发出声音。三、工作容和要求：1. 理解并确认毕业设计任务书；2. 撰写完成毕业设计开题报告并经指导老师审核通过；3. 学习并掌握51单片机电路的设计方法、数码管的使用要求；4. 学习PCB电路的设计要求和方法；5. 确定并完成方案论证；6. 通过PROTEUS软件进行仿真；7. 设计并绘制原理框图、电路原理图、PCB板图；8.

2、 选择元器件，编制元器件清单；9. 编写电路相关元件功能说明；10. 编写电路工作原理说明；11. 撰写毕业设计报告并整理装订。四、主要参考文献：1. 单片机原理、应用与PROTEUS仿真，靖武 周灵彬，2008.8 2. 朝青单片机原理与接口技术M：航天航空大学出版色，20013. 胡汉才单片机原理与其接口技术M：清华大学，20044. 百度文库，wenku.baidu./view/37ecc218964bcf84b9d57ba4.html学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论

3、文）题目基于单片机的十六音键电子琴设计一、 选题的背景和意义：随着电子技术的发展，电子技术与音乐的结合不断加深。由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭都能承受得了的经济投入。而且电子琴键盘操作直观易于掌握。这样对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普与率。二、 课题研究的主要容：1.通过51单片机实现对按键的读取并将所对应的声音送至扬声器；2.完成方案论证；3.完成在PROTEUS上的仿真；3.画出完整的电路原理图和PCB板

4、板图，编制元器件明细表。三、 主要研究（设计）方法论述： 通过市场调研和网络搜索，分析借鉴市场上已有产品，列出几种可行方案进行对比分析，最后选择一种确实可行的方案，即确定出系统框图、控制方式、电路形式等，同时学习并掌握PCB板图的设计要求和方法、数码管的使用要求，为单片机电路的整体设计提供保证。 通过PROTEUS软件对系统进行模拟仿真，对根据电路实际情况对模拟电路进行改进和完善。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 容2010.5.17-5.23（第一周）理解并确认毕业设计任务书，撰写完成毕业设计开题报告2010.5.24-5.30（第二周）完成调研与资料收集、整理2010.5.

5、31-6.6（第三周）设计方案与原理框图的确定2010.6.7-6.14（第四、五周）电路资料收集，单元电路设计2010.6.15-6.17（第五周）用PROTEUS软件进行仿真，并对电路进行改进、完善2010.6.18-6.23（第五周）PCB设计与资料整理2010.6.24-6.29（第六、七周）书写毕业设计报告2010.6.30-7.6（第七周）修改毕业设计报告并整理装订五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日目 录摘要Abstract第1章 前言.1第2章 方案论证.22.1 控制模块选择方案.22.2按键选择方案.2第3章 系统硬件设计与

6、说明.33.1系统组成与总体框图.33.2元件简介.33.2.1 AT89S52.33.2.2 LM386.53.2.3 LED数码管.73.3显示电路.83.4 各功能模块原理图.93.4.1 AT89S52模块电路原理图.93.4.2键盘扫描模块电路原理图.103.4.3数码管显示模块电路原理图.103.4.4音频处理模块电路原理图.113.4.5电源模块电路原理图.11第4章 系统软件设计.124.1音乐相关知识.124.2如何用单片机实现音乐的节拍.124.3如何用单片机产生音频脉冲.124.4系统总体功能流程图.13第5章 电路仿真.175.1 ISIS软件介绍.175.2 仿真图.

7、175.3 仿真图介绍.18第6章 PCB印制板制作.19 6.1 印制板制作的要求.196.2印制电路板图.19第7章 系统调试.207.1软件仿真调试.207.2软件调试.20第8章 调试结论.21第9章 参考文献答辞附录1：元器件清单附录2：主要电路原理图 附录3：程序摘 要微型电子琴的设计以AT89S52单片机作为系统的核心控制部分，通过制作硬件电路和软件的设计编写，然后进行软硬件的调试运行，最终达到设计电路的乐器演奏、点歌、存储与显示功能。设计中应用中断系统和定时/计数原理控制演奏器发声，对音乐发生所必须确定的音符和节拍分别用程序语言实现。可以用它来弹奏和播放乐曲。特点是设计思路简单

8、、清晰，成本低。关键词：单片机 电子琴 AT89S52AbstractThe design takes 89S52 MCU as the core of systems control section . In order to achieve the effect of the circuit that performancing the musical instrument， requesting a song， the function of the memory and demonstration， we can carry on software and hardwares debu

9、gging through manufacturing hardware circuit and compiling the softwares design . The design applies the principle of the interruption system and fixed time/the counting to performance sound production， and according to the program language to realize the separation of the note and time at the same

10、time. We can use it to play with the broadcast music. And the best advantage is this design is simply and clear .Key words: MCU electronicorgan AT89S5227 / 68第1章 前言1.1 系统开发背景随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴

11、的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以与音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。鉴于传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k16”键演奏从低So到高DO等16个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。1.2 系统开发意义该设计具有以下优点：(1)可以随意弹奏想要表达的音乐；(2)制作简单，成本低。1.3 设计目标由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以与简单易操作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下：1、经济可行性：所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于毕业设计是没有项目资金，没有开发经费，因此在经济上必须能够承受，比较理想化的项目对于我们毕业设计来说是不可行的。通过

12、分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。2、技术可行性：技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。综上所述，本系统设计目标已经明确，在经济与技术上均可行，因此本系统的开发是完全可行的。第2章 方案论证2.1 控制模块选择方案方案一：用可控硅制作电子琴。将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、电容组成驰振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。方案二： 采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能，因此A

13、tmel公司已经停产在市面上已经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。方案三：采用AT89S52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，它的部程序存储空间达到8K，使软件设计有足够的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。 鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三 2.2 按键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。比传统音阶围大，弹奏效果好。第3章 系统硬件设计与说明3.1系统组成与总体框图硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选

14、择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。该设计要实现一种由单片机控制的电子琴，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。本例使用国家半导体公司的低压音频功率

15、放大器LM386来实现音频功放电路。键盘扫描AT89S52数码管显示扬声器播放音乐电源部分图3-1 系统结构图3.2元件简介3.2.1 AT89S52功能特性：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节R

16、AM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片晶振与时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。主要性能：与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双

17、工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。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，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输

18、出电流，这是由于部上拉的缘故。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个带部上拉电阻

19、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：管脚备选功能: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）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

20、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，

21、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），不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。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与部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.2.2 LM386LM386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，电压增益置为20。但在1脚和8

22、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。输入端以地为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是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。增益增益负端输入正端输入地旁路输出LM386电源图3-2 LM386的封装形式特性(Features):(1)静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电；(2)工作电压围宽，4-12V or 5-18V；(

23、3)外围元件少；(4)电压增益可调，20-200；(5)低失真度。其典型电路如下图：图3-3放大器增益=20（最少器件）图3-4放大器增益=50 图3-5低频提升放大器3.2.3 LED数码管本次毕业设计的显示电路采用LED数码管显示，LED（Light-Emitting Diode）是一种外加电压从而流过电流并发出可见光的器件。LED是属于电流控制器件，使用时必须加限流电阻。LED有单个LED和八段LED之分，也有共阴和共阳两种。常用的七段显示器的结构如图下图所示。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器(如图b所示)，阴极连在一起的称为共阴极显示器(如图c所示)。1位显示器由八个发光二极

24、管组成，其中七个发光二极管ag控制七个笔画（段）的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少，字符的开头有些失真，但控制简单，使用方便。此外，要画出电路图，首先还要搞清楚他的引脚图的分布，在了解了正确的引脚图后才能进行正确的字型段码编码。才能显示出正确的数字来。（a）外形 （b）共阳极 (C)共阴极图3-6 数码管引脚3.3显示电路本次毕业设计的显示电路采用LED数码管显示，由于 LED是属于电流控制器件，使用时必须加限流电阻。通过单片机查表得出数码管显示编码，传送给数码管显示，以此来实现按键与显示程序的一致性。3.4 各功能模块原理图3.4.1 AT89S5

25、2模块电路原理图单片机主程序模块通过对键盘扫描程序信号的读取，在通过对应的表，取出数码管显示编码和定时器初始值以产生不同的声音信号。在这一过程中，对数码管编码是直接赋值，对声音信号则是通过中断程序进行控制。图3-7 AT89S52模块电路原理图3.4.2键盘扫描模块电路原理图对键盘扫描电路的扫描方式有行扫描法和线反转法，在此次程序编写中，采用行扫描法，通过在p20p23上循环送出0扫描信号，p24p27输入按键上的高低电平信息给单片机，经处理程序，判断出是哪个开关按下，并送主程序以实现不同功能。图3-8 键盘扫描模块电路原理图3.4.3数码管显示模块电路原理图数码管显示模块核心是共阳级数码管，

26、通过来自单片机I/O口的电平高低来点亮和熄灭数码管上的发光二极管，通过单片机送来的数码管显示编码可以在数码管上显示数字和字符，使应用人员可以很容易的理解按键按下所对应的音符。图3-9 数码管显示模块电路原理图3.4.4音频处理模块电路原理图由于单片机驱动能力不够，在处理音符信号时，需加功率放大装置，因LM386芯片具有低功耗、高增益的特点，这合适单片机低功耗输出，所以加装LM386音频信号放大器对信号进行放大。图3-10 音频处理模块电路原理图3.4.5电源模块电路原理图由于本次设计的芯片的工作电压都为5V，为了排除因为电压不稳定或者不准确影响电路的工作和软件的调试，本次设计单独用LM7805

27、设计了一个输出5V的电压的电路，如图3-11所示,其中J0为一变压器插排接口，输出电压在7.5V，为交流电压，经过整流桥进行整流，电容滤波，再经过LM7805稳压后，得到本次设计所需的5V直流电源。图3-11 电源模块电路原理图第4章 系统软件设计本软件设计关键是要实现一种由单片机控制的简单音乐发生器，它由16个音节组成的的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。4.1音乐相关知识乐音听起来有的高，有的低，这就叫音高，音高是由发音物体振动频率的高低决定的，频率高声音就高，频率低，声音就低，不同音调的乐音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，

28、这7个字母就是乐音的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名。音持续时间的长短即时值，一般用拍数表示，休止符表示暂停发音。一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。4.2如何用单片机实现音乐的节拍除了音符以外，节拍也是音乐的关键组成部分。节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机系统中可以用延时来实现，如果1/4拍的延时是0.4秒，则1拍的延时是1.6秒，只要知道1/4拍的延时时间，其余的节拍延时时间就是它的陪数。如果单片机要自己播放音乐，那么必须在程序设计中

29、考虑到节拍的设置，由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）具体如下表：表4-1 音乐节拍表曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125ms调4/462ms调3/4187ms调3/494ms调2/4250ms调2/4125ms4.3如何用单片机产生音频脉冲了解音乐的一些基本知识后可知，产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐，对于单片机而言，产生不同频率有脉冲非常方便，可以利用它的定时/计数器来产生这样的方波频率信号，因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频

30、率，以与单片机定时计数的关系。在本实验中，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号，在此情况下，C调的各音符频率与计数值T的对照如下表：表4-2 音符频率与计数值T的对照表音符频率（HZ）计数值（T值）音符频率（HZ）计数值（T值）低1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763737中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83194934#2RE#31163928中6LA88064968低3MI33064021#6LA#93264994低4FA34964103中7SI968

31、65030#4FA#37064185低1DO104665058低SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#6LA#46664463高3MI131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#149065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764633#5SO#166165235#2RE#62264884高6LA176065252中3MI65964732#6LA#186565268中4FA6986482

32、0高7SI196765283T的值决定了TH0和TL0的值，其关系为：TH0=T/256，TL0=T%2564.4系统总体功能流程图N定时器初始化数码管显示0主程序开始循环检测按键Y数码管显示扬声器出声 图4-1 主程序框图 按键子程序流程图如下：K1键按下K2键按下K3键按下K4键按下K5键按下K6键按下K7键按下数码管显示3.，并播放mi的低音数码管显示4.，并播放fa的低音数码管显示5.，并播放so的低音K8键按下数码管显示6.，并播放la的低音数码管显示7.，并播放si的低音数码管显示1，并播放do的中音数码管显示2，并播放re的中音数码管显示3，并播放mi的高阶中音K9键按下K10键

33、按下K11键按下K12键按下K13键按下K14键按下K15键按下数码管显示4并播放fa的中音数码管显示5并播放so的中音数码管显示6，并播放la的中音K16键按下数码管显示7，并播放si的中音数码管显示A，并播放do的高音数码管显示B，并播放re的高音数码管显示C，并播放mi的高音数码管显示D，并播放fa的高阶高音图4-2 键盘子程序第5章 电路仿真5.1 ISIS软件介绍Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。该软件的特点是：(1)实现了单片机仿真和SPICE电路仿

34、真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机与其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。(2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以与各种外围芯片。(3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Kei

35、l C51 uVision2等软件。(4)具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。本章介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作。5.2仿真图介绍单片机：P0 口对应数码管编码输出端； P1.0 口做音乐信号输出端； P2 口做键盘扫描部分输入输出端。键盘扫描：将16位开关通过矩阵连接，接出来四端接输入口（P0.4P0.7）用于键盘情况的输入，另外四端接输出口（P0.0P0.3）用于给键盘扫描信号。数码管显示：在使用时一要接上拉电阻（这是有单片机P0口的物理特性决定的），二是要加限流电阻以使流进单片机的小于单片机所能承受

36、的电流。音乐处理：LM386将单片机P1.0口送过来的信号进行20倍的功率放大并送扬声器进行音乐的播出。5.3 仿真图图5.1 仿真图第6章 PCB印制板制作6.1 印制板制作的要求（1）电源线、地线应各设置一条总线；（2）线宽尽可能的宽；（3）应减少软线跳线的使用；（4）元器件排版要均匀，按模块排版，防止各模块信号干扰；（5）铜箔线不可以产生锐角。6.2 印制电路板图图 6-1 主控电路PCB板图图6-2 输入按键电路PCB板图第7章 系统调试电路调试是整个系统功能否实现的关键步骤，我们将整个调试过程分为三大部分：硬件调试、软件调试和综合调试。7.1软件仿真调试软件仿真调试主要是针对单片机部

37、分进行调试。在软件运行前，先确保电路中连线正确，这一工作是整个调试工作的第一步，也是非常重要的一个步骤。在这部分调试中主要通过目测，用来完成检测电路中是否存在断路或者短路情况等。在确保软件仿真电路正常，无异常情况(断路或短路)方可进行软件运行，在本次设计中，软件运行主要是测试单片机键盘控制部分、数码管点亮部分、和音频功放电路调试。1、数码管LED电路调试：软件运行，随机按下按钮可以看到数码管显示数字；2、单片机键盘控制部分调试：软件运行，随机按动键盘可以发现各个按键对应的音正确。7.2 软件调试调试主要方法和技巧：通常一个调试程序应该具备至少四种性能：跟踪、断点、查看变量、更改数值。整个程序是

38、一个主程序调用各个子程序实现功能的过程，要使主程序和整个程序都能平稳运行，各个模块的子程序的正确与平稳运行必不可少，所以在软件调试的最初阶段就是把各个子程序模块进行分别调试。第8章 调试结论通过各方面努力，本次毕业设计任务完成，系统部分功能已实现。可以随意演奏一首喜欢的曲子，并可以显示在数码管上。基本达到预定的效果。毕业设计是专科学习阶段一次非常难得的理论与实践相结合的机会，通过这次系统的项目设计提高了我运用所学的专业基础知识来解决面临实际问题的能力，同时也提高了我查阅各种文献资料、设计手册、设计规以与软件编程排版的水平。第9章 参考文献1 鑫，亮，齐兆群数字电路设计M机械工业，2005年6月

39、第一版2 家健，柏荣，汪志锋单片机原理与应用技术M高等教育3 朝青单片机原理与接口技术M：航天航空大学出版色，20014 胡汉才单片机原理与其接口技术M：清华大学，20045 靖武，周灵彬单片机原理、应用与PROTEUS仿真，20088 6 百度文库，wenku.baidu./view/37ecc218964bcf84b9d57ba4.html附录1：元器件清单名称参数数量备注排阻8*4702RP1,RP2插排SIP23J0,J1,J3SIP82J4,J5键盘直键开关16K1-K16电容CC1-3V-30pf2C21,C22CL10-3V-0.0047u1C33CC1-3V-0.1u3C12,

40、C13,C31CD11-6.3V-10u1C32CD11-25V-470u3C11,C14,C23电阻RT-0.125-b-4701R32RT-0.125-b-1K2R11,R21RT-0.125-b-10K1R31晶振11.05926MHz1Y21扬声器驻极体电容式1数码管DIP101DPY附录2：主要电路原理图：附录三：程序文件 ORG 0000H ;初始位置00HJMP STARET ;跳到主程序ORG 000BH ;定时器0中断起始单元JMP TIME0 ;跳到中断程序STARET: MOV TMOD,#00000001B;设定工作方式为1MOV IE, #10000010B ;开中断

41、允许SETB TR0L1: CALL KEY ;调用键盘扫描程序CLR EA ;关中断总允许 F0,L1 ;查询键盘按下标志MOV A,22H ;将键盘码送单元AMOV DPTR,#TABLE1MOVC A,A+DPTR ;将查询的数码管显示码送AMOV P0,A ;将数码管显示码送数码管MOV A,22H ;将键盘码送单元A RL A ;数据倍乘MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTR;将声音编码送AMOV TH0,A;将声音编码高位给TH0MOV 21H,A;送声音编码给21H单元储存MOV A,22HRL AINC AMOVC A,A+DPTR;取声音编码地位给AMOV

42、TL0,A;将声音编码送TL0MOV 20H,A;将声音编码低位送20H储存L2: CALL KEY;调用江畔扫描程序SETB EA;开断总允许 F0,L1;查询键盘按下标志JMP L2 ;没有转L2循环/*键盘扫描程序*/KEY: SETB F0 ;键盘按下标志至1MOV R3,#0F7H;R3送扫描码 MOV R1,#00H;R1初始为0L3: MOV A,R3;将扫描码送AMOV P2,A将扫描码送P2扫描MOV A,P2;读取键盘状态SETB C;进位至1MOV R5,#04H;将4给R5单元，用于行扫描L4: RLC A JNC KEYIN;有键按下跳到KEYININC R1;无键按

43、下R1加1DJNZ R5,L4;判断一行有没有判断完毕MOV A,R3;扫描完毕后，再次送扫描码给ASETB C;进位置1RRC A;对A进行右移MOV R3 ,A ;送新的扫描码给R3JC L3 ;判断是否扫描完毕，是则循环RET;返回主程序KEYIN: MOV 22H,R1;将键盘码送22H储存CLR F0;对键盘按下标志清0RET;返回主程序TIME0: PUSH ACC;将A压入堆栈PUSH PSW;将PSW压入堆栈MOV TL0,20H;将声音编码低位送TL0MOV TH0,21H;将声音编码高位送TH0CPL P1.0;对输出口声音信号取反POP PSW;.从堆栈还原PSWPOP

44、ACC;从堆栈还原ACCRETI;中断返回/*音符编码*/TABLE: DW 64021,64103,64260,64400DW 64524,64580,64684,64777DW 64820,64898,64968,65030DW 65058,65110,65157,65178/*共阳极数码编码*/TABLE1: DB 0CH,98H,48H,40H,1EH DB 9FH,25H,0DH,99H,49H,41H,1FHDB 11H,01H,63H,03HEND毕业设计（论文）成绩评定表一、指导教师评分表（总分为70分）序 号考 核 项 目满 分评 分1工作态度与纪律102调研论证103外文翻

45、译54设计（论文）报告文字质量105技术水平与实际能力156基础理论、专业知识与成果价值157思想与方法创新5合计70指导教师综合评语： 指导教师签名： 年 月 日 二、答辩小组评分表（总分为30分）序 号考 核 项 目满 分评 分1技术水平与实际能力52基础理论、专业知识与成果价值53设计思想与实验方法创新54设计（论文）报告容的讲述55回答问题的正确性10合计30答辩小组评价意见（建议等第）： 答辩小组组长教师签名： 年 月 日三、系答辩委员会审定表1 审定意见2审定成绩（等第）_ 系主任签字： 年 月 日基于单片机的十六音键电子琴设计毕业设计（论文）任务书一、课题名称： 基于单片机的十六

46、音键电子琴设计 二、主要技术指标：1. 通过十六位按键来读取不同的按键信号； 2. 通过查表指令读取按键所对应的时间基数；3. 通过中断来产生不同频率的周期方波信号，送扬声器发出声音。三、工作容和要求：1. 理解并确认毕业设计任务书；2. 撰写完成毕业设计开题报告并经指导老师审核通过；3. 学习并掌握51单片机电路的设计方法、数码管的使用要求；4. 学习PCB电路的设计要求和方法；5. 确定并完成方案论证；6. 通过PROTEUS软件进行仿真；7. 设计并绘制原理框图、电路原理图、PCB板图；8. 选择元器件，编制元器件清单；9. 编写电路相关元件功能说明；10. 编写电路工作原理说明；11.

47、 撰写毕业设计报告并整理装订。四、主要参考文献：1. 单片机原理、应用与PROTEUS仿真，靖武 周灵彬，2008.8 2. 朝青单片机原理与接口技术M：航天航空大学出版色，20013. 胡汉才单片机原理与其接口技术M：清华大学，20044. 百度文库，wenku.baidu./view/37ecc218964bcf84b9d57ba4.html学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于单片机的十六音键电子琴设计四、 选题的背景和意义：随着电子技术的发展，电子技术与音乐的

48、结合不断加深。由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭都能承受得了的经济投入。而且电子琴键盘操作直观易于掌握。这样对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普与率。五、 课题研究的主要容：1.通过51单片机实现对按键的读取并将所对应的声音送至扬声器；2.完成方案论证；3.完成在PROTEUS上的仿真；3.画出完整的电路原理图和PCB板板图，编制元器件明细表。六、 主要研究（设计）方法论述： 通过市场调研和网络搜索，分析借鉴市场上已

49、有产品，列出几种可行方案进行对比分析，最后选择一种确实可行的方案，即确定出系统框图、控制方式、电路形式等，同时学习并掌握PCB板图的设计要求和方法、数码管的使用要求，为单片机电路的整体设计提供保证。 通过PROTEUS软件对系统进行模拟仿真，对根据电路实际情况对模拟电路进行改进和完善。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 容2010.5.17-5.23（第一周）理解并确认毕业设计任务书，撰写完成毕业设计开题报告2010.5.24-5.30（第二周）完成调研与资料收集、整理2010.5.31-6.6（第三周）设计方案与原理框图的确定2010.6.7-6.14（第四、五周）电路资料收集

50、，单元电路设计2010.6.15-6.17（第五周）用PROTEUS软件进行仿真，并对电路进行改进、完善2010.6.18-6.23（第五周）PCB设计与资料整理2010.6.24-6.29（第六、七周）书写毕业设计报告2010.6.30-7.6（第七周）修改毕业设计报告并整理装订五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日目 录摘要Abstract第1章 前言.1第2章 方案论证.22.1 控制模块选择方案.22.2按键选择方案.2第3章 系统硬件设计与说明.33.1系统组成与总体框图.33.2元件简介.33.2.1 AT89S52.33.2.2 LM386.53.2.3 LED数码管.73.3显示电路