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1、单片机电子琴课程设计报告1课程设计的意义单片机自20世纪70年代问世以来，已对人类社会产生了宏大的影响。尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统构造简单、价格低廉、易于使用等优点，在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等众多领域得到广泛的应用。20世纪80年代中期以后，Intel公司已把精神集中在CPU芯片的开发、研制上，并逐步放弃了单片机芯片的生产，但是以MCS-51内核技术为主导的单片机已经成为很多厂家及公司竞相选用的对象。因而，Intel公司以专利转让或技术交换的形式把MCS-51的内核技术转让给了很多国际上著名的半导
2、体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、Cygnal等公司。这些厂家生产的与MCS-51系列单片机兼容的各种加强型、扩展型单片机，已成为世界上8位单片机市场的主流产品。估计在今后若干年内，它们还是我国8位单片机应用领域的主流机型。音乐已经成为当代人们生活所不可缺少的艺术，美妙的音乐能够让人放松，使人愉悦，电子琴作为一种乐器已经得到很多音乐人的重视和应用，一个质量好的电子琴能够做出让人欣赏的美妙音乐，所以作为从事电子技术领域的我们来讲，能做出质量优越的电子琴是我们的义务和责任，固然今天我们做的是简易电子琴，但其已经具有电子琴的基本功能，为以后的进一步开发研究奠定一个良好的基础。本课程设计的
3、目的是为了深化了解MCS-51系列单片机的功能以及应用，学会制作简单的电子琴。会使用LCD显示屏，对其有进一步的了解。2方案论证2.1设计的任务本课程设计的任务是应用单片机制作一个简易的电子琴，能够准确发出基本的音符，并且同时能将音符在显示屏上现实出来。2.2设计的要求利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出8个不同的音调，并且要求按下键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另外一音调的声音。当系统扫描到有按键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下，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，就回发出相应的音调。假如在前一个按下
4、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，转到后按的键发音程序，发出后按的键的音调。2.3创新部分1用一个诺基亚5110显示屏来显示当前所发出的音符，便于使用者对音符的识别，还能够编辑一首歌并同时显示歌词和时间。2.可播放音乐。2.4各部分元器件选用方案论证2.4.1单片机的选用STC单片机是一款加强型5l单片机，完全兼容MCS-51。STC89C52能够代替AT89C51，而且功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。该单片机具有40个引脚，采用双列直插DIP-40封装。STC89C52能够完成ISP在线编程功能，而AT89C51则不能。因而，将AT89C51中的程序直
5、接烧录到STC89C52中后，STC89C52就能够代替AT89C51直接工作。STC推出的系列51单片机芯片全面兼容其它51单片机。STC89C52内部有E2PROM，能够在程序中修改，而且断电不丢失数据。此外，还增加了两级中断优先级等等。2.4.2显示元件的选用液晶显示模块采用的是NOKIA公司生产的LCD5110液晶显示模块。该液晶屏为48*84点阵的格式，每个英文字符占用6*8个点阵，一行能够显示14个字符，能够显示六行。汉字能够采用两种点阵方式显示，一种是12*12点阵，一种是16*16点阵，一共能够显示3行汉字。LCD5110有10个引脚，原理图如图1所示：图1LCD5110模块引
6、脚图引脚1为LCD5110的复位键，由软件控制即可。引脚2为片选端，引脚3用于控制输入的数据是命令还是普通数据。引脚5为液晶显示器的时钟输入，引脚6为电源输入端，引脚8为电源地。引脚7为背光控制开关，低电平打开背光。引脚9、10用于扩展。2.4.3键盘的选用常用键盘分为独立式键盘接口和行列式键盘接口。本次课题设计使用的是独立式键盘接口。独立式键盘接口就是各键是互相独立的，每个按键各接一条输入线，检验输入线电平的高低能够很容易判定哪个按键被按下。这种键盘适用于按键较少后操作速度较高的场合。我们共用了9个按键，其中8个按键控制1、2、3、4、5、6、7、i的发音。还有一个按键控制LCD屏的显示。2
7、.4.4电源的选用要想使单片机正常运行，可靠、稳定的电源必不可少，在以往的电子设计中，我们一般制作5V电源，这样做的目的是通过变压器变压，将民用220V电直接转为5V电供单片机使用，在没有电脑USB时能够直接找一个插座接上便可使用。但缺点是制作成本较高，且体积较大，烧录程序时还需要另配烧录器。由于我们在课程设计经过中时刻都要使用笔记本电脑，且程序需要在线烧写，故我们选择使用了USB烧录器，既能够在线烧写程序可以以当作电源使用，方便快速。2.4.5其他元器件的选用在确定了单片机芯片、诺基亚5110显示屏、电源模块和按键后，我们还确定选用排针、排阻、导线若干以及用于单片机最小系统的电容、晶振、电阻
8、等。3系统硬件设计3.1总体设计本设计采用STC89C50032RC单片机作为系统控制芯片，单片机对P0口的按键进行查询，假如有按键按下，则产生相应频率的脉冲通过P2.0口输出，再经过放大电路驱动扬声器，发出相应的音调。在显示系统中对当前的音符进行显示。系统的总体框图如图2所示：3.2单片机最小系统最小系统包括晶振电路、复位电路和电源部分。最小系统电路图如图3所示：STC89C528个按键P1口放大电路P2.0口5110显示屏P0口蜂鸣器图2系统总体框图4.2显示子程序的设计指令格式分为两种形式：假如D/C形式选择置为低，当前字节解释为命令字节(见表1)。假如D/C置为高，接下来的字节将存储到
9、显示数据RAM。每一个数据字节存入之后，地址计数自动递增。在数据字节最后一位期间会读取D/C信号的电平。每一条指令可用任意次序发送到PCD8544。首先传送的是字节的MSB高位。当SCE为高时，串行接口被初始化。在这个状态，SCLK时钟脉冲不起作用，串行接口不消耗电力。SCE上的负边缘使能串行接口并指示开场数据传输。表1命令字节4.3定时子程序的设计定时子程序只需将TAB中对应的数值送给定时器的初值寄存器，然后开场定时。5软硬件联调5.1调试步骤第一：根据整体电路图焊接硬件，硬件实物图如图9所示：图9硬件实物图第二：编辑软件程序，用Uv4对程序进行编译，编译无误后保存，再用protuse对软件进行仿真。第三：将硬件通过USB与RS-232串口转换线与电脑连接，用STC下载软件将编译完成后的程序下载烧录到硬件中，观察硬件的运行结果。硬件运行结果如图10所示：图10硬件运行结果图5.2软硬件联调经过中出现的问题和解决办法问题1：将USB烧写器尾部的短路帽子摘掉后插上电脑，程序无法烧写进芯片。解决措施：将STC中单片机的设置更改为STC89C52型号的，再将波特率改小一点，端口设置正确即可。问题2：程序烧录进去后显示屏不显示任何数字。解决措施：将USB口从电脑上拔下然后再插入即可。问题3：按键按下之后扬声器的声音抖动。解决措施：将放大电路检查一遍再将每个焊点焊实即可。