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基于51单片机带存储播放功能功能的电子琴._图文

基于 AT89C51 的屏幕声光式可录音电子琴设计报告 单片机课程设计报告书 小组成员:吕梦莎 吴玉凤 学 班 号:11213072 11213078 级:自动化 1106 指导教师:于振宇 基于 AT89C51 的屏幕声光式可录音电子琴设计报告 基于 AT89C51 的屏幕声光式可录音电子琴 北京交通大学 电子信息工程学院 吕梦莎 吴玉凤 摘要:本文的主要内容是用 AT89S51 单片机为核心控制元件,通过脉冲触发产 生出电子音调,与按键、扬声器、LCD 显示屏等模块组成控制模块,设计一个 电子琴。该系统运行稳定,其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可 靠,性价比较高等,具有一定的实用与参考价值。 关键词:AT89C51、脉冲触发、屏幕声光式、录音、播放、演奏、电子琴。 基于 AT89C51 的屏幕声光式可录音电子琴设计报告 第一章 引言 1.1 设计背景 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。 本文对利用单片机设计简易电子琴进行了分析,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 下四角自锁开关会使 LCD 显示屏显示当前音符名称、播放的歌曲名称或播放的 录音名称,同时扬声器播放对应的音符,LED 闪烁相应的节奏。通过设计本系 统可熟悉掌握单片机的基本功能。 1.2 设计任务 1、设计以单片机为核心的简易电子琴系统,可随意弹奏想要表达的音乐; 2、针对要求控制的对象完成程序的编制; 3、硬件软件联调,完成题目所要求的功能; 1.3 设计思路 1、发声部分设计思路 音乐是由不同频率的声音组成的。利用程序来控制单处机某个口线的 “高” 电平或低电平,则在该口线上就能产生一定频率的矩形波。 利用延时程序控制“高” “低”电平的持续时间,就能改变输出频率,从而 改变音调。于是产生 do,re,mi,fa,so,la,xi 七个音符的变换。 2、显示部分设计思路 考虑到信息的多媒体传播已经成为信息化时代的主流,我们给电子琴设计了 LCD 显示器和节拍指示 LED 灯,带来视听双重冲击。 LCD 具有功耗低,显示 质量高, 数字式接口更加稳定可靠的优点。 演示过程中可显示欢迎语, 当前功能, 按下的音符名称,当前播放的歌曲名称等。 第二章 方案论证 采用 AT89C51 单片机作为主控芯片,设置独立按键、扬声器、LCD 显示屏 等外围器件,另外还用到一些简单器件如 NPN 型三极管及电阻等。利用按键实 现音符和音调的输入;LCD 显示屏进行被操作的按键显示;用 PNP 型三极管 2N2907 实现低音频功率放大;最后用扬声器发音。 主控芯片采用 AT89C51 单片机,它是大规模集成电路技术发展的产物,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。避免了由 于元器件种类、个数繁多,而过于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、 体积过大等不利因素。 同时具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,由于本 设计主要用于娱乐方面, 因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。具有经济 可行性、技术可行性、实物应用性。 基于 AT89C51 的屏幕声光式可录音电子琴设计报告 第三章 3.1 时钟电路 硬件系统设计 MCS-51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别 是此放大器的输入端输出端。 本图采用内部时钟电路, 如图 3-1 所示, 通常在引脚 XTALl 和 XTAL2 上跨接石英晶体 X1 和两个补偿电容 C1、C2 构成自激振荡器。可以根据情况选 择 2 12MHz 频率之间的石英晶体,补偿电容通常选择 30pF 左右的瓷片电容。 图 3-1 时钟电路 3.2 复位电路 单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。 本实验采用上电自动复位方式,其结构图如图 3-2 所示。上电复位要求接通电源后,自 动实现复位操作。复位电路的基本功能是:系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳 定后,撤销复位信号。对于 MCS-51 单片机,只要在 RST 复位端接一个电容至 VCC 和一 个电阻至 VSS 即可。在加电瞬间,RST 端出现一定时间的高电平,只要高电平保持时间 足够长,就可以使 MCS-51 复位。 图 3-2 复位电路 基于 AT89C51 的屏幕声光式可录音电子琴设计报告 3.3 原理框图 本系统有主控芯片 AT89C52、扬声器、显示模块、按键模块和晶振复位电路组成。 图 3-3 原理框图 3.4 显示部分设计 为了让电子琴能够显示出音调,我们另外附加了一个 LCD1602 提供屏幕式音调显示, LCD1602 属于字符型液晶,可以显示字母和数字等字符。LCD1602 是指显示的内容为 16X2, 即可以显示两行,每行 16 个字符液晶模块(显示字符和数字) 。 图 3-4 显示电路 3.5 按键部分设计 3.5.1 键盘设计 键盘可以分为 2 类:独立连接式键盘和矩阵式键盘。本设计采用独立式键盘。 独立式按键是直接用 I/O 口线构成的单个按键电路,其特点是每个按键单独占用一 基于 AT89C51 的屏幕声光式可录音电子琴设计报告 根 I/O 口线, 每个按键的工作不会影响其它 I/O 口线的状态。 独立式按键电路配置灵活, 软件结构简单。 独立式按键软件常采用查询式结构。先逐位查询每根 I/O 口线的输入

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