這個是我最近的課程設(shè)計，做完了給大家分享一下吧 基本要求：基于51單片機的多音階電子琴可以采用16個按鍵矩陣，設(shè)計成16個音階，來實現(xiàn)隨意彈奏想要表達的音樂。 設(shè)計提示： 1）掌握鍵盤的掃描識別編程方法； 2）理解數(shù)碼管動態(tài)顯示原理。 3）可先利用單片機定時器T0或T1實現(xiàn)基準時間（如20ms）
利用51開發(fā)板以及外接的矩陣鍵盤，以及數(shù)碼管和蜂鳴器，設(shè)計出功能簡單的電子琴，從而了解蜂鳴器發(fā)出不同音調(diào)的原理，加深對蜂鳴器原理的認識。同時了解矩陣鍵盤的掃描原理以及加深數(shù)碼管動態(tài)顯示的原理。 另外，元件的使用以及畫總電路圖使用到了PROTEL軟件，代碼的編寫下載使用keil軟件，本次大作業(yè)也會讓我對這兩個軟件的使用更加熟練。
實驗原理 音節(jié)由不同頻率的方波產(chǎn)生，音節(jié)與頻率的關(guān)系見下面的表格。要產(chǎn)生音頻方波，只要算出某一咅頻的周期(頻率的倒數(shù))，然后將此周期除以2,即為半周期的時間。利用計時器計時此半周期時間，每當計時到后就將輸出信號的I/O反相，然后重復(fù)計時此半周期時間再對I/O 反相，就可在I/O腳得到此頻率的方波。在51單片機上，產(chǎn)生方波的I/O腳選用P2.5,P2.5輸出不同頻率的方波，蜂 鳴器便會發(fā)出不同的聲音。另外，音樂的節(jié)拍是由延時實現(xiàn)的，如果1拍為0.4秒，1/4拍是 0.1秒。只要設(shè)定延時時間，就可求得節(jié)拍的時間。延時作為基本延時時間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù)倍。
系統(tǒng)設(shè)計
本課題只要給蜂鳴器不同頻率的信號既可以實現(xiàn)不同音調(diào)的發(fā)聲。單片機實驗板上的數(shù)碼顯示管可以顯示四位數(shù)字，但是并行口只有八個，所以只能選用動態(tài)掃描方式。鍵盤由于板子上沒有鍵盤，只能使用外接鍵盤，插在P1口，蜂鳴器接在P2.5口，數(shù)碼顯示管接在P0口。 功能單元框圖如下圖：
功能描述： 矩陣鍵盤：輸入不同的按鍵信號，用來選擇蜂鳴器頻率以及數(shù)碼管的顯示。 AT89S51： 主控制模塊。 74HC573: 鎖存器，數(shù)碼管采取動態(tài)掃描方式，為了選擇數(shù)碼管顯示的是第幾個七段數(shù)碼管，需要借助鎖存器。 數(shù)碼管：顯示數(shù)字。 蜂鳴器：發(fā)出聲音 時鐘與復(fù)位電路：提供時鐘信號與復(fù)位信號。
硬件設(shè)計 （本章用來論述各個功能單元的具體實現(xiàn)電路，并詳細介紹設(shè)計過程，如元器件的選型、特點以及具體原理電路圖）
單元一： 4*4鍵盤矩陣
按鍵數(shù)目較多的場合常常采用矩陣式鍵盤，也稱行列式鍵盤。鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行列線的交叉點上。一個4*4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個16個按鍵的鍵盤，需要一個8位的并行IO口。很明顯，再按鍵數(shù)目較多的場合，矩陣式鍵盤要比獨立式鍵盤節(jié)省較多的IO口線。本實驗中矩陣鍵盤接在P1口。
單元二：SST89E51芯片 SST89E51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，SST89E51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
單元三：時鐘與復(fù)位電路 時鐘信號分為內(nèi)部時鐘信號與外部時鐘信號，本實驗中使用的是外部時鐘信號，CPU外面有一個11.0592Mhz的外接晶振。復(fù)位操作是單片機的初始化操作，只需要給AT89S51單片機的復(fù)位引腳RST加上大于兩個機器周期的高電平就可以使得單片機復(fù)位。
單元四：鎖存器74HC573 74HC573是擁有八路輸出的透明鎖存器，輸出為三態(tài)門，是一種高性能硅柵CMOS器件。當輸入的數(shù)據(jù)消失時,在鎖存器芯片的輸出端,數(shù)據(jù)仍然保持。 單元五：數(shù)碼管顯示
單元六：蜂鳴器電路
有源蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子迅響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。
軟件設(shè)計
接下來的代碼為初始化各值： ORG 0000H AJMP KEY1 ORG 0030H MOV A,#0 MOV R7,#0 SETB P2.5
下面為鍵盤掃描的主程序： KEY1: MOV P1,#0F0H ;給列送高電平 LCALL DELAY ;延時，使電路穩(wěn)定下來 MOV R4,00H MOV A,P1 ;取P1口的值 ANL A,#0F0H ;屏蔽行線的影響 CJNE A,#0F0H,L ;如果有鍵按下，就跳轉(zhuǎn)到L
下面為數(shù)碼管顯示的程序，2.0為第一個鎖存器的使能端，首先通過給P0口賦值#07H，讓第一塊鎖存器的輸出值鎖定，選定四個數(shù)碼管顯示我們只使用第四個。然后關(guān)閉使能端，第二塊鎖存器的輸出控制一個數(shù)碼管的顯示數(shù)字。 通過查表法給數(shù)碼管送入不同的數(shù)值。 DISPLAY: CLR P2.0 ; SETB P2.1 MOV P0,#07H CLR P2.1 SETB P2.0 MOV DPTR,#TABLE MOV A,R7 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A 下面是發(fā)出聲音的代碼： MUSIC: MOV R3,#200 MOV A,R7 JZ KEY1 LCALL FENGMING AJMPKEY1
下面是鍵盤掃描程序的子程序：
L: LCALL DELAY ;延時去除抖動 MOV A,P1 ;重新取值 JB ACC.4,L1 ;P1.4這一列有鍵按下？沒有則跳轉(zhuǎn)到L1 MOV R3,#00H ;R3用作記列號 AJMP Q1 L1: JB ACC.5,L2 MOV R3,#01H AJMP Q1 L2: JB ACC.6,L3 MOV R3,#02H AJMP Q1 L3: JB ACC.7,KEY1 MOV R3,#03H AJMP Q1 Q1: MOV P1,#0FH ;給行送高電平 LCALL DELAY ;延時，穩(wěn)定電路 MOV A,P1 ;取值 ANL A,#0FH ;屏蔽高四位 JB ACC.0,Q2 ;判斷是不是第0行，不是則轉(zhuǎn)移 MOV R4,#00H ;如果是，那把0送給R4(R4存行（轉(zhuǎn)換為鍵號）) AJMP JIA Q2: JB ACC.1,Q3 MOV R4,#04H AJMP JIA Q3: JB ACC.2,Q4 MOV R4,#08H AJMP JIA Q4: JB ACC.3,KEY1 MOV R4,#0CH AJMP JIA JIA: MOV A,R3 ;行號加上列號就是改鍵的值 ADD A,R4 MOV R7,A ;調(diào)整后放在R7寄存器中 AJMP KEY1 DELAY: MOV R6,#20H ;仿真時測試延時為13ms Q6: MOV R5,#0BBH DJNZ R5,$ DJNZ R6,Q6 RET
蜂鳴器的子程序：控制不同的計數(shù)器初值，從而達到分頻的效果。建立了兩個表格TABLE2和TABLE3，利用查表法取出初值分別裝入TH0和TL0。計數(shù)器工作時我沒有采用中斷，而是通過判斷TF溢出位來查看計數(shù)是否完成。R3是為了進行兩百個循環(huán)，即增長響聲時間。
FENGMING: MOV R3,#200 SETBP2.5 MAIN01: MOV TMOD,#01H MOV DPTR,#TABLE2 MOVA,R7 MOVC A,@A+DPTR MOV R5,A MOV DPTR,#TABLE3 MOVA,R7 MOVC A,@A+DPTR MOV R6,A MOV TH0,R6 MOV TL0,R5 SETB TR0 WAIT: JNB TF0, WAIT;判斷是否溢出 CLR TF0 CPL P2.5 ;蜂鳴器響 DJNZ R3,MAIN01 ;蜂鳴器的延時程序 RET
下面為代碼中用到的三個表格，分別為數(shù)碼管顯示的表格和計數(shù)器高低位TL0和TH0的表格。
TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ,7FH,6FH,77H DB 7CH,39H,5EH,79H,71H; TABLE2: DB25H,080H,84H,0D9H,68H,0B9H,5BH,78H,79H, DB 0E4H,0A8H,0E6H,6FH,88H,40H,66H TABLE3:DB 0FEH,0FDH,0FEH,0FAH,0FBH,0FBH,0FDH,0FEH, DB 0FDH,0FEH,0FAH,0FBH,0FBH,0FDH,0FBH,0FBH
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