基于單片機的電子琴設(shè)計與實現(xiàn)

1、精品畢業(yè)設(shè)計前言11 方案論證21.1 控制模塊選擇方案21.2 按鍵選擇方案22 系統(tǒng)硬件設(shè)計32.1 系統(tǒng)組成及總體框圖32.2 元件介紹32.2.1 at89s5232.2.2 lm38652.2.3 led數(shù)碼管82.3 顯示電路92.4 各功能模塊原理圖92.4.1 at89s52模塊電路原理圖92.4.2 鍵盤掃描模塊電路原理圖102.4.3 數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖112.4.4 音頻處理模塊電路原理圖122.4.5 電源模塊電路原理圖123 系統(tǒng)軟件設(shè)計133.1 音樂相關(guān)知識133.2 如何用單片機實現(xiàn)音樂的節(jié)拍133.3 如何用單片機產(chǎn)生音頻脈沖143.4 系統(tǒng)總體功能流程

2、圖154 電路仿真184.1 isis軟件介紹184.2 仿真圖介紹184.3仿真圖195 pcb印制板制作205.1 印制板制作的要求205.2 印制電路板圖206 系統(tǒng)調(diào)試226.1 軟件仿真調(diào)試226.2 軟件調(diào)試227 調(diào)試結(jié)論22附錄1：元器件清單23附錄2：主要電路原理圖24附錄3：主要程序25參考文獻(xiàn)：28基于單片機的電子琴設(shè)計前言單片微型計算機是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，屬第四代電子計算機，它具有高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的特點。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。因此，單片機的開發(fā)應(yīng)用已成為高科技和工程領(lǐng)域的一項重大課題。 電子琴是現(xiàn)

3、代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現(xiàn)代音樂扮演著重要的角色，單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用stc89c52單片機為核心控制元件，設(shè)計一個電子琴。以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設(shè)有16個按鍵和揚聲器。本文主要對使用單片機設(shè)計簡易電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂。并且本文分別從原理圖，主要芯片，各模塊原理及各模塊的程序的調(diào)試來詳細(xì)闡述。 一首音樂是許多不同的音

4、階組成的，而每個音階對應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，當(dāng)然對于單片機來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時/計數(shù)器t0來產(chǎn)生這樣方波頻率信號，因此，我們只要把一首歌曲的音階對應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。1 方案論證1.1 控制模塊選擇方案方案一：用可控硅制作電子琴。將220v交流電經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)過整流、濾波，獲得+13.5v直流電壓。將單向可控硅scr和電阻、電容組成馳張振蕩器電路。但該設(shè)計方案制作成本高且復(fù)雜。方案二： 采用at89c51單片機進(jìn)行控制，由于at89c51不具備isp功能，因此atmel公司已經(jīng)停產(chǎn)在市面上已經(jīng)不常見，

5、況且其rom只有4k在系統(tǒng)將來升級方面沒有潛力。方案三：采用at89s52單片機進(jìn)行控制，由于其性價比高，完全滿足了本作品智能化的要求，它的內(nèi)部程序存儲空間達(dá)到8k，使軟件設(shè)計有足夠的內(nèi)部使用空間并且方便日后系統(tǒng)升級，使用方便，抗干擾性能提高。鑒于上述對比與分析，本設(shè)計采用方案三。1.2 按鍵選擇方案方案一 利用i/o口直接連接的獨立式鍵盤,每鍵都有相應(yīng)的i/o口對應(yīng),編程容易控制，實現(xiàn)方便；但拒于io口有限，能接的按鍵不能太多，而本系統(tǒng)需用戶根據(jù)需要調(diào)整的參數(shù)較多，用獨立按鍵會使操作變得復(fù)雜。方案二 利用pa口接成4*4鍵盤。優(yōu)點：利用8個io口得到16個按鍵，可使操作介界變得簡單，操作也方

6、便；缺點：軟件處理比獨立按鍵復(fù)雜。 通過比較，方案二為最佳方案。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 系統(tǒng)組成及總體框圖硬件設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計要求，在選擇的機型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。該設(shè)計要實現(xiàn)一種由單片機控制的電子琴，單片機工作于12mhz時鐘頻率，使用其定時/計數(shù)器t0，工作模式為1，改變計數(shù)值th0和tl0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號。該設(shè)計具有11個音節(jié)的鍵盤，用戶可以根據(jù)樂譜在鍵盤上進(jìn)行演奏，音樂發(fā)生器會根據(jù)用戶的彈奏，通過揚聲器將音樂播放出來。由于本例實現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。用單片

7、機產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動揚聲器并不能產(chǎn)生所要實現(xiàn)的音樂，因為它沒有足夠的驅(qū)動能力，這就需要音頻功率放大電路。本例使用國家半導(dǎo)體公司的低壓音頻功率放大器lm386來實現(xiàn)音頻功放電路。鍵盤掃描at89s52數(shù)碼管顯示揚聲器播放音樂電源部分圖2.1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2 元件介紹2.2.1 at89s52功能特性：at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程f

8、lash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止1。主要性能：與mcs-51單片機產(chǎn)品兼容、8k字節(jié)在系統(tǒng)

9、可編程flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0hz33hz 、三級加密程序存儲器 、32個可編程i/o口線 、三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源、全雙工uart串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符2。管腳說明：vcc：供電電壓。 gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗時，p0輸出原碼

10、，此時p0外部必須被拉高。   p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存

11、取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：表2.2.1-1 管腳備選功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外部中斷0）p3

12、.3/int1（外部中斷1）p3.4t0（記時器0外部輸入）p3.5t1（記時器1外部輸入）p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個al

13、e脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加1

14、2v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出3。2.2.2 lm386lm386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地為參考同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6v電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mw，使得lm386特別適用于電池供電的場合。lm386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄

15、音機和收音機之中4。lm386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。增益增益負(fù)端輸入正端輸入地旁路輸出lm386電源圖2.2.2-1 lm386的封裝形式特性(features):(1)靜態(tài)功耗低，約為4ma，可用于電池供電； (2)工作電壓范圍寬，4-12v or 5-18v；(3)外圍元件少； (4)電壓增益可調(diào)，20-200； (5)低失真度。其典型電路如下圖：圖2.2.2-2 放大器增益=20(最少器件)圖2.2.2-3 放大器增益=50圖2.2.2-4 低頻提升放大器2.2.3 led數(shù)碼管本次畢業(yè)設(shè)計的顯示電路采用led數(shù)碼管顯示，led（light-emitting diod

16、e）是一種外加電壓從而流過電流并發(fā)出可見光的器件。led是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。led有單個led和八段led之分，也有共陰和共陽兩種。常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖下圖所示。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器(如圖b所示)，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器(如圖c所示)。1位顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管ag控制七個筆畫（段）的亮或暗，另一個控制一個小數(shù)點的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便5。此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)行正確的字型段碼編碼。才能顯示

17、出正確的數(shù)字來。 （a）外形 （b）共陽極 (c)共陰極圖2.2.3-1 數(shù)碼管引腳2.3 顯示電路本次畢業(yè)設(shè)計的顯示電路采用led數(shù)碼管顯示，由于 led是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。通過單片機查表得出數(shù)碼管顯示編碼，傳送給數(shù)碼管顯示，以此來實現(xiàn)按鍵與顯示程序的一致性。2.4 各功能模塊原理圖2.4.1 at89s52模塊電路原理圖單片機主程序模塊通過對鍵盤掃描程序信號的讀取，在通過對應(yīng)的表，取出數(shù)碼管顯示編碼和定時器初始值以產(chǎn)生不同的聲音信號。在這一過程中，對數(shù)碼管編碼是直接賦值，對聲音信號則是通過中斷程序進(jìn)行控制。圖2.4.1-1 at89s52模塊電路原理圖2.4.2 鍵盤

18、掃描模塊電路原理圖對鍵盤掃描電路的掃描方式有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法，在此次程序編寫中，采用行掃描法，通過在p20p23上循環(huán)送出0掃描信號，p24p27輸入按鍵上的高低電平信息給單片機，經(jīng)處理程序，判斷出是哪個開關(guān)按下，并送主程序以實現(xiàn)不同功能。圖2.4.2-1 鍵盤掃描模塊電路原理圖2.4.3 數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖數(shù)碼管顯示模塊核心是共陽級數(shù)碼管，通過來自單片機i/o口的電平高低來點亮和熄滅數(shù)碼管上的發(fā)光二極管，通過單片機送來的數(shù)碼管顯示編碼可以在數(shù)碼管上顯示數(shù)字和字符，使應(yīng)用人員可以很容易的理解按鍵按下所對應(yīng)的音符。圖2.4.3-1 數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖2.4.4 音頻處理模塊電路原理

19、圖由于單片機驅(qū)動能力不夠，在處理音符信號時，需加功率放大裝置，因lm386芯片具有低功耗、高增益的特點，這合適單片機低功耗輸出，所以加裝lm386音頻信號放大器對信號進(jìn)行放大。圖2.4.4-1 音頻處理模塊電路原理圖2.4.5 電源模塊電路原理圖由于本次設(shè)計的芯片的工作電壓都為5v，為了排除因為電壓不穩(wěn)定或者不準(zhǔn)確影響電路的工作和軟件的調(diào)試，本次設(shè)計單獨用lm7805設(shè)計了一個輸出5v的電壓的電路，如圖3-11所示,其中j0為一變壓器插排接口，輸出電壓在7.5v，為交流電壓，經(jīng)過整流橋進(jìn)行整流，電容濾波，再經(jīng)過lm7805穩(wěn)壓后，得到本次設(shè)計所需的5v直流電源。圖2.4.5-1 電源模塊電路原

20、理圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計本軟件設(shè)計關(guān)鍵是要實現(xiàn)一種由單片機控制的簡單音樂發(fā)生器，它由16個音節(jié)組成的的鍵盤，用戶可以根據(jù)樂譜在鍵盤上進(jìn)行演奏，音樂發(fā)生器會根據(jù)用戶的彈奏，通過揚聲器將音樂播放出來。3.1 音樂相關(guān)知識樂音聽起來有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低，聲音就低，不同音調(diào)的樂音是用c、d、e、f、g、a、b表示的，這7個字母就是樂音的音名，它們一般依次唱成do、re、mi、fa、so、la、si，這是唱曲時樂音的發(fā)音，所以叫唱名。音持續(xù)時間的長短即時值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個音符對應(yīng)

21、著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù)對應(yīng)的延時，構(gòu)成音樂6。3.2 如何用單片機實現(xiàn)音樂的節(jié)拍除了音符以外，節(jié)拍也是音樂的關(guān)鍵組成部分。節(jié)拍實際上就是音持續(xù)時間的長短，在單片機系統(tǒng)中可以用延時來實現(xiàn)，如果1/4拍的延時是0.4秒，則1拍的延時是1.6秒，只要知道1/4拍的延時時間，其余的節(jié)拍延時時間就是它的陪數(shù)。如果單片機要自己播放音樂，那么必須在程序設(shè)計中考慮到節(jié)拍的設(shè)置，由于本例實現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。對于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機的另外一個定時/計數(shù)器來完成7。音樂的音拍，一個節(jié)拍為單位（c調(diào)）具體如下表：表2

22、.3.2-1 音樂節(jié)拍表曲調(diào)值delay曲調(diào)值delay調(diào)4/4125ms調(diào)4/462ms調(diào)3/4187ms調(diào)3/494ms調(diào)2/4250ms調(diào)2/4125ms3.3 如何用單片機產(chǎn)生音頻脈沖了解音樂的一些基本知識后可知，產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂，對于單片機而言，產(chǎn)生不同頻率有脈沖非常方便，可以利用它的定時/計數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波頻率信號，因此，需要弄清楚音樂中的音符和對應(yīng)的頻率，以及單片機定時計數(shù)的關(guān)系。在本實驗中，單片機工作于12mhz時鐘頻率，使用其定時/計數(shù)器t0，工作模式為1，改變計數(shù)值th0和tl0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號，在此情況下，c調(diào)的各音符頻率與計數(shù)值t的對照如

23、下表：表3.3.3-1 音符頻率與計數(shù)值t的對照表音符頻率（hz）計數(shù)值（t值）音符頻率（hz）計數(shù)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7si96865030#4fa#37064185低1do104665058低so39264260#1do#110965085#5so#41564331高2re117565110低6la44064400#2re#12

24、4565134#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4fa69864820高7si196765283t的值決定了th0和tl0的值，其關(guān)系為：th0=t/256，tl0=t%25683.4 系統(tǒng)總體功能流程圖n定時器初始化數(shù)碼管顯示0主程序開始循環(huán)檢測按鍵y數(shù)碼管顯示揚聲器

25、出聲圖3.4-1 主程序框圖k1鍵按下k2鍵按下k3鍵按下k4鍵按下k5鍵按下k6鍵按下k7鍵按下數(shù)碼管顯示3.，并播放mi的低音數(shù)碼管顯示4.，并播放fa的低音數(shù)碼管顯示5.，并播放so的低音k8鍵按下數(shù)碼管顯示6.，并播放la的低音數(shù)碼管顯示7.，并播放si的低音數(shù)碼管顯示1，并播放do的中音數(shù)碼管顯示2，并播放re的中音數(shù)碼管顯示3，并播放mi的高階中音k9鍵按下k10鍵按下k11鍵按下k12鍵按下k13鍵按下k14鍵按下k15鍵按下數(shù)碼管顯示4并播放fa的中音數(shù)碼管顯示5并播放so的中音數(shù)碼管顯示6，并播放la的中音k16鍵按下數(shù)碼管顯示7，并播放si的中音數(shù)碼管顯示a，并播放do的高

26、音數(shù)碼管顯示b，并播放re的高音數(shù)碼管顯示c，并播放mi的高音數(shù)碼管顯示d，并播放fa的高階高音圖3.4-2 按鍵子程序流程圖4 電路仿真4.1 isis軟件介紹proteus isis是英國labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點是：(1)實現(xiàn)了單片機仿真和spice電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232動態(tài)仿真、i2c調(diào)試器、spi調(diào)試器、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。(2)支

27、持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、avr系列、pic12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各種外圍芯片。(3)提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil c51 uvision2等軟件。(4)具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機和spice分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。本章介紹proteus isis軟件的工作環(huán)境和一些基本操作9。4.2

28、仿真圖介紹單片機：p0 口對應(yīng)數(shù)碼管編碼輸出端； p10 口做音樂信號輸出端； p2 口做鍵盤掃描部分輸入輸出端。鍵盤掃描：將16位開關(guān)通過矩陣連接，接出來四端接輸入口（p0.4p0.7）用于鍵盤情況的輸入，另外四端接輸出口（p0.0p0.3）用于給鍵盤掃描信號。數(shù)碼管顯示：在使用時一要接上拉電阻（這是有單片機p0口的物理特性決定的），二是要加限流電阻以使流進(jìn)單片機的小于單片機所能承受的電流。音樂處理：lm386將單片機p1.0口送過來的信號進(jìn)行20倍的功率放大并送揚聲器進(jìn)行音樂的播出。4.3 仿真圖圖4.3-1 仿真圖5 pcb印制板制作5.1 印制板制作的要求（1）電源線、地線應(yīng)各設(shè)置一條

29、總線；（2）線寬盡可能的寬；（3）應(yīng)減少軟線跳線的使用；（4）元器件排版要均勻，按模塊排版，防止各模塊信號干擾；（5）銅箔線不可以產(chǎn)生銳角。5.2 印制電路板圖圖5.2-1 主控電路pcb板圖圖5.2-2輸入按鍵pcb板圖6 系統(tǒng)調(diào)試電路調(diào)試是整個系統(tǒng)功能否實現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，我們將整個調(diào)試過程分為三大部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和綜合調(diào)試。6.1 軟件仿真調(diào)試軟件仿真調(diào)試主要是針對單片機部分進(jìn)行調(diào)試。在軟件運行前，先確保電路中連線正確，這一工作是整個調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個步驟。在這部分調(diào)試中主要通過目測，用來完成檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。在確保軟件仿真電路正常，無異常情況(

30、斷路或短路)方可進(jìn)行軟件運行，在本次設(shè)計中，軟件運行主要是測試單片機鍵盤控制部分、數(shù)碼管點亮部分、和音頻功放電路調(diào)試。a、數(shù)碼管led電路調(diào)試：軟件運行，隨機按下按鈕可以看到數(shù)碼管顯示數(shù)字；b、單片機鍵盤控制部分調(diào)試：軟件運行，隨機按動鍵盤可以發(fā)現(xiàn)各個按鍵對應(yīng)的音正確。6.2 軟件調(diào)試調(diào)試主要方法和技巧：通常一個調(diào)試程序應(yīng)該具備至少四種性能：跟蹤、斷點、查看變量、更改數(shù)值。整個程序是一個主程序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個子程序模塊進(jìn)行分別調(diào)試10。7 調(diào)試結(jié)論通過各方面努力，本次畢業(yè)

31、設(shè)計任務(wù)完成，系統(tǒng)部分功能已實現(xiàn)?？梢噪S意演奏一首喜歡的曲子，并可以顯示在數(shù)碼管上?；具_(dá)到預(yù)定的效果。畢業(yè)設(shè)計是?？茖W(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實踐相結(jié)合的機會，通過這次系統(tǒng)的項目設(shè)計提高了我運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識來解決面臨實際問題的能力，同時也提高了我查閱各種文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及軟件編程排版的水平。附錄1：元器件清單名稱參數(shù)數(shù)量備注排阻8*4702rp1,rp2插排sip23j0,j1,j3sip82j4,j5鍵盤直鍵開關(guān)16k1-k16電容cc1-3v-30pf2c21,c22cl10-3v-0.0047u1c33cc1-3v-0.1u3c12,c13,c31cd11-6.3

32、v-10u1c32cd11-25v-470u3c11,c14,c23電阻rt-0.125-b-4701r32rt-0.125-b-1k2r11,r21rt-0.125-b-10k1r31晶振11.05926mhz1y21揚聲器駐極體電容式1數(shù)碼管dip101dpy附錄2：主要電路原理圖附錄3：主要程序org 0000h ;初始位置00h jmp staret ;跳到主程序 org 000bh ;定時器0中斷起始單元 jmp time0 ;跳到中斷程序 staret: mov tmod,#00000001b;設(shè)定工作方式為1 mov ie, #10000010b ;開中斷允許 setb tr0l

33、1: call key ;調(diào)用鍵盤掃描程序 clr ea ;關(guān)中斷總允許 jb f0,l1 ;查詢鍵盤按下標(biāo)志 mov a,22h ;將鍵盤碼送單元a mov dptr,#table1 movc a,a+dptr ;將查詢的數(shù)碼管顯示碼送a mov p0,a ;將數(shù)碼管顯示碼送數(shù)碼管 mov a,22h ;將鍵盤碼送單元a rl a ;數(shù)據(jù)倍乘 mov dptr,#table movc a,a+dptr;將聲音編碼送a mov th0,a;將聲音編碼高位給th0 mov 21h,a;送聲音編碼給21h單元儲存 mov a,22h rl a inc a movc a,a+dptr;取聲音編碼地位給a mov tl0,a;將聲音編碼送tl0 mov 20h,a;將聲音編碼低位送20h儲存l2: call key;調(diào)用江畔掃描程序 setb ea;開斷總允許 jb f0,l1;查詢鍵盤按下標(biāo)志 jmp l2 ;沒有轉(zhuǎn)l2循環(huán)/*鍵盤掃描程序*/key: setb f0 ;鍵盤按下標(biāo)志至1 mov r3,#0f7h;r3送掃描碼 mov r1,#00h;r1初始為0l3: mov a,r3;將掃描碼送a mov p2,a將掃描碼送p2掃描 mov a,p2;