單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---簡(jiǎn)易電子琴設(shè)計(jì)

1、 單 片 機(jī)課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱(chēng) ： 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 一、 需求分析1.1課題背景隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，音樂(lè)逐漸成為我們生活中很重要的一部分，有人曾說(shuō)喜歡音樂(lè)的人不會(huì)向惡。我們都會(huì)抽空欣賞世界名曲，作為對(duì)精神的洗禮。本論文設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易電子琴。電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤(pán)樂(lè)器。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)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。電子科技也在不斷的前進(jìn)，電子技術(shù)正在以不同的方式改變著我們的生活，電子琴設(shè)計(jì)也是

2、希望給人們帶來(lái)一些生活的樂(lè)趣。電子琴可以應(yīng)用在很多方面，比如一些簡(jiǎn)易的玩具上或手機(jī)上。單片機(jī)技術(shù)使我們可以利用軟硬件實(shí)現(xiàn)電子琴的功能，從而實(shí)現(xiàn)電子琴的微型化。本文主要對(duì)使用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機(jī)電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來(lái)獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)。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(lái)詳細(xì)闡述。1.2 課題設(shè)計(jì)的任務(wù)與主要內(nèi)容本文的主要內(nèi)容是用AT89C51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電子琴。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、揚(yáng)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(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。定時(shí)器

3、按設(shè)置的定時(shí)參數(shù)產(chǎn)生中斷，由于定時(shí)參數(shù)不同，就會(huì)發(fā)出不同頻率的脈沖，不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動(dòng)電路放大濾波后，就會(huì)發(fā)出不同音調(diào)。先根據(jù)要求設(shè)計(jì)硬件電路和編寫(xiě)相應(yīng)的程序，然后進(jìn)行仿真調(diào)試，最后細(xì)心焊接硬件電路圖，將程序烤入芯片中，最終達(dá)到設(shè)計(jì)目的。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性?xún)r(jià)比較高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。1.3簡(jiǎn)易電子琴功能概述 單片機(jī)因體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉而得到廣泛應(yīng)用。AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)微型電子琴的方法，僅需AT89C51最小系統(tǒng)，擴(kuò)展一組矩陣鍵盤(pán)，再接一組發(fā)光二極管用來(lái)指示電子琴的工作狀態(tài)。本系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一個(gè)是音樂(lè)，另一個(gè)就是電

4、子琴。1.單片機(jī)并行連接4*4矩陣鍵盤(pán)和一位數(shù)碼管2.利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器T0的定時(shí)功能產(chǎn)生音符所對(duì)應(yīng)的音調(diào)3.經(jīng)功率放大器后輸出至音箱4.在彈奏音樂(lè)的同時(shí)將音符顯示與數(shù)碼管5.具備存儲(chǔ)在播放所彈奏的音樂(lè)的功能6.具備示范音樂(lè)播放功能二、 概要設(shè)計(jì)2.1硬件系統(tǒng)的組成嵌入式電路，按鍵電路，LED顯示電路和三個(gè)功能鍵組成，通過(guò)功能鍵可以選擇播放音樂(lè)。（按鍵一：是否錄音；按鍵二：是否播放；按鍵三：復(fù)位鍵） AT89C51 中心控制該系統(tǒng)通過(guò)電子琴按鍵隨意鍵入所要表達(dá)的音符，作為電平送給主體電路，中央處理器通過(guò)識(shí)別，解碼輸出音符，在揚(yáng)聲器中發(fā)出有效的聲音。通過(guò)這樣可以不斷的彈奏音樂(lè)。4*4矩陣鍵盤(pán)晶

5、振產(chǎn)生頻率LED燈的顯示供電復(fù)位電路揚(yáng)聲器，放大音樂(lè)彈奏或播放音樂(lè)圖1 硬件系統(tǒng)總體框圖2.2軟件設(shè)計(jì)流程圖P1圖2 軟件設(shè)計(jì)流程圖2.3工作原理打開(kāi)電子琴電源開(kāi)關(guān)后，電子琴默認(rèn)為彈奏狀態(tài)（錄音LED燈亮表示按鍵彈奏錄音，不亮則普通按鍵彈奏功能），彈奏/播放顯示燈點(diǎn)亮。此時(shí)可以進(jìn)行彈奏音樂(lè)，按下矩陣鍵盤(pán)中的任意鍵，揚(yáng)聲器發(fā)相應(yīng)的音調(diào)，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。按下播放按鈕，電子琴處于自動(dòng)播放狀態(tài)，彈奏/播放顯示燈不亮，就會(huì)播放剛才彈走過(guò)的音樂(lè)，并循環(huán)進(jìn)行播放，如果按下錄音按鍵，將錄音燈滅掉，此時(shí)播放的音樂(lè)改變，播放電子琴內(nèi)置的音樂(lè)，并顯示相應(yīng)音符，循環(huán)播放。此時(shí)，如果按下復(fù)位鍵，數(shù)碼管顯示0，清楚

6、錄音，此時(shí)系統(tǒng)又處于彈奏狀態(tài)。本設(shè)計(jì)存儲(chǔ)了二首音樂(lè)，可循環(huán)播放.（小星星和歡樂(lè)頌）三、 運(yùn)行環(huán)境3.1硬件環(huán)境3.1.1總體設(shè)計(jì)軟件模型連線：P37蜂鳴器P20連接LED0（模式指示燈：彈奏-亮，播放-不亮）P21連接LED1和獨(dú)立開(kāi)關(guān)（錄音指示燈：彈奏保存-亮，彈奏不保存-不亮）P32獨(dú)立按鍵，外部中斷控制復(fù)位鍵P33獨(dú)立按鍵，外部中斷播放/彈奏切換按鍵P1連接數(shù)碼管顯示P0連接矩陣鍵盤(pán)此設(shè)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)的功能有:1.把不同的頻率也就是節(jié)拍的聲音輸入到放大器，播放彈奏的聲音；2.在彈奏音樂(lè)的同時(shí)將音符顯示于數(shù)碼管；3.彈奏音樂(lè)的時(shí)候要將音符輸入到數(shù)碼管；4.播放內(nèi)置儲(chǔ)存的音樂(lè)時(shí)要顯示此時(shí)播放的音

7、樂(lè)音符；5.具備存儲(chǔ)在播放所彈奏的音樂(lè)的功能；6.復(fù)位功能，模式復(fù)位、錄音清楚，數(shù)碼管顯示為0。3.1.2 AT89C51單片機(jī)相關(guān)介紹1）AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。AT89C51它是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。

8、AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖3.2所示。圖3 AT89C51引腳分布圖主要引腳功能： 1、 RST（9）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持RST引腳2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間；2、 XTAL1（19）：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入； 3、 XTAL2（18）：來(lái)自反向振蕩器的輸出；4、 P1口（18）：P1口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收和輸出4個(gè)TTL門(mén)電流；5、 /:當(dāng)保持低電平時(shí)，單片機(jī)只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。為高電平時(shí)，單片機(jī)只訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。2）芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三

9、個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3.1.3 矩陣式鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)與工作原理矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，本系統(tǒng)中的矩陣鍵盤(pán)中，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)

10、的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。圖4 矩陣式鍵盤(pán)3.1.4按鍵顯示模塊1）數(shù)碼管的分類(lèi)本設(shè)計(jì)用的是七段碼?？娠@示0-F。按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。1. 共陽(yáng)數(shù)碼管：是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將

11、所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。2. 共陰數(shù)碼管：在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。2）數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式分為：靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。1.靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是：編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多。2.動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外

12、為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示

13、是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。顯示模塊如圖所示。圖5 顯示模塊3.1.5功能顯示燈模塊當(dāng)按下彈奏/播放功能鍵時(shí)，LED0燈亮（P20）表示彈奏模式，再次按下LED0熄滅表示播放模式；當(dāng)獨(dú)立開(kāi)關(guān)控制LED1亮?xí)r表示彈奏保存錄音或者播放錄音歌曲，不亮?xí)r則表示彈奏不會(huì)保存錄音或者播放內(nèi)置音樂(lè)。圖6 功能顯示燈模塊3.1.6音樂(lè)播放裝置本次設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)陋，沒(méi)有MP3那樣優(yōu)美的音樂(lè)，但此次設(shè)計(jì)分成“音調(diào)”和“節(jié)拍”兩部分，聽(tīng)起來(lái)還是不錯(cuò)的。音調(diào)：表示一個(gè)音符唱多高的頻率節(jié)拍：表示一個(gè)音符唱多長(zhǎng)的時(shí)間。由于本課程設(shè)計(jì)是由用戶通過(guò)鍵盤(pán)輸入彈奏樂(lè)曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。因此，我

14、們只需弄清楚音樂(lè)中的音符和對(duì)應(yīng)的頻率，利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)產(chǎn)生方波頻率信號(hào)即可。要產(chǎn)生相應(yīng)的音頻脈沖，只需要計(jì)算出某音頻的周期，再除以2。利用計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)半周期，計(jì)滿時(shí)使P2.0反向，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反向。本例中，單片機(jī)工作在12MHz時(shí)鐘，使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，工作模式為1，改變計(jì)數(shù)初值TH0、TL0就可產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)。例如低3MI音，頻率為330Hz，其周期T=1/f=1/330=3030us，計(jì)數(shù)值N=3030/2=1515,所以每計(jì)數(shù)1515次P2.0反向。計(jì)數(shù)初值T=65536-N=64021。C調(diào)的各音符頻率與計(jì)數(shù)值T的對(duì)照表如下圖所示。表1 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)值T對(duì)

15、照表音符頻率(HZ)簡(jiǎn)譜碼(T值)音符頻率(HZ)簡(jiǎn)譜碼(T值)低 1 DO26263628# 4 FA#74064860# 1 DO#27763731中 5 SO78464898低 2 RE29463853# 5 SO#83164934# 2 RE#31163928中 6 LA88064968低 3 M33064021# 693264994低 4 FA34964103中 7 SI98865030# 4 FA#37064185高 1 DO104665058低 5 SO39264260# 1 DO#110965085# 5 SO#41564331高 2 RE117565110低 6 LA4406

16、4400# 2 RE#124565134# 646664463高 3 M131865157低 7 SI49464524高 4 FA139765178中1 DO52364580# 4 FA#148065198# 1 DO#55464633高 5 SO156865217中 2 RE58764684# 5 SO#166165235# 2 RE#62264732高 6 LA176065252中 3 M65964777# 6186565268中 4 FA69864820高 7 SI1967652833.1.7振蕩電路在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部震蕩方式

17、。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。晶振通常選用6MHz、12MHz或者24MHz。本設(shè)計(jì)中采用的是12MHz。電容器C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般530pF。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，電路中使用較多。振蕩方式如下圖： 圖7 振蕩電路3.1.8控制按鈕電路控制按鈕，控制是彈奏還是演唱（P3.3）以及復(fù)位功能（P3.2）圖8 控制按鈕電路3.1.9揚(yáng)聲器電路圖9 揚(yáng)聲器電路3.2軟件環(huán)境3.2.1 I/O并行口直接驅(qū)動(dòng)LED顯示對(duì)應(yīng)鍵值的顯示：表2 字形碼表及對(duì)應(yīng)的音符00x3f低 5 SO80x7f中 6

18、LA10x06低 6 LA90x6f中 7 SI20x5b低 7 SIA0x77高 1 DO30x4f中 1 DOB0x7c高 2 RE40x66中 2 REC0x39高 3 M50x6d中 3 MD0x5e高 4 FA60x7d中 4 FAE0x79高 5 SO70x07中 5 SOF0x71高 6 LA在本設(shè)計(jì)中，數(shù)碼管的顯示通過(guò) P1=DSY_CODEx這句語(yǔ)言來(lái)查表并輸出，實(shí)現(xiàn)音符的顯示。圖10 LED顯示3.2.2音樂(lè)播放設(shè)計(jì)在音樂(lè)播放程序中用到了兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。其中T0用來(lái)產(chǎn)生音調(diào)，播放彈奏時(shí)的按鍵音調(diào)聲音，T1用來(lái)播放音樂(lè)。彈奏時(shí)根據(jù)不同的鍵值，調(diào)用不同的音符表中的值，并賦值給

19、定時(shí)器以便產(chǎn)生不同的聲音。下圖為演奏發(fā)聲的流程圖：圖11 演奏發(fā)聲流程圖四、 開(kāi)發(fā)工具和編程語(yǔ)言4.1 開(kāi)發(fā)工具4.1.1 Proteus軟件Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在

20、編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1原理布圖2PCB自動(dòng)或人工布線3SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)：1互動(dòng)的電路仿真用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真處理器及其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。4.1

21、.2 Keil軟件1）系統(tǒng)概述Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil 的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。2）Keil C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。目標(biāo)文件

22、可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng)：*仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。*仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。* 仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的

23、31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。3）優(yōu)點(diǎn)1.Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。2.與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。五、 詳細(xì)設(shè)計(jì)5.1矩陣式鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別方法矩陣掃描法：行掃描法 ，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過(guò)程如下。1、 判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下。將全部行線置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的

24、鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。2、 判斷閉合鍵所在的位置。在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。相關(guān)代碼：P0 = 0xff; Line = 1; Mask = 0x01; for(i=0;i0) num = (Line-1)*4+Col;if(SAVE=0) /保存 ,燈亮savea=num;a+; if(num=0) TR0=0;

25、 SPK=1; /在未按鍵時(shí)，防止長(zhǎng)期高電平損壞喇叭 else P1 = CharCodenum-1;High=tabnum-10; Low =tabnum-11;TR0=1;while(1) ScanCode = P0 & 0xf0;if(ScanCode = 0xf0) TR0 = 0;SPK=1;break; Mask =1; Line +; 5.2鍵盤(pán)接口必須具有的4個(gè)基本功能（1） 去抖動(dòng):每個(gè)按鍵在按下或松開(kāi)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的抖動(dòng)。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與鍵的質(zhì)量相關(guān)，一般為520mm。所謂抖動(dòng)是指在識(shí)別被按鍵是必須避開(kāi)抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開(kāi)狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無(wú)誤。（2）

26、 被按鍵識(shí)別：如何識(shí)別被按鍵是接口解決的主要問(wèn)題，一般可通過(guò)軟硬結(jié)合的方法完成。（3）鍵碼產(chǎn)生：為了從鍵的行列坐標(biāo)編碼得到反映鍵功能的鍵碼，一般在內(nèi)存區(qū)中建立一個(gè)鍵盤(pán)編碼表，通過(guò)查表獲得被按鍵的鍵碼。如下為鍵盤(pán)編碼表：unsigned char code tab2= 0x00,0x00, 0xf8,0x8c, 0xf9,0x5b, 0xfa,0x15, 0xfa,0x67, 0xfb,0x04, 0xfb,0x90, 0xfc,0x0c, 0xfc,0x44, 0xfc,0xac, 0xfd,0x09, 0xfd,0x34, 0xfd,0x82, 0xfd,0xc8, 0xfe,0x06, 0

27、xfe,0x22, 0xfe,0x56, 0xfe,0x85, 0xfe,0x9a, 0xfe,0xc1, 0xfe,0xe4, 0xff,0x03;這是個(gè)二維數(shù)組，第一列是高位（THx），第二列是地位（TLx），一共有16行，第一行對(duì)應(yīng)休止符。用AT89C51的并行口P0接44矩陣鍵盤(pán)，以P0.0P0.3作輸入線，以P0.4P0.7作輸出線；（4）在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0F”序號(hào)。5.3數(shù)碼管的相關(guān)代碼unsigned char code CharCode=0xc0, 0xf9, 0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80, 0x90, 0x88, 0x83,

28、 0xc6,0xa1,0x86,0x8e;5.4 C調(diào)各音符頻率的相關(guān)代碼將數(shù)值轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的數(shù)，分成高八位和低八位，我們要為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，單片機(jī)通過(guò)查表的方式來(lái)獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。unsigned char code tab2= 0x00,0x00, 0xf8,0x8c, 0xf9,0x5b, 0xfa,0x15, 0xfa,0x67, 0xfb,0x04, 0xfb,0x90, 0xfc,0x0c, 0xfc,0x44, 0xfc,0xac, 0xfd,0x09, 0xfd,0x34, 0xfd,0x82, 0xfd,0xc8, 0xfe,0x06, 0xfe,0x22, 0xfe,

29、0x56, 0xfe,0x85, 0xfe,0x9a, 0xfe,0xc1, 0xfe,0xe4, 0xff,0x03;5.5 放歌子程序放歌子程序設(shè)計(jì)類(lèi)似于音樂(lè)播放，將每個(gè)音調(diào)循環(huán)播放出來(lái)。if(MODE=1)/播放模式 ，燈不亮if(SAVE=1)/保存燈不亮，播放內(nèi)置音樂(lè)SPK = 1;/P1 = CharCodeSongTone_Index;dis = SongTone_Index; High = tabSongTone_Index0;Low = tabSongTone_Index1;TR1 = 1;delay1(6000*PaiTone_Index);/取音節(jié)TR1 = 0;SPK=

30、1;/if(Tone_Index+1)%7)=0)delay1(1000);/else delay1(400);Tone_Index+;if(Tone_Index=sizeof(Song) Tone_Index =0;if(SAVE=0)/保存燈亮，播放錄制的音樂(lè)Tone_Index =0;SPK = 1;for(j=0;ja;j+) /P1 = CharCodesavej-1;dis = savej-1;High = tabsavej-10;Low = tabsavej-11;TR1 = 1;delay1(6000);/取音節(jié)TR1 = 0;SPK=1;delay1(1000);if(MOD

31、E!=1&a=0)break;5.6 內(nèi)置歌曲子程序unsigned char code Song=8,8,12,12,13,13,12, 11,11,10,10,9,9,8,12,12,11,11,10,10,9, 12,12,11,11,10,10,9,8,8,12,12,13,13,12, 11,11,10,10,9,9,8,/小星星10,10,11,12,12,11,10,9,8,8,9,10,3,2,2,10,10,11,12,12,11,10,9,8,8,9,10,9,8,8,9,9,10,8,9,10,11,10,8,9,10,11,10,8,8,9,12,10,10,11,12

32、,12,11,10,9,8,8,9,10,9,8,8/歡樂(lè)頌;六、 系統(tǒng)調(diào)試6.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是針對(duì)單片機(jī)部分進(jìn)行調(diào)試。在上電前，先確保電路中不在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬(wàn)用表，用來(lái)完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。注意焊點(diǎn)之間，確保焊點(diǎn)沒(méi)有短接在一起，同時(shí)注意焊點(diǎn)的美觀，確保沒(méi)有開(kāi)路以及短路的現(xiàn)象出現(xiàn)。在確保硬件電路正常，無(wú)異常情況(斷路或短路)方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗(yàn)電路是否接錯(cuò)，同時(shí)還要檢驗(yàn)原理是否正確，在本次設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要鍵盤(pán)單片機(jī)控制部分、數(shù)碼管點(diǎn)亮部分和音頻轉(zhuǎn)換電路硬件調(diào)試。1、數(shù)碼管LED電路調(diào)試：接通電源，隨機(jī)按下按鈕可以看到數(shù)碼管顯示數(shù)字。2、鍵盤(pán)單片機(jī)控制部分調(diào)試：上電后，隨機(jī)按動(dòng)鍵盤(pán)可以發(fā)現(xiàn)各個(gè)按鍵對(duì)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(gè)調(diào)試程序應(yīng)該具備至少四種性能：跟蹤、斷點(diǎn)、查看變量、更改數(shù)值。整個(gè)程序是一個(gè)主程序調(diào)用各個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過(guò)程，要使主程序和整個(gè)程序都能平穩(wěn)運(yùn)行，各個(gè)模塊的