专业综合实践实习报告基于单片机电子琴音乐播放器.doc

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY实 习 报 告实习名称： 专业综合实践 学生姓名： 学院名称： 电气与信息工程学院 专业班级： 电子0841 学 号： 指导教师： 成 绩 评 定考核内容实习表现实习报告实习成果或答辩综合评定成绩成绩2011年7月21日实习纪律要求和成绩考核办法（纪律要求和成绩考核办法在封皮背面打印）1．实习必须听从教师指导，严格遵守安全操作规程不准违规操作，未经指导教师允许不准启动任何非自用设备、仪器、工具等；操作项目和内容必须按实习要求进行，特别要注意防止电烙铁烧烫伤、不用时要及时切断电源2．实习教室内不准吸烟、吃零食，不准带无关人员到实习教室活动，否则扣平时表现分3．参加本次实习时间不足三分之二或旷课3天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理4．病事假必须有请假条，需经班主任或有关领导批准，否则按旷课处理5．实习过程考核和实习成绩在教师手册中要有记载6．实习成绩的考核由指导教师根据实习表现（出勤、遵守纪律情况等）、实习报告、实习成果、现场操作、口试或笔试等几个方面，给出各项成绩或权重，综合后给出实习总成绩。

该实习经考核教研室主任审核，主管院长审批备案7．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格8．实习结束一周内，指导教师提交实习成绩和实习总结实习报告要求实习报告内容、格式各专业根据实习类别（技能实习、认识实习、生产实习、毕业实习等）统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案注意： 1．实习任务书和实习指导书在实习前发给学生，实习任务书放置在实习报告封面后和正文目录前2．为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸，实习报告建议双面打印（正文采用宋体五号字）或手写，左侧装订，订两个钉《专业综合实践》实习报告一、 实习目的与意义 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专业综合实训切实培养学生的动手能力，理论联系实际，将知识用到实处 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。

本文的主要内容是用AT89C2051单片机为核心控制元件，设计一个电子琴以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有10个按键和扬声器 本文主要对使用单片机设计简易电子琴电子时钟进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐并且本文分别从原理图，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，按下键盘中的按键会使扬声器播放对应的音符通过功能切换键，可以切换到播放音乐，所以具有电子琴音乐播放器两种功能二、实习内容（一）八按键简易电子琴的设计制作1.功能分析和方案论证说明（1）功能分析 采用AT89C2051CPU，设计时钟电路和复位电路，上电复位和手动复位，3V供电（2节电池）；PCB尺寸：长×宽=12cm×6cm，单面板具有电子琴输入按键8个，包含1～7和高音1具有手动复位键1个，播放音乐和弹奏切换功能按键1个，在PCB图上标注“复位”、“功能切换”字样有发光二极管显示程序运行状态（用1个发光二极管指示对应的1个按键，实际是8个发光二极管，只用1个代表）。

采用扬声器输出声音信号实现电子琴功能并且至少有一首存储歌曲，存储歌曲不能雷同2） 方案论证说明 本方案采用AT89C2051作为中心控制器，通过定时器，给它赋不同的初值，当定时器记满时对一个I/O口取反，产生方波，由于所赋初值不同，所以可以产生不同频率的方波，音乐中,有7个基本音符:do﹑re﹑mi﹑fa﹑so﹑la﹑si，七个不同的音符对应着不同的频率只要我们对照音符输出相对应的频率，就可以产生美妙的音乐了用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路，本例使用三极管S9012实现音频功放电路根据功能要求只产生8个音符按键较少，所以采用独立式键盘，题目要求一个发光二极管显示上电，一个表示程序运行状态，本设计采用LED发光二极管表示对于播放音乐和弹奏切换功能按键，采用外部中断来实现系统的电路结构组成框图如图一：功能选择弹奏/播放上电复位 按键复位 51单片机 AT89C20518键独立键盘扬声器驱动音频LED状态灯 图一AT89C2051单片机是AT89C51系列中结构最紧凑，体积最小的单片机，它的片内有2k字节闪烁存储器，管脚封装为20引脚，与8751相比只去掉P0口、P2口，片内多一个模拟电压比较器。

用它设计产品，外围元器件少，接口技术简单，缩小电路板面积，成本低，开发容易，可广泛应用于小型简单不需很多I/O口控制的各种智能产品设计，指令与MCS-51芯片兼容，内含2k字节的可反复电气烧录及擦除内存，工作电压2.7V至6V，工作频率最高至24 MHz，内含128字节RAM，15条可编程控制I/O线，一个模拟电压比较器，现已得到开发人员广泛认可2.电路原理设计和PCB设计（1）电路原理设计电路设计使用Altium Designer summer 08软件进行设计复位电路采用一个电容与一个电阻串联，电容再与按键并联来实现上电复位，也能手动复位，具体见图二： 图二晶振电路采用外部晶振，两个电容并联，再将12MHZ晶振放在中间，见图三： 图三键盘电路采用独立式键盘，将P1口作为键盘扫描接口，按键一端接地一端接P1口，P3.4作为音频输出端口，P3.7作为程序运行发光二极管显示输出端口，见图四：图四 系统的完整原理图请见附录一（2） PCB设计 焊盘内径是0.8～1.0mm，外径是3.0mm～3.5mm，普通线宽是1.3mm～1.5mm ，电源线宽度比普通线要加宽(不小于2mm)，线与线的安全间距为0.5mm左右，三极管管脚间距4～5mm，三个角做成三角形，尽量不做成一排；电阻焊盘间距10～12mm，电容焊盘间距4～6mm，焊盘直径大小均在3.0～3.5mm(或140～160mil)，AT89C2051两排管脚间距为7.62mm，每排各管脚间距为2.54mm，其管脚焊盘做成运动场型（椭圆形），长：X=3.5mm（长3～4mm），宽：Y=2mm；按键6×6mm，焊盘直径不小于3.0～3.5mm （或140～160mil），二极管管脚间距4～5mm，焊盘大小参考电阻，元件标称不要；采用底层布线（蓝色线），电源标出“+”，“-”极，靠边并排引出，采用方形焊盘，并增大面积，正负极之间距离为8～10mm，元件名称不能放在连线上，即不能名称与铜线相交，焊盘采用椭圆形或圆形，以增加焊盘的牢固性；焊盘最好不要采用方形，对于独立的焊点或焊点在直角处，应增大焊盘覆铜面积，几个焊点相连的也可以设计成岛型，线条尽可能不要相接成直角、丁字形或锐角，少拐弯，走线要尽可能水平或垂直，同一性能的线条粗细均匀。

经过耐心的摆放器件，对个参数进行设置，底层自动布线，做出的板子小于12×6cm，所以满 足题意，PCB图如图五，打印预览见图六：图五 图六3.软件设计与调试（1）音调的产生 音乐的产生需要不同频率的音频脉冲，对于单片机而言，可以利用它的定时/计数器产生这样的方波频率信号在本设计中，单片机工作在12MHz时钟频率下，其时钟周期为1us，因此可以利用AT89C2051的内部定时/计数器T0/T1，使其工作模式为1，根据对应音符的不同频率求出计数器的初值T（即是TH0和TL0的值），则TH0=T/256，TL0=T%256C调各音符频率与计数值T的对照如下表3-1所示表3-1 C调各音符频率与计数值T的对照表音符频率(Hz)简谱码(T)十六进制码音符频率(Hz)简谱码(T)低1D026263628#4FA#74064860#1D0#27763731中5SO74864898FD82低2RE29463835#5S0#83164934#2RE#31163928中6LA88064968FDC8低3M33064021#6LA#93264994低4FA34964103中7S198865030FE06#4FA#37064185高1DO104665058FE22低5SO39264260#DO#110965085#5S0#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#6LA#46664463高3M131865157低7S149464524高4FA139765178中1DO52364580FC44#4FA#148065198#1D0#55464633高5SO156865217中2RE57864684FCAC#5SO#166165235#2RE#62264723高6LA176065252中3M65964777FD09#6LA#186565268中4FA69864820FD34高7SI196765283 电子琴的弹奏程序采用查找表来实现，根据键盘扫描的不同键值，查找出产生不同频率的相应定时器的初值，由于是采用工作模式一，分高低位，按字节排放，TH放在前，TL放在后，程序如下：START: MOV R0, P1 MOV A,32H JNZ INT CJNE R0,#0FFH,KEY1 ;键盘扫描 SETB P3.7 CLR TR0 SJMP STARTKEY1: MOV R1,#0 MOV A,R0 CPL 。