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，电子琴在现代音乐之中扮演着重要角色，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ATs51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16个按键和扬声器。利用Proteus和keil进行仿真调试使本系统运行稳定，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，具有一定的实用和参考价值。

关键词：电子琴   单片机   音频放大   Proteus

ABSTRACT

Electronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments. It play an important role in modern music. SCM has powerful control function and flexible programming  characteristics. It has converged with modern people’s live, because an irreplaceable par. The main content is ATs51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core with the  keybord, speaker and other core modules In the main control module has 16 keys and a speaker. It use Proteus and keil to emulate .The system is steady , its simple hardware circuits , software functions, reliability of control system and high cost performance is its advantages. It also has certain practical and reference value.

Keywords  electronic music instrument   ATs51  audio frequency enlarge   Proteus

第一章  绪论

1.1  电子信息工程简介

电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。现在，电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面，像电话交换局里怎么处理各种电话信号，手机是怎样传递我们的声音甚至图像的，我们周围的网络怎样传递数据，甚至信息化时代的信息传递中如何保密等都要涉及电子信息工程的应用技术。我们可以通过一些基础知识的学习认识这些东西，并能够应用更先进的技术进行新产品的研究和 电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。 

本专业培养掌握现代电子技术理论、通晓电子系统设计原理与设计方法，具有较强的计算机、外语和相应工程技术应用能力，面向电子技术、自动控制和智能控制、计算机与网络技术等电子、信息、通信领域的宽口径、高素质、德智体全面发展的具有创新能力的高级工程技术人才开发。 

电子信息工程专业主要是学习基本电路知识，并掌握用计算机等处理信息的方法。首先要有扎实的数学知识，对物理学的要求也很高，并且主要是电学方面；要学习许多电路知识、电子技术、信号与系统、计算机控制原理、通信原理等基本课程。学习电子信息工程自己还要动手设计、连接一些电路并结合计算机进行实验，对动手操作和使用工具的要求也是比较高的。譬如自己连接传感器的电路，用计算机设置小的通信系统，还会参观一些大公司的电子和信息处理设备，理解手机信号、有线电视是如何传输的等，并能有机会在老师指导下参与大的工程设计。学习电子信息工程，要喜欢钻研思考，善于开动脑筋发现问题。

1.1.1  单片机的发展

单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。

1.SCM即单片微型 计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系立发展道路上，Intel公司功不可没。

2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

3.单片机是嵌入式系统的发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段 

（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS–48为代表。MCS–48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。

（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS – 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS–51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。

①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。

②CPU外围功能单元的集中管理模式。

③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。

④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。

（3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS – 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。

（4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。

1.1.2  单片机的发展趋势

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。

CMOS化——近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。

低功耗化——片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

低电压化——几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3~6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1~2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。

低噪声与高可靠性——为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。

大容量化——以往单片机内的ROM为1KB~4KB，RAM为~128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达KB，RAM最大为2KB。

高性能化——主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。

小容量、低价格化——与上述相反，以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。

外围电路内装化——这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。

串行扩展技术，在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是

I C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。

随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。

单片机的组成及特点：

单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。

1. 单片机的组成

它通过内部总线把计算机的各主要部件接为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是在进行数据交换时提供地址，CPU通过它们将地址输出到存储器或I/O接口；/数据总线的作用是在CPU与存储器或I/O接口之间，或存储器与外设之间交换数据；控制总线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。单片机中的CPU、存储器等部件将在后面章节陆续介绍。

2. 单片机的特点

由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要发如下特点：

（1）有优异的性能价格比。

（2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。

（3）控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

（4）低功耗、低电压，便于生产便携式产品。

（5）外部总线增加了I C（Inter-Integrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。

（6）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。

单片机的分类

单片机作为计算机发展的一个重要领域，应用一个较科学的分类方法。根据目前发展情况，从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

1. 通用型/专用型

这是按单片机适用范围来区分的。例如，80C51是通用型单片机，它不是为某种专用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。

2. 总线型/非总线型

这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。

3. 控制型/家电型

这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强；用于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。

显然，上述分类并不是惟一的和严格的。例如，80C51类单片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。

单片机的应用

由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：

1. 单片机在智能仪表中的应用

单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

2. 单片机在机电一体化中的应用

机电一体化是械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。

3. 单片机在实时控制中的应用

单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。

4. 单片机在分布式多机系统中的应用

在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。

5. 单片机在人类生活中的应用

自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。

综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次。

1.2  多音阶电子琴项目概述

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，电子琴在现代音乐之中扮演着重要角色，本项目的主要内容是以ATS52单片机为核心控制元件设计一个多音阶电子琴，它具有硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比高等优点，具有一定的实用价值。基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。鉴于传统电子琴可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低So到高DO等11个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。该设计将十一个琴键改成16个，使电子琴的功能更加完美。实现对乐曲的演奏。

设计目标

由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下：

1、经济可行性：

所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于毕业设计是没有项目资金，没有开发经费，因此在经济上必须能够承受，比较理想化的项目对于我们毕业设计来说是不可行的。通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。

2、技术可行性：

技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。

综上所述，本系统设计目标已经明确,在经济与技术上均可行，因此本系统的开发是完全可行的。

第二章  总体方案

2.1  系统设计要求

基于ATS52单片机的多音阶电子琴设计要求如下：

（1）由4*4组成的16个按键矩阵，设计16个音阶

（2）可随意弹奏想要表达的音乐

（3）要求达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲

（4）用键盘作出电子琴的按键每键代表一个音符。

2.2  电子琴系统的组成

多音阶电子琴的设计以ATS52单片机为主控芯片，使得4*4按键 矩阵电路功率放大电路，扬声器等各功能电路协调工作，多音阶电子琴的主电路由4*4按键矩阵电路、功率放大电路、扬声器、复位电路、晶振电路、电源电路几部分组成。

通过学习和查阅资料本项目需要掌握和了解如下知识：

（1）+5付电源原理及设计

（2）单片机复位电路工作原理及设计

（3）单片机晶振电路工作原理及设计

（4）4*4按键矩阵电路工作原理及设计

（5）音频集成功放LM386的特性及使用

（6）ATS52单片机引脚

（7）单片机汇编语言及程序设计

多音阶电子琴框图

硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。

该设计要实现一种由单片机控制的电子琴，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，用户可以根据乐谱在键盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。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。本例使用国家半导体公司的低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。在单片机的复位电路和晶振电路的协同下通过矩阵键盘的输入通过单片机到音频放大到扬声器发出琴声，实现功能。多音阶电子琴框图如图2-1所示。

图2-1多音阶电子琴框图

第三章  硬件设计

3．1  ATS52

3.1.1  ATS52简介

与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。ats52单片机引脚图及引脚说ATS52 高性能8位单片机（ATS52引脚图）

 ATS52引脚图

器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的ATS52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

ATS52具有如下特点：40个引脚，8kBytes Flash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，ATS52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

3.1.2  功能特性描述

Ats52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得ATS52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。ATS52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，ATS52可降至0Hz静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器 8K 字节在系统可编程Flash ATS52

P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

引脚号第二功能

P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

P1.5 MOSI（在系统编程用）

P1.6 MISO（在系统编程用）

P1.7 SCK（在系统编程用）

P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为ATS52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

端口引脚第二功能

P3.0 RXD(串行输入口)

P3.1 TXD(串行输出口)

P3.2 INTO(外中断0)

P3.3 INT1(外中断1)

P3.4 TO(定时/计数器0)

P3.5 T1(定时/计数器1)

P3.6 WR(外部数据存储器写选通)

P3.7 RD(外部数据存储器读选通)

此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST——复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALE/PROG——当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。

PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当ATC52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP——外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp

3.1.3  单片机复位电路作用

在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。

基本的复位方式

单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位

1、手动按钮复位

手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。

2、上电复位

ATC51的上电复位电路，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1µF。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。

3.2  电路工作原理

3.2.1  电路原理

主要用到单片机ATS52的晶振电路、复位电路、利用各引脚的功能，以及集成功放LM386的放大特性和+5付电源，4*4按键矩阵电路，单片机汇编语言及程序设计，达到电子琴的基本功能使每键代表一个音符，使得4*4按键 矩阵电路，功率放大电路，扬声器等各功能电路协调工作，实现多音阶电子琴功能的实现。使每按下一个按键就代表一个音符。弹奏出悦耳的琴声。

单片机的P1.0端口的输出做音频放大电路中的输入，单片机的P3.0~P7.0端口分别做4*4按键矩阵电路的行扫描和列扫描。每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量0和1，开关的一端（列行）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字0实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无按键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么;还要消除按键在闭合或断开时的抖动。在两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地；另一行并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间，然后利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，如此就可以在I/O脚上得到此频率的脉冲。利用ATS52单片机内部计时器让其工作在计数模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0以产生不同的频率产生不同音阶的声音了。

3-2电子琴键盘功能

电路原理图如图3-3所示：

3-3基于ATS52单片机的多音阶电子琴电路原理图

   3.2.2  元件清单

   基于ATS52单片机的多音阶电子琴元件清单如表3-3所示

         表3-3 基于ATS52单片机的多音阶电子琴元件清单

图3-4矩阵键盘

键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。有关按键的识别、键码的确定与输入、去抖动等功能均由软件完成。

每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量0和1，开关的一端（列行）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字0实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无按键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么;还要消除按键在闭合或断开时的抖动。在两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地；另一行并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。

3.2.4  音频集成功放LM386的特性及内部电路图

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386的内部电路图及引脚排列图如图3-4。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

图3-4  LM386的封装形式

特性(Features)

（1）静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。

（2）工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。

（3）外围元件少。

（4）电压增益可调,20-200。

（5）低失真度

在一定频率范围内的振动能够产生乐音，但是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。lm386功放最大的特点是低功耗，高增益，增益最高可达200。LM386电源电压4--12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。

本例使用国家半导体公司的低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。其电路以及各参数如图3-5

          图3-5  LM386电路图及各参数

第四章  软件设计

4.1  程序流程图

主程序流程图和T0中断服务如图4-1所示。下面对4*4矩阵键盘识别处理以及如何产生音乐频率进行分析。

（a）主程序流程图                                          (b)T0中断服务流程图     

图4-1主程序流程图和T0中断服务流程图

接通电源后，T0初始化中断允许T0中断，然后判断是否有键按下，如有键按下则单片机识别按键的功能，若为否则返回上一级继续判断是否有键按下，如有键按下根据按键功能，将音符T值装入到T0中，启动T0工作，通过音频放大产生音乐，判断按键有没有释放，若释放则单片机停止T0工作，返回到T0初始化中断允许T0中断下。按键释放如果不成功则返回继续判断。

4.2  产生音乐频率

乐音听起来有的高，有的低，这就叫音高，音高是由发音物体振动频率的高低决定的，频率高声音就高，频率低声音就低，不同音商的乐音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，这7个字母就是乐音的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名。

音持续时间的长短即时值，一般用拍数表示，休止符表示暂停发音。

一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。

要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间，然后利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，如此就可以在I/O脚上得到此频率的脉冲。

利用ATS52单片机内部计时器让其工作在计数模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0以产生不同的频率。

ATS52单片机采用12MHZ晶振，高中低音符与T0相关的计数值如表4-2所示。

表4-2    音符频率表

低1 DO

#1 DO#

低2 RE

#2 RE#

低3 M

低4 FA

#4 FA#

低5 SO

#5 SO#

低6 LA

#6

低7 SI

中1 DO

# 1 DO#

中2 RE

#2 RE#

中3 M

除了音符以外，节拍也是音乐的关键组成部分。节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机系统中可以用延时来实现，如果1/4拍的延时是0.4秒，则1拍的延时是1.6秒，只要知道1/4拍的延时时间，其余的节拍延时时间就是它的陪数。如果单片机要自己播放音乐，那么必须在程序设计中考虑到节拍的设置，由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）具体如下表：

表4-3  曲调值表

5.1  Proteus功能介绍

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

其功能特点 

Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： 

（1）原理布图 

（2）PCB自动或人工布线 

（3）SPICE电路仿真 

性的特点 

（1）互动的电路仿真 

用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 

（2）仿真处理器及其外围电路 

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。 

具有4大功能模块：

（1）智能原理图设计（ISIS） 

丰富的器件库：超过27000种元器件，可方便地创建新元件；

智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；

智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间；

支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；

可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP图纸，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多种文档使用。

（2）完善的电路仿真功能（Prospice）

ProSPICE混合仿真：基于工业标准SPICE3F5，实现数字/模拟电路的混合仿真；

超过27000个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的SPICE文件自行设计仿真器件，Labcenter也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件； 

多样的激励源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用wav文件）、指数信号、单频FM、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入；

丰富的虚拟仪器：13种虚拟仪器，面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器等；

生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜色表示其对地电压大小，结合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动； 

高级图形仿真功能（ASF）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析；

（3）独特的单片机协同仿真功能（VSM）

支持主流的CPU类型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持CORTEX、DSP处理器；

支持通用外设模型：如字符LCD模块、图形LCD模块、LED点阵、LED七段显示模块、键盘/按键、直流/步进/伺服电机、RS232虚拟终端、电子温度计等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）还可以使仿真电路通过PC机串口和外部电路实现双向异步串行通信；

实时仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中断仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；

编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/编译/源码级仿真，内带8051、AVR、PIC的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试；

（4）实用的PCB设计平台

原理图到PCB的快速通道：原理图设计完成后，一键便可进入ARES的PCB设计环境，实现从概念到产品的完整设计；先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局；支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使PCB设计更为合理；

完整的PCB设计功能：最多可设计16个铜箔层，2个丝印层，4个机械层（含板边），灵活的布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3D 可视化预览；

多种输出格式的支持：可以输出多种格式文件，包括Gerber文件的导入或导出，便利与其它PCB设计工具的互转（如protel）和PCB板的设计和加工。

Proteus提供了丰富的资源 

（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。 

（2）Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

（4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

电路功能仿真

在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。

PROTEUS是单片机课堂教学的先进助手。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。

课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台 

随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。 

使用Proteus 软件进行单片机系统仿真设计, 是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在单片机课程设计和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用 Proteus 开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用 Proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。

5.2  keil功能介绍

单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。

5.3  利用Proteus和keil进行仿真调试

应用系统设计完成之后，要进行硬件调试和软件调试。软件调试可以利用开发及仿真系统进行。

1.复制文件

把 Proteus 安装目录下的VDM51.dll 文件复制到 Keil安装目录下的\C51\\BIN目录中。VDM51.dll也可以到网上下载。

2.修改Keil的TOOLS.INI文件

用记事本打开Keil安装目录下的 TOOLS.INI文件，然后在[C51]栏目下加入以下文件：TDRV3=BIN\\VDM51.DLL("Proteus VSM Monitor-51Driver")注意其中“TDRV3”中的“3”要根据实际情况写，不要和文件中原有的重复。

3. Keil的设置

(1)在Keil的project菜单DEBUG选项中，选中右边的“use:”，并在右栏上部的下拉菜单里选中“Proteus VSM Monitor-51Driver”。

(2)接着进入setings设置通信接口，如果同一台机器则IP名为127.0.0.1，如不是同一台则填另一台的IP地址。在Port后面添上8000。

4. Proteus的设置

在Proteus(ISIS)的DEBUG菜单中，选中“use romote debugermonitor”。就可以开始他们的联调工作了。打开Keil和Proteus项目，然后点击Debug-start/stop debug session进入联调状态，点击单步运行，如果能看到Protues中的电路根据Keil运行的程序位置而显示不同的现象，这就说明联调成功了。

5硬件调试

先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。

（1）利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各元件以及引脚是否连接正确，是否有短路故障。

（2）先要将单片机ATS52芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没问题，则直接上仿真机进行联机调试观察各接口线路是否异常。

2.软件调试

软件调试是利用仿真工具Proteus和keil进行在线仿真调试，除发现和解决程序错误外，也可以发现硬件故障。

单片机ATS52是系统的核心，利用万用表检测单片机电源VCC是否为（40脚）+5V、晶振是否正常工作（可用示波器测试，也可以用万用表检测，两引脚电压一般为1.8~2.3V之间）、复位引脚RST（复位时为高电平，单片机工作时为低电平）、EA是否为高电平，这样一来单片机就能工作了，再结合电路图，检测故障就很容易了。

参考文献

[1]杨居义主编《单片机课程设计指导》清华大学出版社，2009.9

[2]楼然苗，李光飞.《单片机课程设计指导》.北京航空航天大学出版社，2007

[3]江力《.单片机原理与应用技术.》清华大学出版社，2006

[4]胡汉才《单片机原理及接口技术》（第二版）.清华大学出版社 ，2006

[5]刘守义.《单片机应用技术.》西安电子科技大学出版社，2002

[6]张洪润，张亚凡.《单片机原理及应用.》清华大学出版社， 2005

[7]李群芳，肖看.《单片机原理、接口及应用》.清华大学出版社 2005

[8]林敏，丁金华，田涛.《计算机控制技术及工程应用》国防工业出版社，2005

[9]何希才.《常用集成电路实用实例》电子工业出版社，2007

[10]陈有卿《通用集成电路应用与实例分析》中国电力出版社，2007

[11]伟福Lab6000仿真实验系统使用说明书.江苏：南京伟福实业有限公司，2006

[12]周润景.《基于Proteus的AVR单片机设计与仿真.》北京航空航天大学出版社，2007

[13]马中梅《单片机的C语言程序设计》（第四版）北京航空航天大学出版社，2007

[14]张道德《.单片机接口技术》（C51版）中国水利水电出版社，2007

[15]吕凤.《C语言课程设计》清华大学出版社，2006

[16]徐爱钧《Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与uVision2应用实践》电子工业出版社，2004

附录Ⅰ  单片机汇编语言及程序设计

基于ATS52单片机的多音阶电子琴程序清单如下：

KEYBUF EQU 30H

       STH0 EQU 31H

       STL0 EQU 32H

       TEMP EQU 33H

       ORG 00H

       LJMP START

       ORG 0BH

       LJMP INT_T0

START: MOV TMOD,#01H

       SETB ET0

SETB EA 

WAIT:  MOV P3,#0FFH

       CLR P3.4

       MOV A, P3

       ANL A, #0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY1

       LCALL DELY10MS

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY1

       MOV A, P3

       ANL A,#0FH

       CJNE A,#0EH,NK1

       MOV KEYBUF,#0

LJMP DK1

NK1:   CJNE A,#0DH,NK2

       MOV KEYBUF,#1

LJMP DK1

NK2:   CJNE A,#0BH,NK3

       MOV KEYBUF,#2

       LJMP DK1

NK3:   CJNE A,#07H,NK4

       MOV KEYBUF,#3

       LJMP DK1

NK4:   NOP

DK1:   MOV A,KEYBUF

       MOV B,#2

       MUL AB     

       MOV TEMP,A

       MOV DPTR,#TABLE

       MOVC A,@A+DPTR

       MOV STH0,A

       MOV TH0,A

       INC TEMP

       MOV A,TEMP

       MOVC A,@A+DPTR

       MOV STL0,A 

       MOV TL0,A 

SETB TR0

DK1A:  MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JNZ DK1A

       CLR TR0 

NOKEY1: MOV P3,#0FFH

       CLR P3.5 

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY2

       LCALL DELY10MS

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY2

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       CJNE A,#0EH,NK5

       MOV KEYBUF,#4

LJMP DK2

NK5:   CJNE A,#0DH,NK6

       MOV KEYBUF,#5

       LJMP DK2

NK6:  CJNE A,#0BH,NK7

       MOV KEYBUF,#6

       LJMP DK2

NK7:   CJNE A,#07H,NK8

       MOV KEYBUF,#7

       LJMP DK2

NK8:   NOP  

DK2:   MOV A,KEYBUF

       MOV B,#2

       MUL AB

       MOV TEMP,A

       MOV DPTR,#TABLE

       MOVC A,@A+DPTR 

       MOV STH0,A

       MOV TH0,A 

       INC TEMP

       MOV A,TEMP

       MOVC A,@A+DPTR

       MOV STL0,A

       MOV TL0,A 

SETB TR0 

DK2A:  MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

JNZ DK2A

CLR TR0 

NOKEY2:MOV P3,#0FFH 

       CLR P3.6

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY3

       LCALL DELY10MS 

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY3

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       CJNE A,#0EH,NK9

       MOV KEYBUF,#8

LJMP DK3

NK9:  CJNE A,#0DH,NK10 

       MOV KEYBUF,#9

LJMP DK3

NK10:  CJNE A,#0BH,NK11

       MOV KEYBUF,#10

       LJMP DK3

NK11:  CJNE A,#07H,NK12

       MOV KEYBUF,#11

       LJMP DK3

NK12:  NOP 

DK3:   MOV A,KEYBUF

       MOV B,#2

       MUL AB 

       MOV TEMP,A

       MOV DPTR,#TABLE 

       MOVC A,@A+DPTR 

       MOV STH0,A

       MOV TH0,A 

       INC TEMP

       MOV A,TEMP

       MOVC A,@A+DPTR

       MOV STL0,A

       MOV TL0,A 

       SETB TR0 

DK3A:  MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JNZ DK3A

       CLR TR0

NOKEY3:MOV P3,#0FFH

       CLR P3.7 

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY4

       LCALL DELY10MS 

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       XRL A,#0FH

       JZ NOKEY4

       MOV A,P3

       ANL A,#0FH

       CJNE A,#0EH,NK13

       MOV KEYBUF,#12

       LJMP DK4

NK13:  CJNE A,#0DH,NK14 

       MOV KEYBUF,#13

       LJMP DK4

NK14:  CJNE A,#0BH,NK15 

       MOV KEYBUF,#14

       LJMP DK4

NK15:  CJNE A,#07H,NK16 

       MOV KEYBUF,#15

       LJMP DK4

NK16:  NOP  

DK4:   MOV A,KEYBUF

       MOV B,#2

       MUL AB 

       MOV TEMP,A

       MOV DPTR,#TABLE

       MOVC A,@A+DPTR 

       MOV STH0,A

       MOV TH0,A 

       INC TEMP

      MOV A,TEMP

      MOVC A,@A+DPTR

      MOV STL0,A

      MOV TL0,A 

      SETB TR0 

DK4A: MOV A,P3

      ANL A,#0FH

      XRL A,#0FH

      JNZ DK4A

      CLR TR0

NOKEY4:  LJMP WAIT

DELY10MS:  MOV R6,#10

D1:  MOV R7,#248

      DJNZ R7,$

      DJNZ R6,D1

      RET

INT_T0: MOV TH0,STH0 

      MOV TL0,STL0

CPL P1.0   

RETI

TABLE:DW 021,103,260,400

      DW 524,580,684,777

      DW 820,8,968,65030

      DW 65058,65110,65157,65178

 END

附录Ⅱ  电子琴制作实物图

致谢

本设计的研究工作是在导师麻丽娟的悉心指导和关心下完成的，在设计的选题、调研和撰写时倾注了老师大量的心血和精力。导师敏锐的洞察力，活跃的思维，以及广泛的学识积累，给我留下了深刻的印象。导师为人谦虚，平易近人，严紧认真，治学一丝不苟，以及宽以待人的作风，深深地影响着我，并将使我受益终身。值此论文完稿之际，谨向辛勤培养我的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢！

同时还要感谢父母，为我提供了良好的学习环境和条件，使的我的设计才得以顺利完成。感谢他们对我的关心。本文主要阐述以单片机为主要元件的多音阶电子琴的实现背景及其实现的功能，我对单片微机技术产生了浓厚的兴趣，同时，受我主修专业的影响，我已经习惯于关注单片机设计带来的一系列机遇与挑战。

本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有导师的指引和赠予，没有父母和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。当我打完毕业论文的最后一个字符时，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。尤其是麻老师对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。

再次由衷感谢答辩组的各位老师对学生的指导和教诲，我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值！下载本文