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51单片机电子琴设计(可显示光敏、温度、日期)

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楼主
ID:610753 发表于 2019-11-26 21:43 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
51单片机电子琴设计(可显示光敏、温度、日期)

作者：林宏伟   学校：shaoguandada   时间：2019/11/26

首先，看图：下面这张图是基于51单片机设计的基础要求，一共是10个小课题，难度的话，初步认为是半颗星，说难不算难，说简单确实很简单，这对于那些有基础的同学而言轻松，基本几个小时就搞定了。


编号
项目名称
要求
学号
1
基于DS1302的电子万年历设计
1、电子万年历功能；2、可设置三组以上的闹钟；3、温度检测功能；4、倒计时功能
学号尾数为1
2
简易数字电压表
1、可检测显示0～5V的直流电压；2、可检测环境光照功能，将系统工作环境的光线分为强、中、弱三个等级并在液晶上显示。
学号尾数为2
3
数控电压源设计
1、可输出0～5V的直流电压。直流电压的大小用键盘设置确定，精度为0.1V；2、可输出正弦波、方波和三角波。波形的频率不限，但是幅度可在1~5V之间用键盘设置, 精度为0.1V。
学号尾数为3
4
环境温度、光照检测报警系统设计
1、检测显示当前的环境温度和光线强度。2、键盘设置温度和光强的上限与下限值，如果温度与光强超出界限值，则蜂鸣器发出警报。同时液晶显示警报的类型。
学号尾数为4
5
多功能电子琴设计
1、高、中、低音调选择功能；2、手动演奏功能；3、至少能自动演奏一首歌曲；4、完美的中文操作界面。
学号尾数为5
6
多功能电子计算器设计
1、基本的加减乘除运算功能；2、乘方、开方运算；3、三角函数运算；4十进制、二进制、十六进制转换功能。
学号尾数为6
7
基于单片机的数字钟设计
file:///C:\Users\LITTLE~1\AppData\Local\Temp\ksohtml84440\wps1.jpg1、时分秒显示；2、时分秒可以现场键盘设置；3、断电后下一次通电时，时钟能在原来的基础上继续运行；4、温度检测显示；5、秒表功能
学号尾数为7
8
基于LCD图像显示的数字钟设计
1、 利用LCD图型模式，编程实现时钟功能。显示模式参考图如右图所示。
2、键盘实时调整时钟数据
学号尾数为8
9
英文记事本设计
1、开机密码设置功能。系统通电后，要输入6位的密码才能进入系统。3、进入系统后，可以输入英文文章。即系统按键具有数字、标点符号、大小写字母、空格，回车等字符输入功能。4、附加功能。进入系统后，密码可以用按键更改；输入的文章，液晶界面显示满之后，能够分页切换，并且具有保存、清楚功能。
学号尾数为9
0
PWM信号发生器设计
1、利用单片机控制DA转换器，变出控制输出两路相位相反的PWM信号；2、PWM信号的幅度可在0.1V~5V之间用键盘按照0.1V的分辨率任意设定；3、PWM的展空比，可在1％～99％之间，按照1％的精度，用键盘设定控制；4、PWM的频率，可在10～100Hz之间，按照1Hz的分辨率，任意设定。
学号尾数为0


1.首先，讲一下思路，这些基础要求其实用一块板就可以实现全部，因为是设计，设计要求电路板是自己焊接，不能买现成的，这对很多小可爱来说是一件十分痛苦的事情，下面是我自己的电路图，遵循简单化原则，尽量把电路精简


（1）原理图



（2）PCB图




（3）实物图

（1）LCD12864模块 ：这个模块的通信方式有两种，一种是并行，一种是串行，并行虽然网上历程很多，但是焊接电路时候却很多线，于是我对这个模块的硬件图进行了修改，把并行改成串行，修改硬件图，这样就不用模块的引脚，下面是这个模块的部分说明：   我采用短接J2，这样PSB这个引脚就可以丢掉了，我再短接了背光电源和供电电源，这样就并行，总体这个模块就只需要用三条线，供电2条，数据线3条。无需多余的线路了，十分精简。

特色：（1）模组背部自带 10K 3*3 硬封可调电位器，可以调到
理想对比度
（2）LED 背光极性可调，JP4 为液晶背光正负反接处,此模组
背光为 4 颗 LED 灯，非普通背光
（3）模组自带原装三星正品防静电电容，抗干扰性更强 C6 C7
C8
（4）串并口可通过两种方式调节 1 PSB 脚控制 2 JP2 短路到+
为并口 短路到-为串口
（5）自改 3.3V 可通过 JP3 调节，默认接+级为 5V，接-为 3.3V，
C4 C5 加极性电容即可 型号
为 106A 14FH4，背光电阻 33 欧改成 3.3 欧


（4）LCD12864硬件修改和电路板布局

（2）DS18B20模块，这个模块是温度传感器，这个不需要修改什么，直接使用就行了

（3）DS1302模块    同上，注意副电源是否需要

（4）其他模块，不多解释了，模块只需要看网上使用手册就行了

2.如何实现上面的功能？

这块板可以实现的功能有：显示温度、光敏值、时间、独立按键可用、矩阵按键可用。

（1）矩阵按键驱动程序：这个采用最最基础的扫描程序，还有状态机、翻转两种，比较高阶，如果是新手就建议不要采用（怕看不懂）

  1. void Keyscan(void)
  2. {
  3.         unsigned char temp;
  4.         P2=0xfe;                                        //第一行置低
  5.         temp=P2;                                           //将P2口的值赋给temp
  6.         temp=temp&0xf0;                                //将temp跟1111 0000 按位与
  7.         if(temp!=0xf0)
  8.         {
  9.                 delay1ms(10);
  10.                 temp=P2;
  11.                 temp=temp&0xf0;
  12.                 if(temp!=0xf0)
  13.                 {
  14.                         temp=P2;
  15.                         switch(temp)
  16.                         {
  17.                                 case 0xee:
  18.                                 key=0;
  19.                                 break;

  21.                                 case 0xde:
  22.                                 key=1;
  23.                                 break;

  25.                                 case 0xbe:
  26.                                 key=2;
  27.                                 break;

  29.                                 case 0x7e:
  30.                                 key=3;
  31.                                 break;
  32.                         }
  33.                         while(temp!=0xf0)
  34.                         {
  35.                                 temp=P2;
  36.                                 temp=temp&0xf0;
  37.                         }
  38.                 }
  39.         }

  41.         P2=0xfd;                                        //第二行置低
  42.         temp=P2;                                           //将P2口的值赋给temp
  43.         temp=temp&0xf0;                                //将temp跟1111 0000 按位与
  44.         if(temp!=0xf0)
  45.         {
  46.                 delay1ms(10);
  47.                 temp=P2;
  48.                 temp=temp&0xf0;
  49.                 if(temp!=0xf0)
  50.                 {
  51.                         temp=P2;
  52.                         switch(temp)
  53.                         {
  54.                                 case 0xed:
  55.                                 key=4;
  56.                                 break;

  58.                                 case 0xdd:
  59.                                 key=5;
  60.                                 break;

  62.                                 case 0xbd:
  63.                                 key=6;
  64.                                 break;

  66.                                 case 0x7d:
  67.                                 key=7;
  68.                                 break;
  69.                         }
  70.                         while(temp!=0xf0)
  71.                         {
  72.                                 temp=P2;
  73.                                 temp=temp&0xf0;
  74.                         }
  75.                 }
  76.         }

  78.         P2=0xfb;                                        //第二行置低
  79.         temp=P2;                                           //将P2口的值赋给temp
  80.         temp=temp&0xf0;                                //将temp跟1111 0000 按位与
  81.         if(temp!=0xf0)
  82.         {
  83.                 delay1ms(10);
  84.                 temp=P2;
  85.                 temp=temp&0xf0;
  86.                 if(temp!=0xf0)
  87.                 {
  88.                         temp=P2;
  89.                         switch(temp)
  90.                         {
  91.                                 case 0xeb:
  92.                                 key=8;
  93.                                 break;

  95.                                 case 0xdb:
  96.                                 key=9;
  97.                                 break;

  99.                                 case 0xbb:
  100.                                 key=10;
  101.                                 break;

  103.                                 case 0x7b:
  104.                                 key=11;
  105.                                 break;
  106.                         }
  107.                         while(temp!=0xf0)
  108.                         {
  109.                                 temp=P2;
  110.                                 temp=temp&0xf0;
  111.                         }
  112.                 }
  113.         }

  115.         P2=0xf7;                                        //第二行置低
  116.         temp=P2;                                           //将P2口的值赋给temp
  117.         temp=temp&0xf0;                                //将temp跟1111 0000 按位与
  118.         if(temp!=0xf0)
  119.         {
  120.                 delay1ms(10);
  121.                 temp=P2;
  122.                 temp=temp&0xf0;
  123.                 if(temp!=0xf0)
  124.                 {
  125.                         temp=P2;
  126.                         switch(temp)
  127.                         {
  128.                                 case 0xe7:
  129.                                 key=12;
  130.                                 break;

  132.                                 case 0xd7:
  133.                                 key=13;
  134.                                 break;

  136.                                 case 0xb7:
  137.                                 key=14;
  138.                                 break;

  140.                                 case 0x77:
  141.                                 key=15;
  142.                                 break;
  143.                         }
  144.                         while(temp!=0xf0)
  145.                         {
  146.                                 temp=P2;
  147.                                 temp=temp&0xf0;
  148.                         }
  149.                 }
  150.         }
  151. }
复制代码
（2）DS18B20驱动程序

  1. #include "DS18B20.h"

  3.         
  4. uchar dis1[16];



  8. /*---------------以下为18B20相关函数-----------------------------*/
  9. /******************************************************************
  10. 函数名称:void delay (uint x)
  11. 功能说明:若机器周期为1us，则本延时程序为延时 4*x(us)
  12. ******************************************************************/
  13. void delay (uint x) //本板延时8us
  14. {
  15.      while (--x);
  16. }

  18. /*****************************************************************
  19. 函数名称:uchar bus_rest(void)
  20. 功能说明:产生单总线系统信号的总线复位信号,并返回
  21. 总线上是否存在单总线器件信息
  22. ******************************************************************/
  23. uchar bus_rest(void)
  24. {
  25.      uchar presence;
  26.      DQ=0; //将DQ信号线拉低
  27.      delay(29); //持续48US
  28.      DQ=1; //释放总线
  29.      delay(3); //等待从设备将总线拉低
  30.      presence=DQ; //保存当前总线状态
  31.      delay(25); //等待总线初始化过程结束
  32.      return presence;//返回是否有从设备将总线拉低

  34. }

  36. /****************************************************************
  37. 函数名称:uchar r_1820BYTE(void)
  38. 功能说明:向单总线读取一个数据字节
  39. *****************************************************************/
  40. uchar r_1820BYTE(void)
  41. {
  42.       uchar i=0;
  43.       uchar date = 0;
  44.       for (i=8;i>0;i--)
  45.       {
  46.           DQ = 0; // 将DQ信号线拉低启动读时隙
  47.           DQ=1;// 释放总线,等待从机动车辆返回数据位
  48.           delay(1); //越接近15us越好; 准备采样总线上的信号
  49.           date>>=1 ;
  50.           if (DQ)
  51.                date=date|0x80;
  52.           delay(6);
  53.        }
  54.        return(date);
  55. }

  57. /*****************************************************************
  58. 函数名称:void w_1280Byte(uchar bytevalue)
  59. 功能说明:向单总线写一个数据字节
  60. ******************************************************************/
  61. void w_1280Byte(uchar bytevalue)
  62. {
  63.      uchar i;
  64.      for(i=0;i<8;i++)
  65.      {
  66.          DQ=0; // 将DQ信号线拉低启动读时隙
  67.          DQ=bytevalue&0x01; //
  68.          delay(5);//等待写时隙结束
  69.          DQ=1; //释放
  70.          bytevalue>>=1;
  71.      }
  72.      delay(5); ////等待写时隙结束
  73. }
  74. /*****************************************************************
  75. 函数名称:uint read_T(void)
  76. 功能说明:读取1820温度
  77. *******************************************************************/
  78. uint read_T(void)
  79. {
  80.      uchar a=0;
  81.      uchar b=0;
  82.      uint t=0;
  83.      bus_rest();
  84.      w_1280Byte(0xCC); // 跳过读序号列号的操作 ;
  85.      w_1280Byte(0x44); // 启动温度转换，模数转化;
  86.      bus_rest();
  87.      w_1280Byte(0xCC); //跳过读序号列号的操作 ;
  88.      w_1280Byte(0xBE); //读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度 ;
  89.      a=r_1820BYTE();// 低8位
  90.      b=r_1820BYTE();// 高8位
  91.      t=(b*256)+a;
  92.      return(t);
  93. }
  94. /**************************************************************
  95. 函数名称:void show_T(uint temp)
  96. 函数功能:显示温度
  97. **************************************************************/
  98. void show_T(uint temp)
  99. {
  100.      int i;
  101.      float ftemp;
  102.      ftemp = temp* 0.0625;
  103.      sprintf(dis1,"%f",ftemp);//把温度值写入数组内存
  104.      w_12864(com,0x98+3);
  105.      for(i=0;i<5;i++)
  106.      w_12864(dat,dis1[i]); //写入温度
  107. }



复制代码
（3）DS1302驱动程序：

  1. #include "DS1302.h"


  4. /*----------------------DS1302相关声明-------------------------*/
  5. char TAB_1302[]={ 0x00,0x29,0x02, //秒:分:时.
  6.                   0x18,0x06,0x06,0x08}; //日:月:星期:年.
  7. uchar code TAB_XQ[]={"一二三四五六日"};//把DS1302数字日期转换为中文字符.
  8. /*----------------以下为DS1302相关函数-------------------------*/
  9. /**************************************************************
  10. 函数名称:void w_1302byte(uchar date)
  11. 函数功能:写一个字节(上升沿)
  12. ***************************************************************/
  13. void w_1302byte(uchar date)
  14. {
  15.      uchar i;
  16.      datbyte=date;
  17.      for(i=0;i<8;i++)
  18.      {
  19.          T_IO=datbyte0; //写最低位
  20.          T_CLK=0;
  21.          T_CLK=1;
  22.          datbyte>>=1;
  23.      }
  24. }
  25. /**************************************************************
  26. 函数名称:uchar r_1302byte(void)
  27. 函数功能:读一个字节(下降沿)
  28. ***************************************************************/
  29. uchar r_1302byte(void)
  30. {
  31.      uchar i;
  32.      datbyte=0;
  33.      for(i=0;i<8;i++)
  34.      {
  35.          datbyte7=T_IO; //读最低位
  36.          T_CLK=1;
  37.          T_CLK=0;
  38.          datbyte>>=1;
  39.      }
  40.      return(datbyte);
  41. }
  42. /***************************************************************
  43. 函数名称:void write_1302(uchar addr,uchar date)
  44. 函数功能: 指定位置写数据
  45. ****************************************************************/
  46. void write_1302(uchar addr,uchar date)
  47. {
  48.      T_RST=0;
  49.      T_CLK=0;
  50.      T_RST=1;
  51.      w_1302byte(addr);
  52.      w_1302byte(date);
  53.      T_CLK=0;
  54.      T_RST=0;
  55. }
  56. /**************************************************************
  57. 函数名称:uchar read_1302(uchar addr)
  58. 函数功能: 指定位置读数据
  59. ****************************************************************/
  60. uchar read_1302(uchar addr)
  61. {
  62.       uchar dat1,dat2,temp;
  63.       T_RST=0;
  64.       T_CLK=0;
  65.       T_RST=1;
  66.       w_1302byte(addr);
  67.       temp=r_1302byte();
  68.       T_RST=0;
  69.       T_CLK=0;
  70.       dat1=temp/16;
  71.       dat2=temp%16;
  72.       temp=dat1*10+dat2;
  73.       return(temp);
  74. }
  75. /***************************************************************
  76. 函数名称:void init_1302(void)
  77. 函数功能: 初始化
  78. *****************************************************************/
  79. void init_1302(void)
  80. {
  81.      uchar i;
  82.      uchar addr=0x80;
  83.      write_1302(0x8e,0x00);
  84.      for(i=0;i<7;i++)
  85.      {
  86.          write_1302(addr,TAB_1302[i]);
  87.          addr+=2;
  88.      }
  89.      write_1302(0x8e,0x80);
  90. }
  91. /****************************************************************
  92. 函数名称:void get_1302(void)
  93. 功能说明:读取DS1302时钟信息.
  94. *****************************************************************/
  95. void get_1302(void)
  96. {
  97.      uchar i,addr=0x81;
  98.      for(i=0;i<7;i++)
  99.      {
  100.           TAB_1302[i]=read_1302(addr);
  101.           addr+=2;
  102.      }
  103. }
复制代码
（4）其他驱动程序在附件下载



也就是说，上面驱动搞定，基本是完成50%的要求，是不是很简单，剩下的就是自己的控制程序了，这个设计其实难点在驱动程序，只要搞定驱动程序，剩下的就是所谓的if啥的，好，下面看看我设计的电子琴，是在这个基础上扩展的，没加什么，就是加了一些蜂鸣器的控制程序

3 电子琴的设计

其实，对于基于51单片机的电子琴在网上已经是烂透的那种了，本人也参考了网上大神的程序，然后修改了一下下，实现了蓝牙控制电子琴，电脑实现远程控制电子琴演奏。



（5）电子琴设计实物图

蓝牙控制和PC远程控制：选用的是HC05,通过修改串口的收发程序，实现了接收串口数据后进行演奏，其实原理很简单，下面是控制程序。利用两个按键扫描程序，实现多功能的控制，多次收发的控制。基本功能就是按键选择高低音，按键演奏，扩展功能就是蓝牙控制，电脑演奏

  1.         KeyScan1();                                                                        //电子琴功能按键
  2.                 Keyscan();                                                                         //行列式扫描比较慢，耐心长按
  3.                 switch(key)
  4.                 {
  5.                         case 0:  time = 1;break;
  6.                         case 1:  time = 2;break;
  7.                         case 2:  time = 3;break;
  8.                         case 3:  time = 4;break;
  9.                         case 4:  time = 5;break;
  10.                         case 5:  time = 6;break;
  11.                         case 6:  time = 7;break;
  12.                         case 7:  time = 8;break;        
  13.                         case 8:  time = 9;break;
  14.                         case 9:         time = 10;break;
  15.                         case 10: time = 11;break;
  16.                         case 11: time = 12;break;
  17.                         case 12: time = 13;break;        
  18.                         case 13: time = 14;break;        
  19.                         case 14: time = 15;break;                                       
  20.                         default: time = 0;                                         break;//无按键按下
  21.                         
  22.                 }
  23.                 if(time==0)                                                TR0=0,Beep=1;
  24.                 else                                                                        high=freq[7*Music_Freq+time-1][1],low= freq[7*Music_Freq+time-1][0],TR0=1;
  25.                 Q(Music_Freq,time);//显示
复制代码
4 其他选题的实现

如果对其他选题不懂，或者不会修改的可以看看网上的相关控制历程，结合这里的驱动程序应该是很简单就可以完成的。

51hei图片_20191126205342.jpg (241.32 KB, 下载次数: 27)

51hei图片_20191126205342.jpg

51单片机课程设计-电子琴（林宏伟）.rar

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林宏伟单片机原理图.pdf

462.23 KB, 下载次数: 13, 下载积分: 黑币 -5

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沙发
ID:284488 发表于 2019-11-27 09:02 | 只看该作者
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