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51單片機電子琴設計(可顯示光敏、溫度、日期)

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51單片機電子琴設計(可顯示光敏、溫度、日期)

作者：林宏偉   學校：shaoguandada   時間：2019/11/26

首先，看圖：下面這張圖是基于51單片機設計的基礎要求，一共是10個小課題，難度的話，初步認為是半顆星，說難不算難，說簡單確實很簡單，這對于那些有基礎的同學而言輕松，基本幾個小時就搞定了。


編號
項目名稱
要求
學號
1
基于DS1302的電子萬年歷設計
1、電子萬年歷功能；2、可設置三組以上的鬧鐘；3、溫度檢測功能；4、倒計時功能
學號尾數為1
2
簡易數字電壓表
1、可檢測顯示0～5V的直流電壓；2、可檢測環境光照功能，將系統工作環境的光線分為強、中、弱三個等級并在液晶上顯示。
學號尾數為2
3
數控電壓源設計
1、可輸出0～5V的直流電壓。直流電壓的大小用鍵盤設置確定，精度為0.1V；2、可輸出正弦波、方波和三角波。波形的頻率不限，但是幅度可在1~5V之間用鍵盤設置, 精度為0.1V。
學號尾數為3
4
環境溫度、光照檢測報警系統設計
1、檢測顯示當前的環境溫度和光線強度。2、鍵盤設置溫度和光強的上限與下限值，如果溫度與光強超出界限值，則蜂鳴器發出警報。同時液晶顯示警報的類型。
學號尾數為4
5
多功能電子琴設計
1、高、中、低音調選擇功能；2、手動演奏功能；3、至少能自動演奏一首歌曲；4、完美的中文操作界面。
學號尾數為5
6
多功能電子計算器設計
1、基本的加減乘除運算功能；2、乘方、開方運算；3、三角函數運算；4十進制、二進制、十六進制轉換功能。
學號尾數為6
7
基于單片機的數字鐘設計
file:///C:\Users\LITTLE~1\AppData\Local\Temp\ksohtml84440\wps1.jpg1、時分秒顯示；2、時分秒可以現場鍵盤設置；3、斷電后下一次通電時，時鐘能在原來的基礎上繼續運行；4、溫度檢測顯示；5、秒表功能
學號尾數為7
8
基于LCD圖像顯示的數字鐘設計
1、 利用LCD圖型模式，編程實現時鐘功能。顯示模式參考圖如右圖所示。
2、鍵盤實時調整時鐘數據
學號尾數為8
9
英文記事本設計
1、開機密碼設置功能。系統通電后，要輸入6位的密碼才能進入系統。3、進入系統后，可以輸入英文文章。即系統按鍵具有數字、標點符號、大小寫字母、空格，回車等字符輸入功能。4、附加功能。進入系統后，密碼可以用按鍵更改；輸入的文章，液晶界面顯示滿之后，能夠分頁切換，并且具有保存、清楚功能。
學號尾數為9
0
PWM信號發生器設計
1、利用單片機控制DA轉換器，變出控制輸出兩路相位相反的PWM信號；2、PWM信號的幅度可在0.1V~5V之間用鍵盤按照0.1V的分辨率任意設定；3、PWM的展空比，可在1％～99％之間，按照1％的精度，用鍵盤設定控制；4、PWM的頻率，可在10～100Hz之間，按照1Hz的分辨率，任意設定。
學號尾數為0


1.首先，講一下思路，這些基礎要求其實用一塊板就可以實現全部，因為是設計，設計要求電路板是自己焊接，不能買現成的，這對很多小可愛來說是一件十分痛苦的事情，下面是我自己的電路圖，遵循簡單化原則，盡量把電路精簡


（1）原理圖



（2）PCB圖




（3）實物圖

（1）LCD12864模塊 ：這個模塊的通信方式有兩種，一種是并行，一種是串行，并行雖然網上歷程很多，但是焊接電路時候卻很多線，于是我對這個模塊的硬件圖進行了修改，把并行改成串行，修改硬件圖，這樣就不用模塊的引腳，下面是這個模塊的部分說明：   我采用短接J2，這樣PSB這個引腳就可以丟掉了，我再短接了背光電源和供電電源，這樣就并行，總體這個模塊就只需要用三條線，供電2條，數據線3條。無需多余的線路了，十分精簡。

特色：（1）模組背部自帶 10K 3*3 硬封可調電位器，可以調到
理想對比度
（2）LED 背光極性可調，JP4 為液晶背光正負反接處,此模組
背光為 4 顆 LED 燈，非普通背光
（3）模組自帶原裝三星正品防靜電電容，抗干擾性更強 C6 C7
C8
（4）串并口可通過兩種方式調節 1 PSB 腳控制 2 JP2 短路到+
為并口 短路到-為串口
（5）自改 3.3V 可通過 JP3 調節，默認接+級為 5V，接-為 3.3V，
C4 C5 加極性電容即可 型號
為 106A 14FH4，背光電阻 33 歐改成 3.3 歐


（4）LCD12864硬件修改和電路板布局

（2）DS18B20模塊，這個模塊是溫度傳感器，這個不需要修改什么，直接使用就行了

（3）DS1302模塊    同上，注意副電源是否需要

（4）其他模塊，不多解釋了，模塊只需要看網上使用手冊就行了

2.如何實現上面的功能？

這塊板可以實現的功能有：顯示溫度、光敏值、時間、獨立按鍵可用、矩陣按鍵可用。

（1）矩陣按鍵驅動程序：這個采用最最基礎的掃描程序，還有狀態機、翻轉兩種，比較高階，如果是新手就建議不要采用（怕看不懂）

  1. void Keyscan(void)
  2. {
  3.         unsigned char temp;
  4.         P2=0xfe;                                        //第一行置低
  5.         temp=P2;                                           //將P2口的值賦給temp
  6.         temp=temp&0xf0;                                //將temp跟1111 0000 按位與
  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;                                           //將P2口的值賦給temp
  43.         temp=temp&0xf0;                                //將temp跟1111 0000 按位與
  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;                                           //將P2口的值賦給temp
  80.         temp=temp&0xf0;                                //將temp跟1111 0000 按位與
  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;                                           //將P2口的值賦給temp
  117.         temp=temp&0xf0;                                //將temp跟1111 0000 按位與
  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. }
復制代碼
（2）DS18B20驅動程序

  1. #include "DS18B20.h"

  3.         
  4. uchar dis1[16];



  8. /*---------------以下為18B20相關函數-----------------------------*/
  9. /******************************************************************
  10. 函數名稱:void delay (uint x)
  11. 功能說明:若機器周期為1us，則本延時程序為延時 4*x(us)
  12. ******************************************************************/
  13. void delay (uint x) //本板延時8us
  14. {
  15.      while (--x);
  16. }

  18. /*****************************************************************
  19. 函數名稱:uchar bus_rest(void)
  20. 功能說明:產生單總線系統信號的總線復位信號,并返回
  21. 總線上是否存在單總線器件信息
  22. ******************************************************************/
  23. uchar bus_rest(void)
  24. {
  25.      uchar presence;
  26.      DQ=0; //將DQ信號線拉低
  27.      delay(29); //持續48US
  28.      DQ=1; //釋放總線
  29.      delay(3); //等待從設備將總線拉低
  30.      presence=DQ; //保存當前總線狀態
  31.      delay(25); //等待總線初始化過程結束
  32.      return presence;//返回是否有從設備將總線拉低

  34. }

  36. /****************************************************************
  37. 函數名稱:uchar r_1820BYTE(void)
  38. 功能說明:向單總線讀取一個數據字節
  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; // 將DQ信號線拉低啟動讀時隙
  47.           DQ=1;// 釋放總線,等待從機動車輛返回數據位
  48.           delay(1); //越接近15us越好; 準備采樣總線上的信號
  49.           date>>=1 ;
  50.           if (DQ)
  51.                date=date|0x80;
  52.           delay(6);
  53.        }
  54.        return(date);
  55. }

  57. /*****************************************************************
  58. 函數名稱:void w_1280Byte(uchar bytevalue)
  59. 功能說明:向單總線寫一個數據字節
  60. ******************************************************************/
  61. void w_1280Byte(uchar bytevalue)
  62. {
  63.      uchar i;
  64.      for(i=0;i<8;i++)
  65.      {
  66.          DQ=0; // 將DQ信號線拉低啟動讀時隙
  67.          DQ=bytevalue&0x01; //
  68.          delay(5);//等待寫時隙結束
  69.          DQ=1; //釋放
  70.          bytevalue>>=1;
  71.      }
  72.      delay(5); ////等待寫時隙結束
  73. }
  74. /*****************************************************************
  75. 函數名稱:uint read_T(void)
  76. 功能說明:讀取1820溫度
  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); // 跳過讀序號列號的操作 ;
  85.      w_1280Byte(0x44); // 啟動溫度轉換，模數轉化;
  86.      bus_rest();
  87.      w_1280Byte(0xCC); //跳過讀序號列號的操作 ;
  88.      w_1280Byte(0xBE); //讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器） 前兩個就是溫度 ;
  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. 函數名稱:void show_T(uint temp)
  96. 函數功能:顯示溫度
  97. **************************************************************/
  98. void show_T(uint temp)
  99. {
  100.      int i;
  101.      float ftemp;
  102.      ftemp = temp* 0.0625;
  103.      sprintf(dis1,"%f",ftemp);//把溫度值寫入數組內存
  104.      w_12864(com,0x98+3);
  105.      for(i=0;i<5;i++)
  106.      w_12864(dat,dis1[i]); //寫入溫度
  107. }



復制代碼
（3）DS1302驅動程序：

  1. #include "DS1302.h"


  4. /*----------------------DS1302相關聲明-------------------------*/
  5. char TAB_1302[]={ 0x00,0x29,0x02, //秒:分:時.
  6.                   0x18,0x06,0x06,0x08}; //日:月:星期:年.
  7. uchar code TAB_XQ[]={"一二三四五六日"};//把DS1302數字日期轉換為中文字符.
  8. /*----------------以下為DS1302相關函數-------------------------*/
  9. /**************************************************************
  10. 函數名稱:void w_1302byte(uchar date)
  11. 函數功能:寫一個字節(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; //寫最低位
  20.          T_CLK=0;
  21.          T_CLK=1;
  22.          datbyte>>=1;
  23.      }
  24. }
  25. /**************************************************************
  26. 函數名稱:uchar r_1302byte(void)
  27. 函數功能:讀一個字節(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; //讀最低位
  36.          T_CLK=1;
  37.          T_CLK=0;
  38.          datbyte>>=1;
  39.      }
  40.      return(datbyte);
  41. }
  42. /***************************************************************
  43. 函數名稱:void write_1302(uchar addr,uchar date)
  44. 函數功能: 指定位置寫數據
  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. 函數名稱:uchar read_1302(uchar addr)
  58. 函數功能: 指定位置讀數據
  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. 函數名稱:void init_1302(void)
  77. 函數功能: 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. 函數名稱:void get_1302(void)
  93. 功能說明:讀取DS1302時鐘信息.
  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. }
復制代碼
（4）其他驅動程序在附件下載



也就是說，上面驅動搞定，基本是完成50%的要求，是不是很簡單，剩下的就是自己的控制程序了，這個設計其實難點在驅動程序，只要搞定驅動程序，剩下的就是所謂的if啥的，好，下面看看我設計的電子琴，是在這個基礎上擴展的，沒加什么，就是加了一些蜂鳴器的控制程序

3 電子琴的設計

其實，對于基于51單片機的電子琴在網上已經是爛透的那種了，本人也參考了網上大神的程序，然后修改了一下下，實現了藍牙控制電子琴，電腦實現遠程控制電子琴演奏。



（5）電子琴設計實物圖

藍牙控制和PC遠程控制：選用的是HC05,通過修改串口的收發程序，實現了接收串口數據后進行演奏，其實原理很簡單，下面是控制程序。利用兩個按鍵掃描程序，實現多功能的控制，多次收發的控制。基本功能就是按鍵選擇高低音，按鍵演奏，擴展功能就是藍牙控制，電腦演奏

  1.         KeyScan1();                                                                        //電子琴功能按鍵
  2.                 Keyscan();                                                                         //行列式掃描比較慢，耐心長按
  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;//無按鍵按下
  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);//顯示
復制代碼
4 其他選題的實現

如果對其他選題不懂，或者不會修改的可以看看網上的相關控制歷程，結合這里的驅動程序應該是很簡單就可以完成的。

51hei圖片_20191126205342.jpg (241.32 KB, 下載次數: 27)

51hei圖片_20191126205342.jpg

51單片機課程設計-電子琴（林宏偉）.rar

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林宏偉單片機原理圖.pdf

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樓主
ID:284488 發表于 2019-11-27 09:02 | 只看該作者
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