基于单片机的电子琴控制系统报告（精选6篇）

基于单片机的电子琴控制系统报告 篇1

课程设计报告

基于单片机的电子琴控制系统

专业班级：* 姓 名：*

时 间：20xx.12.22~20xx.1.9

指导教师：*

20xx年 1月 10日

基于单片机的电子琴控制系统课程设计任务书

1.设计目的与要求

设计出一个基于单片机的电子琴控制系统。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：

（1）实现基本的音符1-7的弹奏和数码显示。

（2）自动弹奏播放一首简单的歌曲。

（3）随机弹奏曲子时，可以实时记忆，并可复读（重复播放）。（扩展功能，可选择设计）

2.设计内容

（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出。 3.编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4.答辩

在规定时间内，完成叙述并回答问题。

基于单片机的电子琴控制系统

班级：* 姓名：*

摘要：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，采用半导体集成电路，对乐音信号进行放大，通过扬声器产生音响。用户可以自己弹奏乐曲，也可以自动伴奏。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，便于设计各种以单片机为核心的控制系统。本课程设计是用AT89S51单片机为核心控制元件，用其他外围电路配合单片机组成一个简单的电子琴控制系统，能实现音乐弹奏，自动播放音乐等功能。本系统功能由单片机控制实现，具有运行稳定，电路简单，软件功能完善，控制系统可靠等特点。

关键词：电子琴，单片机，外围电路，系统分析，汇编程序，仿真，PCB，调试

1 引言

本次设计的电子琴控制系统由单片机最小系统加上按键电路，数码显示电路，声音播放电路组成，通过单片机内烧写的汇编程序来输出控制信号控制外围电路的工作。电子琴设计不同于其他设计，需要输出1到7七个不同音阶的声音，因此信号的输出有其特殊性，可以利用单片机定时计数器产生不同频率的方波信号来形成七个不同的音阶，不同音阶的组合就能输出我们想要的音乐了。各个音阶的信息加以控制系统就能实现电子琴系统的设计。

2 总体设计方案

2.1 设计思路 2.1.1 硬件部分

由于需要实现的系统功能有按键输入7个音阶，按键播放预置的音乐，复位，数码管显示按键输入的音阶，播放声音。因此确定几个电路模块：复位电路，按键电路，数码管显示电路，声音输出电路。为了使单片机能正常工作还需要晶振输入电路。输入信号从单片机指定引脚输入，输出信号从指定引脚输出。为了后期PCB图制作的方便，有必要在设计电路时考虑优化。

2.1.2 软件部分

软件设计思路和硬件相似，硬件分为几个不同的功能模块，软件也就对应分为几个模块。软件可分为：主程序，音阶设置程序，按键设置程序，数码显示程序，声音输出程序，定时计数器控制中断程序，延时程序，预置音乐数据表格等。各模块之间互相调用形成完整的电子琴控制系统。由于电子琴要输出不同频率的音阶，因此需要知道有关各个音阶对应频率的相关资料。编写程序时应特别注意程序信息与电路信息的对应。

2.2 设计方框图

硬件设计图见附录图1。 软件设计图见附录图2。

3 设计原理分析

3.1 振荡电路的设计

振荡电路为单片机工作提供基准定时信号，其他信号在此信号基础上产生。振荡信号由晶体振荡器产生，51单片机内部有一个高增益反向放大器，其输入端（XTAL1，XTAL2）对外，只要外接晶振和电容组成的并联谐振回路，就构成一个自激振荡器，振荡器的频率取决于晶体的振荡频率，一般为12MHz，电容C1和C2的值有微调作用，一般取30pf左右。

振荡电路图见附录图3。 3.2 复位电路的设计

51单片机提供一个复位引脚RST，只要在其上施加持续一定时间的高电平。提供复位高电平的电路需要从外部接入RST引脚。实现复位功能的电路有多种形式。图4为此次采用的复位电路。上电时，+5V电源立即对单片机供电，同时给C3，C4充电，按下按键时RST上出现高电平，实现复位。电阻起限流作用。

复位电路图见附录图4。 3.3 按键电路的设计

按键电路由7个音阶输入按键1至7（分别对应7个音阶：do，rai，mi，fa，so，la，xi），和音乐选择按键8组成，接于p1口，7个按键代表7个音符。当按下按键时，单片机通过查询所按下的键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序人口，实现按键发音。当读取需要电子琴已储存的歌曲时，按下按键8即可轮流播放以存储的歌曲。

按键电路图见附录图5。 3.4 数码管显示电路的设计

数码管显示电路由一个共阳极数码管和+5V电源输入组成。数码管的信号输入端接单片机的p0口。数码管由8个LED组成，其中7个用来组成数字，另外一个显示小数点。由于是共阳极，8个LED的正极组成公共端接高电平，当p0的.8个端口的输出电位和LED的公共端形成高低电位时，对应的LED就导通从而被点亮，通过编程控制p0口输出电信号使相应的LED点亮显示出期望的数字。在此系统中按键的同时，数码管会显示对应的数字，此功能需要编程来实现，按下不同的键之后单片机会向p0口发送不同的8位二进制数用来点亮数码管，此8位二进制数可由共阳极数码管编码表查得。

数码管显示电路图见附录图6，共阳极数码管编码表见附录表1。 3.5 声音输出电路的设计

此电路由电阻，npn三极管，扬声器组成，声音信号由单片机的p3.4口输入电路。电信号流入三极管的基极，三极管的集电极接+5V电源，电信号经三极管放大后由发射极流出并流入扬声器的正极，使扬声器发声。电阻有调节电路的作用。单片机的p3口既有普通的输入输出功能，还有第二功能，此处使用的是第二功能。当有按键按下时，p3.4口会输出相应的不同频率的方波信号，三极管也同频率导通，从而使扬声器发出声音。

基于单片机的电子琴控制系统报告 篇2

1.选题依据：

1.1课程研究的背景和意义

随着水箱在生活的广泛应用，如居民房顶水箱供水，饮料加工厂的液体存储箱，化工工厂中燃料的调配等都涉及到水箱也为控制问题，如用人工控制，不仅效率低操作繁琐，且易造成空箱，溢水等现象。因此水箱控制越来越重要。

许多公司生产中都会用到水箱系统，它的性能和工作质量的优良不仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全，在过去，大量的对水箱操作是由人工或者机械系统进行操作的，这样的工作方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的控制等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监控器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危及到生产人员的人身安全等，还有控制装置故障多，错误动作多，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现，所以，对水箱控制，如过能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能邮箱提高生产的效率

那么我们再从其他方面考虑，中国是一个资源平穷国家，我国大部分能源需要从其他国家进口。尤其是水资源，中国人均水资源占有仅为世界平均水平的28%.目前，全国年平均缺水约400亿立方米，2/3的城市不同程度缺水，地下水超采区面积达19万平方公里，水功能区达标率仅42%.水资源的保护已经刻不容缓了，而每年因为水箱的老旧或设备的非智能化，造成数以万吨的水资源浪费。那么就要提高生产技术，积极改革生产工艺，降低单位产品生产的水量，减少生产用水量和工业废水排放量。对于水箱水位的监控以及自动化的引入可以很好的改善补水过多和及时补水的情况，可以很好的节约资源有效的降低成本。

随之而来的是怎样实现水箱的自动化?答案很简单，一块小小的单片机就可以帮助我们解决问题，单片机，又称单片机微型计算机，是一种集成电路芯片。单片机采用超大规模集成电路技术构成一个小而完善的微型计算机系统，单片机以其强大的功能，简单的设计，制造的廉价，支持指令集多，所以应用到众多嵌入式系统开发中。

××××××××(小4号微软雅黑，1.5倍行距)××××××××××××××××××××××……

紧紧围绕毕业论文选题，按照导师的要求完成，主要阐明该项研究的目的和范围，本研究课题范围内国内外己有文献的综述，以及该项研究工作的实用价值或理论意义，论文内容安排等。

因此 ，基于单片机的双容水箱设计有很大的实际意义。对于我们的生活与实验研究有很大的促进作用。

1.2发展历史、现状及发展趋势

1.2.1国内外水箱控制的发展：

水箱系统是典型的过程控制实验设备之一，在国内外有很多大学和实验室都已得到广泛地运用。如英国牛津大学、剑桥大学、德国杜伊斯堡大学、韩国首尔大学、中国清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等高校都引进了水箱控制系统实验装置。它不仅可以作为液位过程控制的实验装置，还可以应用到非线性控制和故障诊断的研究项目中。

在德国杜伊斯堡大学测量与控制系的研究者使用dts200模型成功的测量非线性解耦方法和基于模型的故障诊断方法[6].noura hassan用三容水箱液位控制系统作为实验模型对执行器容错控制的设计进行研究[7];又如r.sehab以双容水箱液位控制系统为研究对象提出来一种用于非线性系统的模糊pi监控器的设计报告[8].又如德州学院机电工程系的金秀慧做了基于mcgs的液位监控系统设计，它是一种基于at89c51单片机的远程液位数据采集监控系统，采用单片机作为控制核心，上位机采用mcgs编写的监控软件，整个系统可以完成液位信号的采集与转换、数据传送和显示、控制等功能[9].

在国内也有许多研究者研究水箱的控制问题，如北方工业大学理学院的安艳伟做了基于单片机的分布式液位控制系统设计，设计了一种基于51单片机为核心多机分布式液位控制系统，由数据采集模块，处理模块和多种通讯平台组成，既满足了测量精度的要求，同时具有较高的可靠性，成本低，控制灵活。又如南京邮电大学的牛标和张代远所做的可监控智能液位控制器系统设计中列举了液位控制系统可以采取的硬件方案以及他们各自的优缺点，采用fpga作为控制器可以实现各自复杂的逻辑功能，规模大，密度高，他将所有芯片集成在一块芯片上，减小了体积，提供稳定性，并且可应用eda软件仿真、调试，易于进行功能扩展[10].

1.2.2水箱控制得发展方向：

液位控制系统一般指工业过程中自动控制系统的被控变量为液位的变化[11].在生产过程中，对液位的相关参数进行控制，使其保持在一定值或一定规律范围内变化， 以保证质量和生产安全，师生产自动进行下去。在此基础上发展起来的单片机综合了计算××××××××××××××××××××××××……

2.研究方案：

2.1设计目的

设计双容水箱的水路循环系统，采用simulink对所设计的系统进行仿真分析，确定佳算法。采用单片机控制器对双容水箱液位进行控制。

2.2本课题主要解决的问题

1.运用单片机作为水箱的控制核心，完成水箱的水位控制、报警和自动切换

2.采用pid串级控制完成双容水箱的控制系统

3.采用汇编语言对系统进行编程

4.采用simulink对设计系统进行仿真

5.写出相应的使用说明、使用效果和改进意见

基于单片机的电子琴控制系统报告 篇3

一、课题任务与目的

1、课题任务

本课题是基于单片机的脉搏波提取电路的设计。设计采用数模转换器MAX1240芯片组成AD转换电路加上带通滤波电路、放大电路进行电压数据采集，然后将采集的脉搏信号即模拟电压值转换为12位数字值输入给单片机，单片机再将此数据处理为2个字节，低字节为低8位数据，高字节的低4位为数字电压值的高4位，进行数据处理后在通过串口将数据发送出去。

2、课题目的

进一步了解单片机，掌握信号调理部分电路组成及设计方法，以及单片机设计数据信号采集电路的方法。

二、调研资料情况

当前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。近年来光电检测技术在临床医学应用中发展很快，这是由于光能避开强烈的电磁干扰，具有很高的绝缘性，且可非侵入地检测病人各种症状信息。用光电法提取指尖脉搏光信息是当前最好的方法。

脉搏波检测系统的数字化设计方法:从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态（波形）、强度（波幅）、速率（波速）和节律（周期）等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征，因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的"低频的弱信号，脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号，必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

目前的指端脉搏检测系统都是采用模拟技术来完成滤波，放大整型等处理，再经过模数转换和进一步处理。这种方法不仅增加了硬件的复杂程度，增大了功耗和体积，更主要的是增加了系统不可靠和不稳定因素。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。

关于脉搏波的波形

脉搏波是心脏的搏动（振动）沿动脉血管和血流向外周传播而形成的，因此其传播速度取决于传播介质的物理和几何性质--动脉的弹性、管腔的大小、血液的密度和粘性等，特别是与动脉管壁的弹性、口径和厚度密切相关。实验发现动脉血管的弹性越大（即顺应性越大），则脉搏波的传播速度越小；动脉管径越小，速度越大。故通常沿主动脉到大动脉、再到较小动脉，脉搏波的传播速度越来越大。

脉搏波周期图的标志点特征与其对应的生理因素有着密切的联系，其对心血管功能参数指标信息的正确提取有着重要影响。如图1所示，b单波起点（主动脉脉瓣开放点），c主波波峰（主动脉最高压力点），d重搏前波波峰（c点压力下降后第一个拐点，是左心室射血冲击主动脉发生弹性振动造成的），e舒张期开始点，f重搏波波谷（房室瓣开始打开，左心室开始充盈的标志点），g重搏波波峰（f点后动脉压力继续上升的一个高峰）。Ps为收缩压，Pd为舒张压，Pm1为收缩期平均压，Pm2为舒张期平均压。

三、初步设计方法与实施方案

总体流程为：先由脉搏波信号提取模块的HK20xxB型压电脉搏传感器提取脉搏波，然后进入脉搏信号调理模块进行滤波放大，之后将调理好的数字波送到A/D转换模块，由MAX1240转换为模拟波形在传入单片机处理，最后单片机处理完成的波由串口通信模块传递给PC机。

1、脉搏信号提取模块

当前，中医临床上最常用的取脉方法是独取寸口法，此处动脉行径较固定，解剖位置较浅，毗邻组织较分明，因此成了脉诊有利位置。本课题采用HK20xxB型压电脉搏传感器，其精度小灵敏度高，输出为模拟信号。

附其出厂技术指标；

（1）电源电压：DC5—6V;

（2）压力量程：-50—+300mmHg;

（3）灵敏度：20xxμV/mmHg;

（4）灵敏度温度系数：°C;

（5）精度：%；

（6）重复性：%：

（7）迟滞：%；

（8）过载：100倍。

2、脉搏信号调理模块

（1）滤波电路

常规脉搏信号的主要频带范围是—40Hz。为防止处于干扰环境是脉搏信号中混入各种噪声，因此在本系统中设计了通带频率为—40Hz的带通滤波电路，将脉搏信号的有用成分从采集到的信号中分离出来。本课题带通滤波器将采用44Hz的二阶低通滤波器级联的二阶高通滤波的方法实现。

（2）放大电路

使用三极管与电阻组成一个放大电路，参考倍数为8—10倍，具体放大倍数在仿真时可以测试出来。

3、A/D转换模块

MAX1240称作模数变换器；简称“模数转换器”。把模拟量转换为数字量的装置。在计算机控制系统中，须经各种检测装置，以连续变化的电压或电流作为模拟量，随时提供被控制对象的有关参数（如速度、压力、温度等）而进行控制。计算机的输入必须是数字量，故需用模数转换器达到控制目的。

主要参数

1、—单电源供电。

2、分辨率为12位。

3、最大采样率73K次/秒。

4、低功耗，37Mw(73Ksps)，5Uw（待机工作）。

5、内部提供采样/保持电路。

6、内部提供转换时钟。

引脚3（即SHDN）为控制端，其值取0为待机工作模式，取1为正常工作模式，也可悬空，此时内部电源无效，可在管脚3(Vref)外接参考电源。

4、单片机模块

本课题采用AT89S52单片机，由于MCS-51系列单片机造价低廉且通用性好，市场应用成熟，其中AT89S52低功耗，高性能方便各类程序测试调试，很是适合本设计故而选它作为课题单片机。

5、串行通信模块

串行通信可分为异步传送和同步传送两种形式，异步传送的特点是数据在线路上传送不连续，但通信双方必须事先约定传送的字符格式和波特率。同步传输的速度高于异步传输，但硬件设备较复杂，而且对同步时钟信号的相位一致性要求严格。

下面是对串行通信的几个一致的概念和标准：

1)传输率：即波特率，范围一般110—9600。

2)RS232-C：EIA电平与TTL电平转换，需要电平转换芯片MAX3232。

3)—电源供电。

4)300μA低供电电流。

5)只需外接μF电容。

6、电源模块

脉搏调理电路需求-5，V+5V模拟电源，单片机需求5V数字电源，A/D转换器和MAX3232需求数字电源，数字电源需和模拟电源分离。

四、预期结果

完成脉搏波提取的电路并仿真成功，能够测试记录波形，顺利且条件允许的情况下将进行硬件操作，最后完成毕业设计论文的编写。

五、进度计划

第一、二、三、四周：调研资料。

第五、六、七周：将找到的资料进行分析，学习。

第八、九、十、十一周：开始进行电路的设计，仿真。

第十二、十三周：调试电路并进行最后的修改。

第十四、十五周：撰写毕业论文。

第十六周：完成毕业设计，老师审查，并完成毕业答辩。

基于单片机的电子琴控制系统报告 篇4

1 概述

随着科学技术水平的不断向前提高以及社会经济的不断向前发展，人们越来越意识到广告宣传的重要性，越来越多的丰富多彩、新颖夺目的LED广告宣传牌充斥在城市的公共场所中，为灯红酒绿的城市增加了炫目多姿的色彩。这些LED广告宣传牌动态显示的背后，则是以流水灯的原理为基础，以单片机为控制核心，按照广告商的宣传需求，通过炫目的多彩和新颖的方式来吸引人们的眼球来完成广告宣传。基于单片机的流水灯的设计，主要是以单片机为控制核心，通过自身的数据输入输出端口完成与流水灯显示电路的数据联通，通过内部的程序运行来实现对流水灯显示电路的动态控制，进而实现显示电流的循环亮灭的操作。所以对于基于单片机的流水灯系统的深入研究与学习对于学习单片机控制系统以及LED广告宣传系统的工作机制进来说具有非常重要的现实意义。

2 基于单片机的流水灯的系统电路

流水灯的显示电路就是多个二极管通过一端公共连接而构成的显示电路，并将另一端分别与单片机的多个数据输入输出端口进行连接，当单片机向这些端口发送相应的数据时，根据二极管的工作特性，从而实现对其的亮灭控制。当然，单片机工作还需要复位电路和晶振电路配合单片机芯片构成单片机工作的最小系统，从而满足单片机正常工作的基本条件。如图1所示，为基于单片机的流水灯控制系统硬件电路图，该硬件电路以AT89C51为基本的控制核心，实现对8为二极管流水灯显示电路的亮灭控制。

该控制系统是以AT89C51为系统的控制单片机，它是美国ATMEL公司生产的高性能的CMOS 8位处理器，同时配备了丰富的"硬件资源，有128字节的RAM供用户使用，并提供2个16为定时器/计数器完成定时和计数的工作以及32根数据输入输出端口来单片机与外部电路的数据连通的工作。

8位二极管构成的流水灯显示电路是用共阳极的连接方法来构成的显示电路的。常见的LED显示灯电路中的二极管连接方法有两种，一种是共阳极连接，一种是共阴极连接，它们是根据显示电路中二极管公共连接的方式来决定的。共阳极接法就是将构成LED显示电路的二极管的阳极接在一起构成公共端，共阴极接法就是将LED显示电路中的二极管的阴极接在一起构成公共端。对于共阳极接法的显示电路来说，如果在该端实施低电压（零电压），对于共阴极接法的显示电路来说，如果在该端实施高电压，那么无论在另外一段如何控制电压都不能使该显示电路亮灭，从而实现了通过对该公共端的电压的改变对整个LED显示电路的进行控制。当公共端施加了使能电压后，通过对该显示电路中的某个二极管进行控制从而实现了对显示电路的二极管亮灭控制。图1中所示的流水灯显示电路为共阳极接法的LED显示电路，通过施加Vcc电压，可以是LED显示电路中的所有二级管一直处在使能状态，从而配合的单片机控制完成流水灯的设计。

3 基于单片机的流水灯的流程控制

流水灯就是按照一定的顺序和规则，按照人们的意愿有序地亮灭，通过人的视觉误差从而形成流水状的状态。基于单片机的流水灯系统设计，以图1为基本的硬件电路，根据人们的意愿来编写程序代码，通过单片机定时向P1端口发送控制信号数据，从而对流水灯显示电路的二极管亮灭的控制，实现流水灯的效果。

由于本文中采取的是流水灯显示电路采用的是共阳极的接法，所以在针对一个二极管亮灭的控制情况下，主要是是向该端口发送低电压数据即可使该二极管发亮，依次类推，即可实现流水灯的现象。但是值得注意的是，由于人类研究对于视觉具有暂留的特性，如果紧邻的两个二极管的亮灭交替时间间隔太少，在人眼观察下就会是持续亮的状态，达不到流水灯的效果，所以设计的时间间隔要满足一定的要求。对于流水灯的实现上有很多方法，其中循环移位法是相对比较简单的控制方法，即对8位二极管的亮灭信号控制字进行循环移位来实现流水灯的方法。

以紧邻两个二极管亮灭时间间隔为0.5s为例，对基于单片机的流水灯系统的控制流程进行伪代码设计如下：

a，对单片机的定时器/计数器进行初始化，包括定时器/计数器的选择，工作方式选择等初始化工作。

b，设定二极管亮灭控制变量V_number，并赋值为0xFE（该值是对高7位的二极管的阴极设定为高电压，对最后一位的二极管的阴极设定为低电压，从而实现最后一个二极管亮，其他二极管灭的初始状态）。

c，将V_number赋值到P1端口。

d，对定时器/计数器进行初始值设定（定时0.5s）并开始计时知道结束。

e，对V_number进行循环移位操作并将结果重新赋值给V_number。

f，跳到步骤c

根据上述流程，即可实现对P1端口输出控制数据的循环变化，实现共阳极的二极管显示电路的流水灯现象。

4 总结

基于单片机的流水灯系统的设计，主要是以51单片机为控制核心，配备8位共阳极接法的二极管显示电路，通过定时器/计数器的定时以及对连接8位二级管显示电路的P1端口进行循环移位赋值，从而实现对二极管显示电路的亮灭自动控制，实现流水灯现象。

参考文献：

[1]张灿.单片机花样流水灯设计[J].信息通信，20xx（01）

[2]易礼智.基于51单片机实现流水灯的若干种编程方法[J].铜仁学院学报，20xx（06）

[3]朱艳梅.基于单片机的流水灯的设计与实现[J].电子制作，20xx（04）

[4]李灵锋.单片机控制流水灯方法研究[J].煤炭技术，20xx（11）

基于单片机的电子琴控制系统报告 篇5

学生毕业设计开题报告书

课题名称 基于单片机的电子时钟设计

姓名 xx

学号 xx

班级 信息xx班

专业 电子信息工程

院系 信息工程学院

指导教师 xxx

一、选题依据

1 课题的目的

社会对信息交换不断提高的要求及高新技术的逐步发展，促使电子时钟发展并且投入市场得到广泛应用。

2 课题意义

二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发展的时代扮演着极为重要的角色。电子时钟的开发与研究在信息化时代的今天亦是当务之急，因为它应用在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等场合，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说电子时钟的开发是国家之所需，社会之所需，人民之所需。 3 课题研究的背景 随着科技的快速发展，时间的流逝，从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且ds1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用stc89c52单片机作为核心，功耗小，能在3v的低压工作，电压可选用3~5v电压供电。 此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。

二、基本内容及解决的主要问题

1 本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：

(1)选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。

(2)根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。

(3)在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。

(4)根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。

(5)根据设计的硬件电路，编写控制stc89c52芯片的单片机程序。

(6)通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。

(7)在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。

2 设计报告内容要求：

(1)目的。

(2)设计指标。

(3)画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。

(4)元器件清单。

(5)设计制作的进程考虑时钟及控制信号关系、测试、验证的顺序写出工作进程。

(6)画出各功能模块的电路图，加上原理说明(如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等)。

(7)画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线简化画法但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称。)

(8)描述设计制作的数字钟的运行结果和操作。

(9)总结：设计过程中遇到的问题及解决办法，课程设计过程体会，对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。

3技术路线

1)收集、查阅相关技术资料，消化吸收，融会贯通，形成多种方案，设想、并分析选择出较合理的方案。

2)对方案进行分析对比作出选择，选择优的进行设计。

3)用proteus绘出工作原理图，设计出程序流程图。

4)运用软件工程设计理论及而向对象软件设计方法进行需求分析和详细设计。采用标准化程度高、程序可移植好的语言，以使所开发的软件将来能够移植到不同的硬件环境下运行。

5)用统一标准的格式书写原程序清单，改进程序的可读性。

4 实验仪器、工具：

1)5v电源(或实验箱)4个人合用1个。

2)四连面包板1块。

3)示波器2个(每班)

4)万用表5个(每班)。

5)镊子1把。

6)剪刀1把。

5 实验器件:

1)网络线2米/人。

2)共阴八段数码管6个。

3)cd4511集成块6块。

4)cd4060集成块1块。

5)74hc390集成块3块。

6)74hc51集成块1块。

7)74hc00集成块4块。

8)74hc30集成块1块。

9)10mω电阻5个。

10)500ω电阻14个。

11)30p电容2个。

12)32.768k时钟晶体1个。

13)蜂鸣器10个(每班)。

三、设计步骤与进度安排

(一)、功能模、设计指标：

1.显示时、分、秒。

2.可以24小时制或12小时制。

3.具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4.具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。

5.为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

(二)、设计要求：

1.画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。并以文字对原理作辅助说明。

2.设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。

3.选择合适的元器件，在面包上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

4.在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。 制作要求： 自行装配、接线和调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和测量的数据分析问题所在，加以解决。学生要解决的问题包括元器件和面包板故障引起的问题。

(三)、设计报告内容要求：

1.目的。

2.设计指标。

3.画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。

4.元器件清单。

5.设计制作的进程，考虑时钟及控制信号的关系、测试、验证的顺序，写出自己的工作进程。

6.画出各功能模块的电路图，加上原理说明(如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等)。

7.画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画，关键的连接单独画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称。)

8.描述设计制作的数字钟的运行结果和操作。

9.总结。 设计过程中遇到的问题及解决办法，课程设计过程体会，对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。

四、方法、措施

1.本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：

(1)选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。

(2)根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。

(3)在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路尽量简单。

(4)根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。

(5)根据设计的硬件电路，编写控制stc89c52芯片的单片机程序。

(6)通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。

(7)在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。

2.方案的论证与选择

方案一：采用led液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形显示多样清晰可见，但是价格昂贵，需要的接口线多，所以在此设计中不采用led液晶显示屏。

方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合，如采用在显示数字显得太浪费且价格也相对较高，所以也不用此种作为显示。

方案三：采用lcd液晶显示屏 如果选择此方案，将会降低系统的功耗，这样就可以用电池供电，便于携带。但液晶显示器价格较高且驱动电电路复杂，使用起来有一定的难度。综上所述，led数码管比较方便，但用液晶能更好的显示数据时间，所以扩展功能将数码管换做液晶。

3.设计经验总结：

(1)要求学生根据原理和芯片引脚图，分功能设计原理图，并根据接线顺序分步骤验证。

(2)容易出现故障为接触不良。

a) 集成块引脚方向预先弯好对准面包板的金属孔，再小心插入。

b)导线的剥线长度与面包板的厚度相适应(比板的厚度稍短)。

c)导线的*线部分不要露在板的上面，以防短路。

d)导线要插入金属孔中央。

(3)按照原理图接线时首先确保可靠的电源和接地。

(4)注意芯片的控制引脚必须正确接好。

(5)检查故障时除测试输入、输出信号外，要注意电源、接地和控制引脚。

(6)注意芯片引脚上的信号与面包板上插座上信号是否一致(集成块引脚与面包板常接触不良)。

(7)为了便于测试，可将2hz信号直接输入到各级计数器。

(8)接校时电路时可接模拟信号输入(如1hz和2hz)测试输出信号的切换正确后，再将秒进位和分进位信号接到校时电路，再接校时电路输出到分计数器和时计数器。

(9)从较时电路接入信号时，必须将原进位信号拔掉。

4.选题研究的主要内容：

(1)系统设计主要包括显示部分和数字时钟模块设计、显示接口芯片的选择、串口通讯芯片的选择、电源模块的选择。

(2)系统软件设计

(3) 系统调试和实验结果的测试

五、设计成果

在整个设计过程中，硬件方面主要设计了stc89c52单片机的小系统、ds1302接口电路、ds18b20接口电路、闹钟及lcd显示;软件方面借助各个渠道的资料，主要设计了阳历数据读取程序、阳历转阴历程序、温度采集程序、闹铃程序以及lcd显示程序;系统的调试主要是通过一块stc89c52开发板，再借助于keil、stc以及少许自己搭建的外围电路实现的;再此过程中，分步调试时显示出了阳历的日期及时间，还有实时温度，集中调试时没有达到预

期效果。此万年历具有读显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。

六、主要参考文献[3]

[1]苏平.单片机的原理与接口技术[m].北京:电子工业出版社，2006：1-113.

[2]左金生.电子与模拟电子技术[m].北京:电子工业出版社，2004：105-131.

[3]马忠梅，籍顺心.单片机的c语言应用程序设计[m].北京航空航天大学出版社， xxxx年

[4]楼然苗.单片机课程设计指导[m]. 北京：北京航空航天大学出版社，2007.7

[5]朱思荣.51单片机实现公历与农历、星期的转换[z].当当电子网

[6]李广弟. 单片机原理及应用[m] 北京航空航天大学出版社，xxxx年 [7]王越明.电子时钟的设计[j].黑龙江科技信息，xxxx年

备注：

[1] 课题类型：产品设计类、工艺设计类、方案设计类等。

[2] 课题来源：教学科研、生产实际、社会实际、模拟等。

[3] 期刊文献：编号 作者.题名[j].刊名，年，卷(期):起止页码. 图书文献：编号 著者.书名[m].出版地：出版社，出版年：起止页码.

基于单片机的电子琴控制系统报告 篇6

本科生毕业设计(论文)开题报告

设计(论文)题目： 基于单片机的家庭报时系统硬软件设计

1、目的及意义

单片机是为了实现控制功能而设计的一种微型计算机，它的应用首先是控制功能，即实现计算机控制。单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已经渗透到我们生活的各个领域。单片机控制技术主要研究如何控制计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程中。随着科学技术的不断发展，单片机报时控制技术的应用领域已经日益广泛，如在冶金、化工、电力、自动化机床、工业机器人控制、柔性制造系统和计算机集成制造系统等工业测控方面，已经取得了令人瞩目的研究与应用成果，并在国民经济中发挥着越来越大的作用。

自从有了时间的概念，人们就开始研究如何计时。随着时代的发展，尤其是近些年来科学技术的飞速发展，计时的方式有了很大的进步，现在，也可以说是前些年，计时系统并不单单具有计时的功能，大都带有定时、自动报时的功能，并且，这种技术日趋完善，现在已被广泛的应用在我们生活、生产的方方面面，大到大型的企业集团，小到一个学校的定时系统以及家用的具有智能性的闹钟等。例如奥运会倒计时显示屏、铁路安全日显示屏、生产线看板、体育比赛记时屏、大型室外高亮度时钟等，这类产品覆盖银行、医院、地铁车站、体育运动、电视台、监控系统、高大建筑物等行业。而在这些时钟里，带自动报时功能的时钟以其特有的方式得到了更广泛的研究。 报时系统最重要的一个特性就是体现出其控制时间的准确性、精确性。本设计任务正是以时间为控制对象，设计一个由单片机控制的报时系统。我所设计的基于单片机的自动报时系统，它不仅能实现数字电子时钟的各种功能，如具有较时、调时、定时、闹钟等功能，而且还能实现定点报时的功能。实现时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年的显示。本设计具有简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点。

2、研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

研究(设计)的基本内容:

本设计是基于单片机为控制核心，采用模块设计法完成多功能电子钟的设计。本设计采用led液晶显示屏显示时间，并在特定的定时时间到时，采用简单的单片录放音电路(isd4004)准点报时，设计中还用到键盘输入电路，可通过按键实现定时，调时等功能，最后在led液晶显示屏上显示。当然，整个设计过程需要单片机的编程来实现，然后通过仿真软件对各个模块和主电路进行仿真，确保系统的完整运行。

研究的基本目标:

设计出自动报时系统各个模块的电路，实现模块与模块之间的连接，完成各个模块的c语言编程，最终通过protel仿真技术来实现软件的编程和调试，使得系统完美运行。

拟采用的技术方案及措施:

(1)硬件平台设计：我所设计的是一个自动报时系统，自动报时系统用到的单片机芯片是at89c51芯片，除此之外还包括晶振电路和复位电路构成单片机最小应用系统;还有独立式按键电路;动态显示电路;语言报时电路等等。系统电路设计框图如下图1所示。

(2)软件平台设计：自动报时系统用到了ds1302芯片，在此设计中用定时器来完成动态扫描显示，要有主程序，本设计使用按键来对ds1302写入时间校时，对时，设定时间的，所以要有ds1302的写时钟程序。语音报时系统中采用了isd4004录放音芯片，因此还需要完成报时系统的定点报时程序。

(3)仿真及调试：系统调试包括硬件调试和软件调试，程序的调试一个模块一个模块的进行，单独调试各功能子程序，通过protel仿真软件和keil软件来验证程序。

3、进度安排

3.2-3.7 查阅设计题目的相关资料

3.7-3.20 修改、完善开题报告，技术方案要详细具体、明确无误

3.21-3.28 学习51单片机，c语言的相关知识

3.29-4.14 确定电子钟的设计方案，完成最小系统的设计和写出汇编语言 的源代码

4.15-4.22 搭建最小系统模块，进行调试并且修改

4.23-4.30 撰写毕业设计论文目录，需要获得指导老师认可

5.1-5.17 根据论文目录撰写正文，内容层次清楚，格式规范、完善论文

5.18-5.24 上传论文

5.27-6.2 打印论文，准备答辩

4、参考文献

[1]陈权昌， 李兴富. 单片机原理及应用. 华南理工大学出版社，2007.8

[2]唐勇. 基于单片机的电子钟的设计. 湖南工学院， 2007

[3]谭浩强.c程序设计(第三版).北京.清华大学出版社，2007

[4]朱善军等.单片机接口技术与应用.北京.清华大学出版社，2005

[5]刘宁. 单片机多功能时钟的设计. 浙江海洋学院， 2009

[6]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计[m]. 北京：北京航空航天大学出版社，2006

[7]陈海宴.51单片机原理及应用[m].北京航空航天大学出版社，.

[8]何宏主.单片机原理与接口技术. 北京：国防工业出版社. 2006.07 [9]李及，赵利民.mcs-51系列单片机原理与应用.长春:吉林科学技术社，1995.

[10]李陪金.c语言程序设计案例教程.西安：西安电子科技大学出版社，2008.1

[11]朱清慧等.proteus教程.北京.清华大学出版社，2008.

[12]李勋.单片机实用教程[m].北京：航空航天大学出版社，2000.6.

[13]xiu-rui song，zhi-guo liu ，zhi-yong wu，an-fu yu. the system of 24-channel digital potentiometers based on single-chip microcomputer.advanced computer theory and engineering (icacte)， 3rd international conference on . .

[14]leung kin chiu ，kavanagh， p.designing a clock cleaner with an on-demand digital sigma-delta modulator .global conference on signal and information processing (globalsip)， ieee . ， page(s): 671 – 674.

[15]wang hui-feng，liu xiao-hua.design of liquid crystal digital voltmeter based on single chip microcomputer.consumer electronics， communications and networks (cecnet)， 3rd international conference on. ， page(s): 270 – 273.