stc89c51单片机的电子节拍器设计
摘 要本文以“基于STC89C51单片机的电子节拍器设计”作为研究课题，设计了一款能够实现多种节拍输出功能的单片机控制系统，用户通过按键的设置，能够实现1/4、2/4、3/4、4/4、3/8以及6/8六种节拍的声音输出。经过了测试，所有的预期功能指标都得到了实现。在软件方面，本电子节拍器系统以KEIL软件作为开发环境，通过C语言构建程序代码，实现对片外功能模块的驱动。在硬件系统的设计方面，将STC89C51单片机植入到硬件电路的核心位置，通过它来对片外所有的芯片和传感器进行驱动，使得这些电路发挥功能，并将工作过程中需要处理的数据在STC89C51单片机芯片内部进行运算。经过多次的测试后，本电子节拍器系统的工作状态都表现的非常稳定，能够正常的执行所有功能，非常适合推向市场。
目录
一、 引言 1
（一） 研究的背景和意义 1
（二） 研究内容 1
二、 电子节拍器的设计思路 3
（一） 硬件设计思路 3
（二） 软件设计思路 3
三、 电子节拍器的硬件设计 5
（一） 主控电路模块设计 5
（二） 显示电路模块设计 6
（三） 打拍信号生成电路模块设计 7
（四） 节奏灯光驱动电路模块设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 电子节拍器的软件设计 10
（一） 显示程序设计 10
（二） 打拍声输出程序设计 11
五、 仿真系统设计 12
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
研究的背景和意义
本课题将要设计的这款电子节拍器系统，是科学技术飞速发展后的一个必然产物。虽然在此之前这种控制系统的相关产品已经出现，但是越来越多的用户已经无法满足于这些产品目前的功能。相比于他们每天都在使用的智能手机、智能仪器来说，电子节拍器系统的智能程度还远远无法达到这个阶段，而且大多数生产企业对于这种控制系统的研发没有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
使用到最为先进的技术，包括控制系统、硬件传感器以及算法流程等。这主要是因为一些企业考虑到电子节拍器系统的成本因素，无法投入大量的研发成本去提升系统性能，同时考虑到大多数用户的消费水平，只能采用性价比最高的研发方案来对电子节拍器系统进行设计。
电子节拍器系统设计的关键在于对其内部主控微处理器的选择方面，对目前市面上大多数的电子节拍器系统进行调研之后可以发现，三十二位机已经在大多数的微型系统中开始广泛使用。其中多核并行运行的ARM架构更是一些嵌入式系统中常用的架构，这种多核共同工作的模式能够大幅度的提升微型系统的运算速度，受到手持设备以及电子仪器的青睐。另外越来越多的大型企业开始了六十四位机的研究，在不久的将来一旦这种性能更高的微处理器被研发出来，那么电子节拍器系统的工作性能能够再次发生一个质的飞跃。另外在电子节拍器系统内部，软件程序的工作效率也在近些年来不断被提升。
在过去一段时间内很多用户反应电子节拍器系统在长时间工作状态下会不可避免的发生一系列的死机或者运算错误等现象，这常常是由于编程者在编写代码时产生了没有注意到的细节，导致程序在运行过程中或多或少的出现数组越界现象，长时间运行后必将导致死机或者工作错误的现象。
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款传感器模块。这款传感器主要用于监测电子节拍器系统在运行过程中的功耗参数，并且能够通过特定的接口将检测数据，以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到电子节拍器系统内部的主控微处理器。这款传感器的实现在一定程度上促进了电子节拍器系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对电子节拍器系统的研究步伐，是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐。希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能电子节拍器系统。
研究内容
本文在论文结构方面主要划分成五大部分。首先对本课题将要设计的这款电子节拍器系统的发展历程，以及每个重要阶段能够实现的最佳性能进行归纳总结。找寻出前人是如何通过中低端性能器件设计出高性能的电子节拍器系统的。论文的第二部分主要对本课题将要使用的实现方案以及系统的大体结构和信号流通关系进行设计，并且通过绘制模块框图来阐述方案设计方法。随后本课题通过对STC89C51主控微处理器和各个功能模块的电路构建，能够实现多种节拍输出的智能型STC89C51单片机控制系统，用户通过按键的设置，能够实现1/4、2/4、3/4、4/4、3/8以及6/8六种节拍的声音输出。经过了测试，所有的预期功能指标都得到了实现，在设计过程中将整个硬件系统划分成了单片机最小系统电路、参数显示电路和打拍信号生成电路等。
电子节拍器的设计思路
硬件设计思路
为了能够更为清晰的阐述这个系统在内部结构框架方面的构建，从而对这款电子节拍器系统的整体设计方案进行设计。图1通过了Visio软件绘制了一个硬件结构框图，从这个系统结构框图中可以看出整个系统被划分成了多个功能模块。其中STC89C51单片机最小系统部分最为重要，它是整个系统的控制部分，实现对各个功能电路的控制。
接下来对这款电子节拍器系统的各个模块电路的功能作用进行阐述。首先是声音输出电路，本课题使用的是蜂鸣器模块，通过驱动电路与蜂鸣器的结合，使得单片机可以通过输出高低电平信号来实现对声音的控制，从而实现打拍。
在参数显示方面使用的是LCD1602液晶屏显示器，这款显示器通过并行数据接口与STC89C51单片机进行数据交互，单片机能够将待显示的信息通过GPIO管脚送入LCD1602液晶屏；
在节拍的设置方面使用的是按键电路，本课题通过多个机械按键组成参数设置电路。
目录
一、 引言 1
（一） 研究的背景和意义 1
（二） 研究内容 1
二、 电子节拍器的设计思路 3
（一） 硬件设计思路 3
（二） 软件设计思路 3
三、 电子节拍器的硬件设计 5
（一） 主控电路模块设计 5
（二） 显示电路模块设计 6
（三） 打拍信号生成电路模块设计 7
（四） 节奏灯光驱动电路模块设计 8
（五） 按键电路设计 9
四、 电子节拍器的软件设计 10
（一） 显示程序设计 10
（二） 打拍声输出程序设计 11
五、 仿真系统设计 12
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
研究的背景和意义
本课题将要设计的这款电子节拍器系统，是科学技术飞速发展后的一个必然产物。虽然在此之前这种控制系统的相关产品已经出现，但是越来越多的用户已经无法满足于这些产品目前的功能。相比于他们每天都在使用的智能手机、智能仪器来说，电子节拍器系统的智能程度还远远无法达到这个阶段，而且大多数生产企业对于这种控制系统的研发没有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
使用到最为先进的技术，包括控制系统、硬件传感器以及算法流程等。这主要是因为一些企业考虑到电子节拍器系统的成本因素，无法投入大量的研发成本去提升系统性能，同时考虑到大多数用户的消费水平，只能采用性价比最高的研发方案来对电子节拍器系统进行设计。
电子节拍器系统设计的关键在于对其内部主控微处理器的选择方面，对目前市面上大多数的电子节拍器系统进行调研之后可以发现，三十二位机已经在大多数的微型系统中开始广泛使用。其中多核并行运行的ARM架构更是一些嵌入式系统中常用的架构，这种多核共同工作的模式能够大幅度的提升微型系统的运算速度，受到手持设备以及电子仪器的青睐。另外越来越多的大型企业开始了六十四位机的研究，在不久的将来一旦这种性能更高的微处理器被研发出来，那么电子节拍器系统的工作性能能够再次发生一个质的飞跃。另外在电子节拍器系统内部，软件程序的工作效率也在近些年来不断被提升。
在过去一段时间内很多用户反应电子节拍器系统在长时间工作状态下会不可避免的发生一系列的死机或者运算错误等现象，这常常是由于编程者在编写代码时产生了没有注意到的细节，导致程序在运行过程中或多或少的出现数组越界现象，长时间运行后必将导致死机或者工作错误的现象。
前不久的一份电子科技杂志刊登了一份研究成果，该文章显示该校的一个实验室研发出了一款传感器模块。这款传感器主要用于监测电子节拍器系统在运行过程中的功耗参数，并且能够通过特定的接口将检测数据，以及如何降低当前功耗进行计划制定，将相应的建议措施通过数字信号形式送入到电子节拍器系统内部的主控微处理器。这款传感器的实现在一定程度上促进了电子节拍器系统的发展，与此同时国内的研究小组也没有停下对电子节拍器系统的研究步伐，是国内的相关半导体企业正在加紧研究的步伐。希望能够尽早的研究出自主产权比重比较多的高性能电子节拍器系统。
研究内容
本文在论文结构方面主要划分成五大部分。首先对本课题将要设计的这款电子节拍器系统的发展历程，以及每个重要阶段能够实现的最佳性能进行归纳总结。找寻出前人是如何通过中低端性能器件设计出高性能的电子节拍器系统的。论文的第二部分主要对本课题将要使用的实现方案以及系统的大体结构和信号流通关系进行设计，并且通过绘制模块框图来阐述方案设计方法。随后本课题通过对STC89C51主控微处理器和各个功能模块的电路构建，能够实现多种节拍输出的智能型STC89C51单片机控制系统，用户通过按键的设置，能够实现1/4、2/4、3/4、4/4、3/8以及6/8六种节拍的声音输出。经过了测试，所有的预期功能指标都得到了实现，在设计过程中将整个硬件系统划分成了单片机最小系统电路、参数显示电路和打拍信号生成电路等。
电子节拍器的设计思路
硬件设计思路
为了能够更为清晰的阐述这个系统在内部结构框架方面的构建，从而对这款电子节拍器系统的整体设计方案进行设计。图1通过了Visio软件绘制了一个硬件结构框图，从这个系统结构框图中可以看出整个系统被划分成了多个功能模块。其中STC89C51单片机最小系统部分最为重要，它是整个系统的控制部分，实现对各个功能电路的控制。
接下来对这款电子节拍器系统的各个模块电路的功能作用进行阐述。首先是声音输出电路，本课题使用的是蜂鸣器模块，通过驱动电路与蜂鸣器的结合，使得单片机可以通过输出高低电平信号来实现对声音的控制，从而实现打拍。
在参数显示方面使用的是LCD1602液晶屏显示器，这款显示器通过并行数据接口与STC89C51单片机进行数据交互，单片机能够将待显示的信息通过GPIO管脚送入LCD1602液晶屏；
在节拍的设置方面使用的是按键电路，本课题通过多个机械按键组成参数设置电路。
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