單片機課程設計---電子琴

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課程設計名稱 單片機原理課程設計 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學 生 姓 名 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p><b>　　2013年1月7日</b></p&

3、gt;<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　1 設計內(nèi)容：電子琴</p><p><b>　　2 任務及要求：</b></p><p>　　設計一個51單片機系統(tǒng)，實現(xiàn)簡易電子琴操作的電路。</p><p><b>　　要求:</b>&l

4、t;/p><p>　　1.設計51單片機最小系統(tǒng)；</p><p>　　2.設置至少10個按鍵，能發(fā)出do re mi fa sol la si do;</p><p><b>　　能播放示范曲； </b></p><p>　　3.能夠調節(jié)低音、高音和中音。</p><p><b>　　3

5、總體設計方案：</b></p><p>　　1）定時/計數(shù)器的設計和狀態(tài)字定義：</p><p>　　若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），再將此周期除以2，即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間，每當計時終止后就將P1.0反相，然后重復計時再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89C51的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式（MODE1）下，改變計

6、數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令計數(shù)器計時956μs/1μs＝956，每計數(shù)956次時將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。計數(shù)脈沖值與頻率的關系式是：N＝fi÷2÷fr，式中，N是計數(shù)值；fi是機器頻率（晶體振蕩器為12MHz時，其頻率為1MHz）；fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計數(shù)初值T的求法如下：T＝65536－N＝65

7、536－fi÷2÷fr</p><p>　　例如：設K＝65536，fi＝1MHz，求中音DO（261Hz）。T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr，中音DO的T＝65536－500000/523＝64580。</p><p>　　單片機12MHZ晶振，

8、中音符與計數(shù)T0相關的計數(shù)值如表所示：</p><p>　　采用查表程序進行查表時，可以為這個音符建立一個表格，有助于單片機通過查表的方式來獲得相應的數(shù)據(jù)：低音0－19之間，中音在20－39之間，高音在40－59之間,用單片機播放音樂，或者彈奏電子琴，實際上是按照特定的頻率，輸出一連串的方波。為了輸出合適的方波，首先應該知道音符與頻率的關系。</p><p>　　2）音名主要分成低音、中

9、音和高音三個區(qū)域，每個區(qū)域都有12個琴鍵。其中的白鍵，簡譜音符標為1、2、3、4、5、6、7，大家一般都讀成哆、來、咪、發(fā)、嗦、拉、西。</p><p>　　3）音調數(shù)據(jù)表 單片機發(fā)出不同頻率的方波，人聽起來，就是不同的音調。上表中的頻率數(shù)值，有些過多，去掉不常用的黑鍵頻率，只是把白鍵對應的數(shù)據(jù)存放在單片機中，即可滿足絕大部分的應用需求。定義音調數(shù)據(jù)表的程序如下： DW 63628,63835,64

10、021,64103,64260,64400,64524 ;64580,低音區(qū):1 2 3 4 5 6 7 DW 64580,64671,64777,64820,64898,64968,65030 65058中音區(qū):1 2 3 4 5 6 7 DW 65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283 65312高音區(qū):1 2 3 4 5 6 7</p><p>　　把這個數(shù)據(jù)表

11、，放在程序中，需要播音的時候，就從表中取出一個數(shù)據(jù)送到定時器，當定時器溢出中斷的時候，再對輸出引腳取反，那么，在揚聲器中，即可聽到上表中頻率的聲音。</p><p>　　音樂的音拍，一個節(jié)拍為單位（C調）</p><p><b>　　4、系統(tǒng)硬件設計：</b></p><p><b>　　1）晶振部分</b></p&

12、gt;<p>　　本次采用12MHZ晶振，機器周期為1us，連接兩個30pF的電容，連接到ＡＴ８９Ｃ５１的XATL1，ＸＡＴＬ２　上面，連接電路圖如下：</p><p>　　2）音頻輸出　　本次只是簡單的使用一個蜂鳴器連接到AT89C51的p1.0口上</p><p>　　3）高、中、低及音樂播放鍵：檢測高中低是否按下，來跳轉到音階鍵上輸出不同頻率的音階音，檢測播放是否按下，

13、跳轉到示范曲目播放</p><p><b>　　4）AT89C51</b></p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀

14、存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 </p><p>　　1．主要特性：·與MCS-51 兼容

15、83;4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 </p><

16、;p><b>　　5）音階鍵部分</b></p><p><b>　　設計電路總體圖樣</b></p><p>　　5、 系統(tǒng)軟件設計：</p><p><b>　　1）音階鍵識別</b></p><p><b>　　N</b></p>

17、<p><b>　　Y</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><

18、p>　　Y N</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N </b></p><

19、p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　返回</b></p><p><b>　　6、程序清單：</b></p><p>　　KEYBUF EQU 30H </p><p&g

20、t;　　STH0 EQU 31H </p><p>　　STL0 EQU 32H </p><p>　　DELY EQU 33H</p><p>　　NUM EQU 34H </p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　AJMP MAIN ;跳轉到主函數(shù)<

21、/p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p>　　LJMP INT_T0 ;音樂輸出口</p><p><b>　　ORG 0040H</b></p><p>　　MAIN: MOV TMOD,#01H ;寫出計時器控制字，T0方式計時</p><p>

22、　　SETB EA ;開中斷總開關</p><p>　　SETB ET0 ;允許T0中斷</p><p>　　MOV NUM,#01H；;num置1</p><p>　　MOV R1,#00H</p><p>　　TEST: ;低音檢測</p><p>　　ANL TH0,#00H ;高位清

23、零</p><p>　　ANL TL0,#00H ;低位清零</p><p>　　MOV A,P2 ;P2進入</p><p>　　CJNE A,#0FEH,TEST1 ;檢測P2.0口低音鍵是否按下</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ;低音鍵按下，進入低音表地址</p><p>　　A

24、JMP WAIT ;跳轉到音階檢測</p><p>　　TEST1: ;中音檢測</p><p>　　CJNE A,#0FDH,TEST2 ;檢測P2.0中音鍵是否按下</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE2 ;中音鍵按下，進入中音表地址</p><p>　　AJMP WAIT </p>

25、<p>　　TEST2: ;高音檢測</p><p>　　CJNE A,#0FBH,TEST3 ;檢測P2.0口高音鍵是否按下</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE3 ;高音鍵按下，進入高音表地址</p><p>　　AJMP WAIT </p><p>　　TEST3: ;音樂播放檢

26、測</p><p>　　CJNE A,#0F7H,TEST4 ;檢測音樂播放鍵是否按下 若有按下則轉至EXIT</p><p>　　LCALL DELAY10MS ;軟件延時消抖</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>　　CJNE A,#0F7H,TEST4 ;檢測播放鍵是否再次按

27、下</p><p><b>　　MOV A,NUM</b></p><p>　　CJNE A,#01H,EXIT ;檢測高低中是否再次按下</p><p>　　MOV NUM,#00H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE4 ;進入音樂播放表</p><p>　　AJMP WA

28、IT1 ;跳轉至音樂播放入口</p><p>　　EXIT:CLR TR0 ;計數(shù)器停止，音樂播放結束</p><p>　　MOV R1,#00H ;清零</p><p>　　MOV NUM,#01H</p><p>　　TEST4: MOV A,NUM</p><p>　　CJNE A,#01H,W

29、AIT2 </p><p>　　LJMP TEST ;跳轉至TEST重新檢測</p><p>　　WAIT2:LJMP WAIT1 ;跳轉至音樂播放入口</p><p>　　WAIT: CLR TR0 </p><p>　　MOV NUM,#01H</p><p>　　SCAN1:

30、MOV P3,#0F0H;音階按鍵檢測程序入口</p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p><b>　　MOV A,P3;</b></p><p>　　ANL A,#0F0H</p><p>　　CJNE A,#0F0H,TEE1</p><p>

31、　　AJMP TEST ;跳轉至TEST重新檢測</p><p>　　TEE1:LCALL DELAY10MS ;軟件延時消抖</p><p>　　CJNE A,#0F0H,TEE2</p><p><b>　　AJMP TEST</b></p><p>　　TEE2:MOV A,#0FEH<

32、/p><p>　　SCAN2:MOV P3,A</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p><b>　　MOV B,A</b></p><p>　　ANL A,#0F0H</p><p>　　CJNE A,#0F0H,CARRY</p>

33、<p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p>　　CJNE A,#0BFH,SCAN2</p><p>　　LJMP SCAN1</p><p>　　CARRY: ANL B,#0FH ;鍵值處理</p>

34、<p><b>　　ORL A,B</b></p><p>　　CJNE A,#0EEH,KEY1 ;檢測音符鍵1是否按下</p><p>　　MOV KEYBUF,#00H ;賦予鍵值</p><p>　　LJMP WAI ;調至按鍵處理程序</p><p>　　KEY1:CJ

35、NE A,#0EDH,KEY2 ;檢測音符鍵2是否按下</p><p>　　MOV KEYBUF,#02H ;賦予鍵值 </p><p>　　LJMP WAI ;調至按鍵處理程序 </p><p>　　KEY2: CJNE A,#0EBH,KEY3 ;檢測音符鍵3是否按下</p><p>　　MOV K

36、EYBUF,#04H ;賦予鍵值</p><p>　　LJMP WAI ;調至按鍵處理程序 </p><p>　　KEY3: CJNE A,#0E7H,KEY4 ;檢測音符鍵4是否按下</p><p>　　MOV KEYBUF,#06H ;賦予鍵值</p><p>　　LJMP WAI

37、 ;調至按鍵處理程序</p><p>　　KEY4:CJNE A,#0DEH,KEY5 ;檢測音符鍵5是否按下</p><p>　　MOV KEYBUF,#08H ;賦予鍵值</p><p>　　LJMP WAI ;調至按鍵處理程序</p><p>　　KEY5:CJNE A,#0DDH,KEY6 ;檢

38、測音符鍵5是否按下</p><p>　　MOV KEYBUF,#0AH ;賦予鍵值</p><p>　　LJMP WAI ;調至按鍵處理程序</p><p>　　KEY6: CJNE A,#0DBH,KEY7 ;檢測音符鍵6是否按下</p><p>　　MOV KEYBUF,#0CH ;賦予鍵值</p&

39、gt;<p>　　LJMP WAI ;調至按鍵處理程序</p><p>　　KEY7:CJNE A,#0D7H,SCAN1 </p><p>　　MOV KEYBUF,#0EH ;賦予鍵值 </p><p>　　LJMP WAI ;調至按鍵處理程序 </p><p>　　WAI:MOV A,

40、KEYBUF ;按鍵處理程序入口</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STH0 , A</p><p>　　INC KEYBUF</p><p>　　MOV A,KEYBUF</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　M

41、OV STL0, A</p><p>　　MOV TH0,STH0</p><p>　　MOV TL0,STL0</p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p>　　LCALL DELAY100MS</p><p>　　LJMP SCAN1</p><p&

42、gt;　　WAIT1:CJNE R1,#00H,LOOP ;播放音樂程序入口</p><p>　　LOOP:MOV A,R1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV STH0,A</p><p><b>　　INC R1</b></p><p&

43、gt;<b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CJNE A,#0FEH,NEXT1 </p><p>　　MOV R1,#00H</p><p><b>　　LJMP LOOP</b></p><p>　　N

44、EXT1:MOV STL0,A</p><p><b>　　INC R1</b></p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV DELY,A</p><p>　　MOV TH0,STH0&l

45、t;/p><p>　　MOV TL0,STL0</p><p>　　SETB TR0 </p><p>　　NEXT2: LJMP DELAY187MS ;節(jié)拍延時控制</p><p>　　NEXT3: DJNZ DELY,NEXT2 </p><p><b>　　INC R1</b><

46、/p><p><b>　　LJMP TEST</b></p><p>　　NOKEY:LJMP TEST ;重新檢測</p><p>　　DELAY10MS: MOV R6,#10 ;10ms延時</p><p>　　D1:MOV R7,#248</p><p><b>　　DJNZ

47、 R7,$</b></p><p>　　DJNZ R6,D1</p><p>　　RET ;子程序返回</p><p>　　DELAY100MS: MOV R5,#06EH;100ms延時</p><p>　　DL0:MOV R4,#0CFH</p><p><b>　　DJNZ R4,

48、$</b></p><p>　　DJNZ R5,DL0</p><p>　　RET;子程序返回</p><p>　　DELAY187MS: MOV R3,#187 ;187ms延時 ，用于節(jié)拍控制</p><p>　　DL1:MOV R2,#248</p><p><b>　　DJN

49、Z R2,$</b></p><p>　　DJNZ R3,DL1</p><p>　　LJMP NEXT3</p><p>　　INT_T0:MOV TH0,STH0;高8為輸入</p><p>　　MOV TL0,STL0;低8位輸入</p><p>　　CPL P1.0;音樂輸出口啟用&l

50、t;/p><p>　　RETI;中斷返回</p><p>　　TABLE1:DB 0f8h,094h, 0f9h,05ch, 0fah,01Ah, 0FAH,06AH;低音調表值</p><p>　　DB 0FBH,00H, 0FBH,08CH, 0FCH,0EH, 0FCH,044H; </p><p>　　TABLE2:DB

51、0FCH,04AH, 0FCH,0AEH, 0FDH,008H, 0FDH,030H;中音調表值</p><p>　　DB 0FDH,080H, 0FDH,0C6H, 0FEH,02H, 0FEH,022H;</p><p>　　TABLE3:DB 0FEH,02AH, 0FEH,05CH, 0FEH,084H, 0FEH,098H;高音調表值</p><p>

52、;　　DB 0FEH,0C0H, 0FEH,0E8H, 0FFH,006H, 0FFH,029H;</p><p>　　SONG1: ; 化蝶</p><p>　　.DB -3, 04H, -5, 03H, -6, 01H, 1, 03H, 2, 01H, -6, 01H, 1, 01H, -5, 02H</p><p>　

53、　.DB 5, 03H, +1, 01H, 6, 01H, 5, 01H, 3, 01H, 5, 01H, 2, 08H</p><p>　　.DB 2, 02H, 2, 01H, 3, 01H, -7, 02H, -6, 02H, -5, 03H, -6, 01H, 1, 02H, 2, 02H</p><p>　　.DB -3, 02H, 1, 02H, -6, 01H,

54、-5, 01H, -6, 01H, 1, 01H, -5, 08H</p><p>　　.DB 3, 03H, 5, 01H, -7, 03H, 2, 01H, -6, 01H, 1, 01H, 5, 05H</p><p>　　.DB -3, 02H, -5, 01H, -3, 01H, -5, 01H, -6, 01H, -7, 01H, 2, 01H, -6, 06H, -5

55、, 01H, -6, 01H</p><p>　　.DB 1, 03H, 2, 01H, 5, 02H, 3, 02H, 2, 02H, 3, 01H, 2, 01H, 1, 02H, -6,</p><p>　　系統(tǒng)工作過程：采用16個鍵分別代表16個音，通過對按鍵的隨意按鍵從而產(chǎn)生不同的音樂，主要是通過每個按鍵所產(chǎn)生的頻率不同來使得發(fā)出的各個音不同，從而產(chǎn)生音樂，根據(jù)程序首先對低音

56、，中音，高音進行檢測；運用延時、循環(huán)、跳轉等設計實驗；然后通過對音符鍵的控制發(fā)出do re mi fa sol la si do</p><p>　　功能實現(xiàn)分析：這次設計的是一個游戲型的電子琴，通過對程序的改進和利用單片機的功能特性，最后通過仿真，我們實現(xiàn)了電子琴的功能，所以這個設計是可行的。</p><p><b>　　設計心得：</b></p

57、><p>　　通過這次課程設計，系統(tǒng)而比較全面地檢查了我所學的專業(yè)知識，補充了我未學的專業(yè)知識，對一個產(chǎn)品的開發(fā)的步驟有一定的認識?！安槁┭a缺”的同時進一步鞏固了專業(yè)知識，鍛煉了自己,讓我深刻的意識到理論學習和實踐相結合的重要性，在這次課程設計中，查閱了大量的資料，并在此基礎上加以了改進并進行了創(chuàng)新，同時對延時，循環(huán)等設計方法有了更深的了解。提高了我們學習分析和解決問題的能力，只要我們不因為困難而害怕困難，最后我們就