單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---電子琴

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱(chēng) 單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)

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

3、gt;<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)內(nèi)容：電子琴</p><p><b>　　2 任務(wù)及要求：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)51單片機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易電子琴操作的電路。</p><p><b>　　要求:</b>&l

4、t;/p><p>　　1.設(shè)計(jì)51單片機(jī)最小系統(tǒng)；</p><p>　　2.設(shè)置至少10個(gè)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(diào)節(jié)低音、高音和中音。</p><p><b>　　3

5、總體設(shè)計(jì)方案：</b></p><p>　　1）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)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(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將P1.0反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)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(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（MODE1）下，改變計(jì)

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(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956μs/1μs＝956，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是：N＝fi÷2÷fr，式中，N是計(jì)數(shù)值；fi是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為12MHz時(shí)，其頻率為1MHz）；fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計(jì)數(shù)初值T的求法如下：T＝65536－N＝65

7、536－fi÷2÷fr</p><p>　　例如：設(shè)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(jī)12MHZ晶振，

8、中音符與計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表所示：</p><p>　　采用查表程序進(jìn)行查表時(shí)，可以為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，有助于單片機(jī)通過(guò)查表的方式來(lái)獲得相應(yīng)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(jī)播放音樂(lè)，或者彈奏電子琴，實(shí)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(yīng)該知道音符與頻率的關(guān)系。</p><p>　　2）音名主要分成低音、中

9、音和高音三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有12個(gè)琴鍵。其中的白鍵，簡(jiǎn)譜音符標(biāo)為1、2、3、4、5、6、7，大家一般都讀成哆、來(lái)、咪、發(fā)、嗦、拉、西。</p><p>　　3）音調(diào)數(shù)據(jù)表 單片機(jī)發(fā)出不同頻率的方波，人聽(tīng)起來(lái)，就是不同的音調(diào)。上表中的頻率數(shù)值，有些過(guò)多，去掉不常用的黑鍵頻率，只是把白鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存放在單片機(jī)中，即可滿足絕大部分的應(yīng)用需求。定義音調(diào)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(gè)數(shù)據(jù)表

11、，放在程序中，需要播音的時(shí)候，就從表中取出一個(gè)數(shù)據(jù)送到定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器溢出中斷的時(shí)候，再對(duì)輸出引腳取反，那么，在揚(yáng)聲器中，即可聽(tīng)到上表中頻率的聲音。</p><p>　　音樂(lè)的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（C調(diào)）</p><p><b>　　4、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　1）晶振部分</b></p&

12、gt;<p>　　本次采用12MHZ晶振，機(jī)器周期為1us，連接兩個(gè)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(jiǎn)單的使用一個(gè)蜂鳴器連接到AT89C51的p1.0口上</p><p>　　3）高、中、低及音樂(lè)播放鍵：檢測(cè)高中低是否按下，來(lái)跳轉(zhuǎn)到音階鍵上輸出不同頻率的音階音，檢測(cè)播放是否按下，

13、跳轉(zhuǎn)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(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀

14、存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)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(chǔ)器 ·壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)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(shí)鐘電路 </p><

16、;p><b>　　5）音階鍵部分</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)電路總體圖樣</b></p><p>　　5、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　1）音階鍵識(shí)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(zhuǎn)到主函數(shù)<

21、/p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p>　　LJMP INT_T0 ;音樂(lè)輸出口</p><p><b>　　ORG 0040H</b></p><p>　　MAIN: MOV TMOD,#01H ;寫(xiě)出計(jì)時(shí)器控制字，T0方式計(jì)時(shí)</p><p>

22、　　SETB EA ;開(kāi)中斷總開(kāi)關(guān)</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(cè)</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(jìn)入</p><p>　　CJNE A,#0FEH,TEST1 ;檢測(cè)P2.0口低音鍵是否按下</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ;低音鍵按下，進(jìn)入低音表地址</p><p>　　A

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

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

26、測(cè)</p><p>　　CJNE A,#0F7H,TEST4 ;檢測(cè)音樂(lè)播放鍵是否按下 若有按下則轉(zhuǎn)至EXIT</p><p>　　LCALL DELAY10MS ;軟件延時(shí)消抖</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>　　CJNE A,#0F7H,TEST4 ;檢測(cè)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(cè)高低中是否再次按下</p><p>　　MOV NUM,#00H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE4 ;進(jìn)入音樂(lè)播放表</p><p>　　AJMP WA

28、IT1 ;跳轉(zhuǎn)至音樂(lè)播放入口</p><p>　　EXIT:CLR TR0 ;計(jì)數(shù)器停止，音樂(lè)播放結(jié)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(zhuǎn)至TEST重新檢測(cè)</p><p>　　WAIT2:LJMP WAIT1 ;跳轉(zhuǎn)至音樂(lè)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(cè)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(zhuǎn)至TEST重新檢測(cè)</p><p>　　TEE1:LCALL DELAY10MS ;軟件延時(shí)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(cè)音符鍵1是否按下</p><p>　　MOV KEYBUF,#00H ;賦予鍵值</p><p>　　LJMP WAI ;調(diào)至按鍵處理程序</p><p>　　KEY1:CJ

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

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

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

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

39、gt;<p>　　LJMP WAI ;調(diào)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(diào)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(lè)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(shí)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(cè)</p><p>　　DELAY10MS: MOV R6,#10 ;10ms延時(shí)</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(shí)</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(shí) ，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(lè)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(diào)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(diào)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(diào)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(guò)程：采用16個(gè)鍵分別代表16個(gè)音，通過(guò)對(duì)按鍵的隨意按鍵從而產(chǎn)生不同的音樂(lè)，主要是通過(guò)每個(gè)按鍵所產(chǎn)生的頻率不同來(lái)使得發(fā)出的各個(gè)音不同，從而產(chǎn)生音樂(lè)，根據(jù)程序首先對(duì)低音

56、，中音，高音進(jìn)行檢測(cè)；運(yùn)用延時(shí)、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)等設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；然后通過(guò)對(duì)音符鍵的控制發(fā)出do re mi fa sol la si do</p><p>　　功能實(shí)現(xiàn)分析：這次設(shè)計(jì)的是一個(gè)游戲型的電子琴，通過(guò)對(duì)程序的改進(jìn)和利用單片機(jī)的功能特性，最后通過(guò)仿真，我們實(shí)現(xiàn)了電子琴的功能，所以這個(gè)設(shè)計(jì)是可行的。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得：</b></p

57、><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，系統(tǒng)而比較全面地檢查了我所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，補(bǔ)充了我未學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)的步驟有一定的認(rèn)識(shí)?！安槁┭a(bǔ)缺”的同時(shí)進(jìn)一步鞏固了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己,讓我深刻的意識(shí)到理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐相結(jié)合的重要性，在這次課程設(shè)計(jì)中，查閱了大量的資料，并在此基礎(chǔ)上加以了改進(jìn)并進(jìn)行了創(chuàng)新，同時(shí)對(duì)延時(shí)，循環(huán)等設(shè)計(jì)方法有了更深的了解。提高了我們學(xué)習(xí)分析和解決問(wèn)題的能力，只要我們不因?yàn)槔щy而害怕困難，最后我們就