單片機(jī)課程設(shè)計---電子琴設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　課 程 名 稱 單片機(jī)原理及應(yīng)用A </p><p>　　設(shè) 計 課 題 電子琴設(shè)計 </p><p>　　院（系、部、中心） 自動化學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)

2、 自動化（數(shù)控技術(shù)） </p><p>　　班 級 數(shù)控094 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　設(shè)計目的及任務(wù)</b></p><p><b>　　設(shè)計目的</b></p>&

3、lt;p><b>　　設(shè)計任務(wù)題目及要求</b></p><p><b>　　總體方案設(shè)計</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)分析</b></p><p><b>　　設(shè)計方案</b></p><p><b>　　設(shè)計原理<

4、/b></p><p><b>　　程序流程圖</b></p><p><b>　　硬件原理圖</b></p><p><b>　　模塊設(shè)計</b></p><p><b>　　鍵盤掃描模塊</b></p><p><b

5、>　　定時器模塊</b></p><p><b>　　調(diào)試過程</b></p><p><b>　　問題發(fā)現(xiàn)與解決</b></p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p>

6、<p><b>　　八．程序清單</b></p><p><b>　　一、設(shè)計目的及任務(wù)</b></p><p>　　1．課程設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目的</p><p>　?。?）運用<<單片機(jī)原理及應(yīng)用A>>課程等知識，根據(jù)題目要求進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試，從而加深對本課程知識點的理解，使學(xué)

7、生綜合應(yīng)用知識能力、設(shè)計能力、調(diào)試能力及報告撰寫能力等顯著提高。</p><p>　　（2）了解計算機(jī)發(fā)聲原理， 進(jìn)一步熟悉定時器編程方法及鍵盤掃描電路工作原理及編程方法。</p><p>　　2．課程設(shè)計題目及要求</p><p><b>　?。?）、題目</b></p><p><b>　　電子琴設(shè)計<

8、;/b></p><p><b>　　（2）、設(shè)計要求：</b></p><p>　　利用實驗儀上提供的鍵盤，使數(shù)字鍵1、2、3、4、5、6、7、8、9作為電子琴按鍵，其中1～7號鍵按下后即發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。8號鍵按下后依次發(fā)出“1、2、3、4、5、6、7” 音調(diào)，9號鍵按下后依次發(fā)出“7、6、5、4、3、2、1” 音調(diào)，用8255的PA.0 口發(fā)出音頻脈沖,驅(qū)動

9、喇叭。</p><p>　　利用定時器,可以發(fā)出不同頻率的脈沖,不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動電路放大濾波后,就會發(fā)出不同的音調(diào).定時器按設(shè)置的定時參數(shù)產(chǎn)生中斷,這一次中斷發(fā)出脈沖低電平,下一次反轉(zhuǎn)發(fā)出脈沖高電平.由于定時參數(shù)不同,就發(fā)出了不同頻率的脈沖. 本實驗中按鍵一次,會發(fā)50個脈沖.發(fā)完后繼續(xù)檢測鍵盤，如果鍵還按下，繼續(xù)發(fā)音。</p><p><b>　　二、總體方案設(shè)計<

10、;/b></p><p><b>　　1、設(shè)計任務(wù)分析</b></p><p>　　本任務(wù)的要求是根據(jù)不同的數(shù)字鍵被按下后，發(fā)出相對應(yīng)的音調(diào)，或者順序、逆序連續(xù)的發(fā)出七中音調(diào)，不同音調(diào)的產(chǎn)生對喇叭發(fā)出不同頻率的脈沖，而脈沖則是根據(jù)定時器中斷產(chǎn)生正負(fù)脈沖的跳變，這樣就形成了脈沖。與此同時，定時時間的長短，及頻率的高低，是由定時間的初值決定的。</p>

11、<p>　　通過以上的析，可以明確，本課題需要涉及到的就是鍵盤掃描，和定時器。圍繞這兩個模塊，就可以制定出總體的設(shè)計方案。</p><p><b>　　2、設(shè)計方案</b></p><p>　　通過以上的分析，可以制定出以下的設(shè)計方案：</p><p>　　（1）、 因為要用到9個按鍵，可以用4*4的矩陣鍵盤，，對其中的9個按鍵進(jìn)行

12、標(biāo)號，再根據(jù)鍵盤掃描的原理，就可以找出是哪個鍵被按下。</p><p>　?。?）、不同頻率的脈沖均通過定時器來產(chǎn)生，定時器的初值不同，計滿溢出的頻率</p><p>　　也是不同的，從而正負(fù)電平的跳變的頻率也不同，就產(chǎn)生了不停頻率的脈沖，所以只需對定時器設(shè)置不同德計數(shù)初值，便可實現(xiàn)不同頻率脈沖的產(chǎn)生。</p><p>　?。?）、喇叭發(fā)聲原理則是：對喇叭驅(qū)動電路交

13、替的施加施加低電平，喇叭發(fā)聲；否則就不發(fā)聲。把這一原理和定時器中斷產(chǎn)生的電平跳變相結(jié)合，就可以聽到不同頻率的音調(diào)。</p><p><b>　　三、設(shè)計原理</b></p><p><b>　　1、程序流程圖</b></p><p>　　根據(jù)上述的設(shè)計方案，可以用流程圖畫出本次課程設(shè)計的整體思路，在以下的流程圖中，包括主程

14、序和各個相關(guān)的子程序。</p><p>　　在程序中，首先是進(jìn)行掃描，找出是哪個鍵被按下，然后根據(jù)相應(yīng)的鍵號，采取不同的操作，以此構(gòu)成循環(huán)</p><p>　　本程序中涉及到的子程序模塊包括：鍵盤掃描子程序；定時器中斷子程序；順序連續(xù)發(fā)出1234567七個音調(diào)；連續(xù)發(fā)出7654321七個音調(diào)。</p><p>　　以下分別主程序各個相關(guān)的子程序：</p>

15、<p><b>　　2、硬件原理圖</b></p><p>　　以下是電子琴電路的實際硬件原理圖，主要是一個單片機(jī)，和一個8255以及一個喇叭組成。是通過8255的PA.0口發(fā)出脈沖，來產(chǎn)生不同頻率的音調(diào)。單片機(jī)則是用到一個定時器，來產(chǎn)生定時中斷。</p><p>　　值得注意的是，由于電路圖中是直接用P1口來進(jìn)行鍵盤掃描的，則在實驗箱上進(jìn)行實物連接時，

16、一定要把跳線器短接，否則將使鍵盤掃描不能正常工作。</p><p>　　在連線時，不能使用已損壞的導(dǎo)線，并且把多余的導(dǎo)線放到一邊，一面影響正常的工作。</p><p><b>　　四．模塊設(shè)計</b></p><p><b>　　1．鍵盤掃描模塊</b></p><p>　　通過鍵盤掃描的流程圖可以

17、清晰的知道其工作原理，可將其歸納為：</p><p>　　先將P1的高四位置1，低四位置0，在讀P1口的值，若讀到的值得高四位不是全1，則代表有鍵按下或者是鍵盤抖動。</p><p>　　為消除鍵盤抖動的影響，先采用延時，延時后重復(fù)上述操作，若讀到的值得高四位不是全1，則代表確實有鍵按下。</p><p>　　在有鍵按下的情況下，則可以找出是哪個鍵被按下，方法是：在

18、值為0的那一行，繼續(xù)賦零，其余行和所有列均給1，在此情況下，讀出列的值，在列中，哪一列為0，則代表該列的鍵被按下。</p><p>　　用上述的方法就可以找出被按下的鍵，然后將對應(yīng)的鍵號取出，就可以在主程序中使用。</p><p><b>　　2、定時器模塊</b></p><p>　　定時器模塊則是簡單的運用定時器的中斷，對于定時器而言，其初

19、值不同，計數(shù)的溢出率就不同，又因為，每次定時器產(chǎn)生的中斷將電平信號取反，就可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖，有了脈沖就可以驅(qū)動喇叭產(chǎn)生不同頻率的音調(diào)。</p><p>　　以上就是該任務(wù)的兩個模塊，這都是簡單的運用單片機(jī)鍵盤掃描知識和定時器的運用，其原理都是很基本的。</p><p><b>　　五、調(diào)試過程</b></p><p><b>　

20、　1、問題發(fā)現(xiàn)與解決</b></p><p>　　在進(jìn)行調(diào)試是，還是發(fā)現(xiàn)了一些問題。但最終都得到解決。問題之一就是，在等待50脈沖時，由于while語句位置的使用不當(dāng)，導(dǎo)致程序不能正常運行。其次，就是1234567七個音調(diào)的不準(zhǔn)確，需要正確計算出定時器初值，而后在進(jìn)行調(diào)試，就可以聽到效果較好的其中音調(diào)。</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b><

21、/p><p>　　在此次課程設(shè)計中，我通過實踐操作，更好的正握了書本知識，尤其是鍵盤掃描模塊，其次就是定時的使用，當(dāng)然，對喇叭的發(fā)生原理也能掌握。</p><p>　　另外，我還學(xué)到了如何正確，有效的調(diào)試程序。這說明，只有掌握正確的方法，才能提高效率。</p><p>　　最重要的是，我的動手實踐能力，得到了較大的提高。所以，此次的課程使勁兒還是受益頗多的。 <

22、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用實驗指導(dǎo)書》，屈波等編，2007年</p><p>　　《單片機(jī)原理及應(yīng)用》，趙德安等編，機(jī)械工業(yè)出版社，2011</p><p>　　《單片機(jī)基礎(chǔ)》，李廣弟等，北京航空航天大學(xué)出版社，2004年</p><p><

23、;b>　　程序清單</b></p><p>　　以下是電子琴設(shè)計的程序：</p><p>　　#include<reg52.h> //頭文件的說明</p><p>　　#include<absacc.h> //用于8255的使用</p><p>　　#define uint unsi

24、gned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define COM8255 XBYTE [0X8003] //8255的控制字地址</p><p>　　#define PA XBYTE [0X8000] //8255端口A的地址</p><p&g

25、t;　　uchar flag; //在鍵盤掃描時使用</p><p>　　uchar key; //用于存放按鍵的對應(yīng)標(biāo)號</p><p>　　uchar num; //用于對50次脈沖的電平跳變進(jìn)行計數(shù)，跳變100次后就達(dá)到50次脈沖</p><p>　　uint code table[]={ 64100,64224,64333,

26、64484,64577,64660,64734}; </p><p>　　//以上數(shù)組中的數(shù)分別是發(fā)出1234567七個音調(diào)的定時器的初值</p><p><b>　　//子程序的說明</b></p><p>　　void keyscan(); //鍵盤掃描</p><p>　　void delay(

27、); //簡單的延時程序，用于鍵盤掃描時的消抖</p><p>　　void shun(); //順序播放1234567</p><p>　　void ni(); //逆序播放7654321</p><p>　　//簡單的延時子程序，用于鍵盤掃描時消抖</p><p>　　void delay()<

28、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar a;</b></p><p><b>　　a=250;</b></p><p>　　while(a--);</p><p><b>　　}</b></p

29、><p><b>　　//鍵盤掃描</b></p><p>　　/*鍵盤掃描的原理是：用P1口的高四位分別連接4*4鍵盤的行，P1口的低四位分別連接列，在進(jìn)行鍵盤掃描時先判斷是否有鍵按下，若消抖后仍有鍵按下，則找出是哪個鍵被按下*/</p><p>　　void keyscan()</p><p><b>　　{

30、</b></p><p>　　flag=0; //變量賦初值</p><p><b>　　do{</b></p><p>　　P1=0xf0; //檢查是否有鍵按下</p><p><b>　　flag=P1;</b></p><p>　

31、　flag=flag&0xf0;</p><p>　　if(flag!=0xf0) //等待有鍵按下，若有鍵按下則向下執(zhí)行</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(); //延時消抖</p><p>　　P1=0xf0; //重新檢測是否有鍵按下</

32、p><p><b>　　flag=P1;</b></p><p>　　flag=flag&0xf0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　} while(flag==0xf0); //確認(rèn)有鍵按下后，找出是1至9個鍵中哪個鍵按下</p><

33、;p>　　if(flag==0xb0) //檢查第三行</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=0xbf; /*給第三行賦零值，檢查該行哪個鍵被按下，哪一列電平被拉低，則該列的鍵被按下*/</p><p><b>　　flag=P1;</b></p>

34、<p>　　flag=flag&0x0f;</p><p>　　switch(flag)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x07:key=9;break; /*第三行中除了9號鍵外，其余鍵按下不采取操作*/</p><p>　　case 0x0b:k

35、ey=0;break;</p><p>　　case 0x0d:key=0;break;</p><p>　　case 0x0e:key=0;break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(flag==0

36、xd0) //檢查第二行</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=0xdf; /*給第二行賦零值，檢查該行哪個鍵被按下，哪一列電平被拉低，則該列的鍵被按下*/</p><p><b>　　flag=P1;</b></p><p>　　flag=fl

37、ag&0x0f;</p><p>　　switch(flag)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x0e:key=8;break; //根據(jù)對應(yīng)的鍵，對key賦值</p><p>　　case 0x0d:key=7;break;</p><

38、;p>　　case 0x0b:key=6;break;</p><p>　　case 0x07:key=5;break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(flag==0xe0) //檢查第一行</p&g

39、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　P1=0xef; /*給第一行賦零值，檢查該行哪個鍵被按下，哪一列電平被拉低，則該列的鍵被按下*/</p><p><b>　　flag=P1;</b></p><p>　　flag=flag&0x0f;</p><p

40、>　　switch(flag)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x0e:key=4;break; //根據(jù)對應(yīng)的鍵，對key賦值</p><p>　　case 0x0d:key=3;break;</p><p>　　case 0x0b:key=2;break;

41、</p><p>　　case 0x07:key=1;break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//順序播放1234567七個音調(diào)</p

42、><p>　　void shun() //順序播放</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i; //用于取數(shù)組中的對應(yīng)的數(shù)</p><p>　　for(i=0;i<7;i++)</p><p><b>　　{</b>

43、;</p><p>　　TH0=table[i]/256; //定時器賦初值</p><p>　　TL0=table[i]%256;</p><p>　　TR0=1; // 開始計時</p><p>　　while(num<100); //等待發(fā)出50個脈沖</p><p>

44、<b>　　}</b></p><p>　　TR0=0; //若已到50次脈沖，則關(guān)定時器</p><p>　　PA=0x01; //喇叭停止發(fā)聲</p><p>　　num=0; //num清零，準(zhǔn)備下次計數(shù)</p><p><b>　　}</b></

45、p><p>　　//逆序播放7654321七個音調(diào)</p><p>　　void ni() //逆序播放</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i; //用于取數(shù)組中的對應(yīng)的數(shù)</p><p>　　for(i=0;i<7;i++)<

46、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　i=6-i; //逆序取數(shù)組中的數(shù)</p><p>　　TH0=table[i]/256; //定時器賦初值</p><p>　　TL0=table[i]%256;</p><p>　　TR0=1; // 開

47、始計時</p><p>　　while(num<100); //等待發(fā)出50個脈沖</p><p><b>　　}</b></p><p>　　TR0=0; //若已到50次脈沖，則關(guān)定時器</p><p>　　PA=0x01; //喇叭停止發(fā)聲</p><p>

48、;　　num=0; //num清零，準(zhǔn)備下次計數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//利用定時器的中斷來產(chǎn)生脈沖</p><p>　　void time() interrupt 1 //定時中斷</p><p><b>　　{</

49、b></p><p>　　TH0=table[key]/256; //每次定時產(chǎn)生中斷，重新賦初值，可以產(chǎn)生連續(xù)的脈沖</p><p>　　TL0=table[key]%256;</p><p>　　PA=~PA;//對喇叭端口電平取反，形成脈沖</p><p>　　num++; //對正

50、負(fù)電平數(shù)計數(shù)，其值時脈沖數(shù)的兩倍</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//主程序</b></p><p>　　//主程序中根據(jù)鍵盤掃描得到是哪個鍵按下，來給定時器賦相應(yīng)的初值，產(chǎn)生不同頻率的脈沖</p><p>　　void main()</p><

51、;p><b>　　{</b></p><p>　　key=0; //key值清零，用于鍵盤掃描</p><p>　　num=0; //清零，用于脈沖計數(shù)</p><p>　　PA=1; //初始化，使喇叭不發(fā)聲</p><p>　　TMOD=0x01; //用T0工作于方式

52、1，用于定時</p><p>　　EA=1; //開總中斷</p><p>　　ET0=1; //開T0中斷</p><p>　　COM8255 = 0X80; //8255初始化，僅使用PA口，用于輸出方式</p><p><b>　　while(1)</b></p>&

53、lt;p><b>　　{</b></p><p><b>　　do{</b></p><p>　　keyscan(); /*進(jìn)行鍵盤掃描，若有鍵按下，則KEY的值會改變,跳出循環(huán)*/</p><p>　　}while(key==0); //等待鍵按下</p><p><b>

54、;　　if(key<8)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　key--; //key值減1后就可在數(shù)組中取到對應(yīng)的取值</p><p>　　TH0=table[key]/256; //定時器賦初值</p><p>　　TL0=table[key]%256;

55、</p><p>　　TR0=1;//開定時器</p><p>　　while(num<100); //等待產(chǎn)生50個脈沖</p><p>　　TR0=0; //50次脈沖后關(guān)定時器</p><p>　　PA=0x01; //停止喇叭發(fā)聲</p><p>　　num=0; //n

56、um清零，為下次計數(shù)做好準(zhǔn)備</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key==8)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　shun(); //8鍵按下，進(jìn)行順序播放</p><p><b>　　}</

57、b></p><p>　　if(key==9)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ni(); //9鍵按下，進(jìn)行逆序播放</p><p><b>　　}</b></p><p>　　key=0; //key重新賦零，