单片机课程设计简易电子琴设计

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1、1 任务及要求设计一个51单片机系统，实现简易电子琴操作的电路。要求:1.设计51单片机最小系统； 2.设置至少10个按键，能发出do re mi fa sol la si do; 能播放示范曲； 3.能够调节低音、高音和中音。2设计方案1.定时/计数器的设计和状态字定义：若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音

2、阶，例如，频率为523Hz，其周期T1/5231912s，因此只要令计数器计时956s/1s956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。计数脉冲值与频率的关系式是：Nfi2fr，式中，N是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12MHz时，其频率为1MHz）；fr是想要产生的频率。其计数初值T的求法如下：T65536N65536fi2fr例如：设K65536，fi1MHz，求中音DO（261Hz）。T65536N65536fi2fr6553610000002fr65536500000/fr，中音DO的T65536500000/52364580。单片机12MHZ晶振，中音

3、符与计数T0相关的计数值如表所示：音符频率（HZ）简谱码（T值）音符频率（HZ）简谱码（T值）低1DO26263628# 4 FA#74064860#1DO#27763731中 5 SO78464898低2RE29463835# 5 SO#83164934#2 RE#31163928中 6 LA88064968低 3 M33064021# 693264994低 4 FA34964103中 7 SI98865030# 4 FA#37064185高 1 DO104665058低 5 SO39264260# 1 DO#110965085# 5 SO#41564331高 2 RE117565110低

4、6 LA44064400# 2 RE#124565134# 646664463高 3 M131865157低 7 SI49464524高 4 FA139765178中 1 DO52364580# 4 FA#148065198# 1 DO#55464633高 5 SO156865217中 2 RE58764684# 5 SO#166165235# 2 RE#62264732高 6 LA176065252中 3 M65964777# 6186565268中 4 FA69864820高 7 SI196765283采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应

5、的数据：低音019之间，中音在2039之间，高音在4059之间用单片机播放音乐，或者弹奏电子琴，实际上是按照特定的频率，输出一连串的方波。为了输出合适的方波，首先应该知道音符与频率的关系。2.音名从常见的电子琴的键盘谈起。主要分成低音、中音和高音三个区域，每个区域都有12个琴键。其中的白键，简谱音符标为1、2、3、4、5、6、7，大家一般都读成哆、来、咪、发、嗦、拉、西。按键1345678音符134567I频率值52466069878488098810483.音调数据表单片机发出不同频率的方波，人听起来，就是不同的音调。上表中的频率数值，有些过多，去掉不常用的黑键频率，只是把白键对应的数据存放

6、在单片机中，即可满足绝大部分的应用需求。定义音调数据表的程序如下： DW 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524 ;64580,低音区:1 2 3 4 5 6 7 DW 64580,64671,64777,64820,64898,64968,65030 65058中音区:1 2 3 4 5 6 7 DW 65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283 65312高音区:1 2 3 4 5 6 7把这个数据表，放在程序中，需要播音的时候，就从表中取出一个数据送到定时器，当定时器溢出中断的时候，再对输出引脚取反，那么，

7、在扬声器中，即可听到上表中频率的声音。音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）曲调值DELAY 曲调值DELAY调4/4125ms 调4/462ms调3/4187ms 调3/494ms调2/4250ms 调2/4125ms三设计电路图1.晶振部分本次采用12MHZ晶振，机器周期为1us，连接两个30pF的电容，连接到的XATL1，上面，连接电路图如下：音频输出本次只是简单的使用一个蜂鸣器连接到AT89C51的p1.0口上3.高。中。低及音乐播放键：检测高中低是否按下，来跳转到音阶键上输出不同频率的音阶音，检测播放是否按下，跳转到示范曲目播放4. AT89C51 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编

8、程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 1主要特性：与MCS-51 兼容

9、 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 5.音阶键部分6.设计电路总体图样 4、 设计流程图1.音阶键识别5、程序清单KEYBUF EQU 30H STH0 EQU 31H STL0 EQU 32H DELY EQU 33H NUM EQU 34H ORG 0000H AJMP MAIN ;跳转到主函数 ORG 000BH LJMP INT_T0 ;音乐输出口 ORG 0040HMAI

10、N: MOV TMOD,#01H ;写出计时器控制字，T0方式计时 SETB EA ;开中断总开关 SETB ET0 ;允许T0中断 MOV NUM,#01H；;num置1 MOV R1,#00HTEST: ;低音检测 ANL TH0,#00H ;高位清零 ANL TL0,#00H ;低位清零 MOV A,P2 ;P2进入 CJNE A,#0FEH,TEST1 ;检测P2.0口低音键是否按下 MOV DPTR,#TABLE1 ;低音键按下，进入低音表地址 AJMP WAIT ;跳转到音阶检测TEST1: ;中音检测 CJNE A,#0FDH,TEST2 ;检测P2.0中音键是否按下 MOV D

11、PTR,#TABLE2 ;中音键按下，进入中音表地址 AJMP WAIT TEST2: ;高音检测 CJNE A,#0FBH,TEST3 ;检测P2.0口高音键是否按下 MOV DPTR,#TABLE3 ;高音键按下，进入高音表地址 AJMP WAIT TEST3: ;音乐播放检测 CJNE A,#0F7H,TEST4 ;检测音乐播放键是否按下 若有按下则转至EXIT LCALL DELAY10MS ;软件延时消抖 MOV A,P2 CJNE A,#0F7H,TEST4 ;检测播放键是否再次按下 MOV A,NUM CJNE A,#01H,EXIT ;检测高低中是否再次按下 MOV NUM,#

12、00H MOV DPTR,#TABLE4 ;进入音乐播放表 AJMP WAIT1 ;跳转至音乐播放入口 EXIT:CLR TR0 ;计数器停止，音乐播放结束 MOV R1,#00H ;清零 MOV NUM,#01HTEST4: MOV A,NUMCJNE A,#01H,WAIT2 LJMP TEST ;跳转至TEST重新检测WAIT2:LJMP WAIT1 ;跳转至音乐播放入口WAIT: CLR TR0 MOV NUM,#01HSCAN1:MOV P3,#0F0H;音阶按键检测程序入口CLR TR0MOV A,P3;ANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,TEE1AJMP TEST ;

13、跳转至TEST重新检测TEE1:LCALL DELAY10MS ;软件延时消抖CJNE A,#0F0H,TEE2AJMP TESTTEE2:MOV A,#0FEHSCAN2:MOV P3,AMOV A,P3MOV B,AANL A,#0F0HCJNE A,#0F0H,CARRYMOV A,BRL ACJNE A,#0BFH,SCAN2LJMP SCAN1CARRY: ANL B,#0FH ;键值处理ORL A,BCJNE A,#0EEH,KEY1 ;检测音符键1是否按下MOV KEYBUF,#00H ;赋予键值LJMP WAI ;调至按键处理程序KEY1:CJNE A,#0EDH,KEY2 ;

14、检测音符键2是否按下MOV KEYBUF,#02H ;赋予键值 LJMP WAI ;调至按键处理程序 KEY2: CJNE A,#0EBH,KEY3 ;检测音符键3是否按下MOV KEYBUF,#04H ;赋予键值LJMP WAI ;调至按键处理程序 KEY3: CJNE A,#0E7H,KEY4 ;检测音符键4是否按下MOV KEYBUF,#06H ;赋予键值LJMP WAI ;调至按键处理程序KEY4:CJNE A,#0DEH,KEY5 ;检测音符键5是否按下MOV KEYBUF,#08H ;赋予键值LJMP WAI ;调至按键处理程序KEY5:CJNE A,#0DDH,KEY6 ;检测音

15、符键5是否按下MOV KEYBUF,#0AH ;赋予键值LJMP WAI ;调至按键处理程序KEY6: CJNE A,#0DBH,KEY7 ;检测音符键6是否按下MOV KEYBUF,#0CH ;赋予键值LJMP WAI ;调至按键处理程序KEY7:CJNE A,#0D7H,SCAN1 MOV KEYBUF,#0EH ;赋予键值 LJMP WAI ;调至按键处理程序 WAI:MOV A,KEYBUF ;按键处理程序入口MOVC A,A+DPTRMOV STH0 , AINC KEYBUFMOV A,KEYBUFMOVC A,A+DPTRMOV STL0, AMOV TH0,STH0MOV TL

16、0,STL0SETB TR0LCALL DELAY100MSLJMP SCAN1WAIT1:CJNE R1,#00H,LOOP ;播放音乐程序入口LOOP:MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR MOV STH0,A INC R1 MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR CJNE A,#0FEH,NEXT1 MOV R1,#00H LJMP LOOPNEXT1:MOV STL0,AINC R1 MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR MOV DELY,A MOV TH0,STH0 MOV TL0,STL0 SETB TR0 NEXT2: LJMP DELAY187MS ;节拍

17、延时控制NEXT3: DJNZ DELY,NEXT2 INC R1 LJMP TESTNOKEY:LJMP TEST ;重新检测DELAY10MS: MOV R6,#10 ;10ms延时 D1:MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET ;子程序返回DELAY100MS: MOV R5,#06EH;100ms延时 DL0:MOV R4,#0CFH DJNZ R4,$ DJNZ R5,DL0 RET;子程序返回DELAY187MS: MOV R3,#187 ;187ms延时 ，用于节拍控制 DL1:MOV R2,#248 DJNZ R2,$ DJNZ R3,DL1

18、LJMP NEXT3INT_T0:MOV TH0,STH0;高8为输入 MOV TL0,STL0;低8位输入 CPL P1.0;音乐输出口启用 RETI;中断返回TABLE1:DB 0f8h,094h, 0f9h,05ch, 0fah,01Ah, 0FAH,06AH;低音调表值 DB 0FBH,00H, 0FBH,08CH, 0FCH,0EH, 0FCH,044H; TABLE2:DB 0FCH,04AH, 0FCH,0AEH, 0FDH,008H, 0FDH,030H;中音调表值 DB 0FDH,080H, 0FDH,0C6H, 0FEH,02H, 0FEH,022H; TABLE3:DB

19、0FEH,02AH, 0FEH,05CH, 0FEH,084H, 0FEH,098H;高音调表值 DB 0FEH,0C0H, 0FEH,0E8H, 0FFH,006H, 0FFH,029H;TABLE4:DB 0FDH,80H,03H, 0FDH,80H,01H;生日快乐歌 DB 0FDH,0C6H,04H, 0FDH,80H,04H DB 0FEH,2AH,04H, 0FEH,02H,04H DB 00H,00H,04H DB 0FDH,80H,03H, 0FDH,80H,01H DB 0FDH,0C6H,04H, 0FDH,80H,04H DB 0FEH,5CH,04H, 0FEH,2AH

20、,04H DB 00H,00H,04H DB 0FDH,80H,03H, 0FDH,80H,01H; DB 0FEH,0C0H,04H, 0FEH,84H,04H; DB 0FDH,0C6H,04H, 0FEH,80H,04H DB 0FDH,0C6H,04H DB 0FEH,98H,03H, 0FEH,98H,01H DB 0FEH,84H,04H, 0FEH,2AH,04H DB 0FEH,5CH,04H, 0FEH,2AH,04H DB 00H,00H,04H DB 0FEH,0FEH EN6、 心得体会本次单片机课程设计，本身题目并没有多大难度，但对初学者得我来说还是有些小困难，但经过

21、理论知识的进一步学习，查阅了大量资料之后，了解了设计思路，在参考了网上的一些程序及类似作品之后，仍将它安老师要求做了出来，中间花费了很大功夫，对程序及电路图做了多次修改，终于，一份还算令自己满意的完成品诞生了！本次简易单片机设计，要求是能发出八个音阶声音，并能控制低，中，高三音变换，还能播放示范曲目。我利用单片机这次我主要的设计是一个游戏型的电子琴，采用16个键分别代表16个音，通过对按键的随意按击从而产生不同的音乐，主要是通过每个按键所产生的频率不同来使得发出的各个音不同，从而产一音乐，虽然显得单一，但是至少很简单。这次主要参考了网上的一个实例，再加上了一些自己的补充。我主要针对了这个设计的

22、原理和程序的编写，从而来更好的会习设计的方法和创新。最后，通过这次的自主完成单片机的应用系统设计，虽说不完全是自己完成，但是至少有一点，让我们学会了如何去完成一个设计报告，让我更进一步了解了单片机，也让我感受到做出一个设计的开心，喜悦与担心。相信这对以后的毕业设计也会有很大的帮助。参与本次设计，我也有不少收获：第一、系统而比较全面地检查了我所学的专业知识，补充了我未学的专业知识，对一个产品的开发的步骤有一定的认识。“查漏补缺”的同时进一步巩固了专业知识，锻炼了自己。第二、训练了我的动手能力。电路板得读取，程序得编制等实际操作让我真正地理解了“学以致用”的含义。第三、在学习怎样开发SPCE061A板的同时也使我们对相应的软件环境有了更进一步的认识和了解。比如：Protel 99SE电路板的设计环境，IDE单片机的开发环境等。第四、使我真正意识到团队合作的重要性。一个产品的诞生，离不开设计参与者的文化素质，更离不开他们的团队精神。所有的参与者都是优秀的，但谁都不是最优秀的。第五、发掘自我潜能，重视能力，注重培养自己的兴趣与爱好。学习分析和解决问题，不要因为困难而害怕困难，只有坚持才能够取得最后的成功。