单片机课程设计报告材料蜂鸣器

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1、师大学新联学院单片机课程设计报告课 程单片机原理及接口技术设计题目蜂鸣器演奏歌曲年级专业2011级计算机科学与技术学 号11 047000000学生 指导教师 莹2014 年 6 月 15 日蜂鸣器演奏歌曲实验报告、要求完成驱动蜂鸣器歌曲演奏的实验二、目的1、学习KEIL软件的使用方法；2、掌握BST-V5单片机学习板设计蜂鸣器音乐的发生；3、掌握设计中各模块的功能，能够填入并演奏曲子；4、学习乐谱的基本知识，掌握其演奏的原理。三、分析1、基本原理简述声音是通过振动产生的。单片机对某一引脚以一定的频率循环置1置0该引脚便产生一定频率的方波，方波通过放大，作用于一定的 物理实件（蜂鸣器），就产生

2、了一定频率的声音。若改变输出方波的 频率，产生的声音随之改变。通过控 制输出方波的时间长短,声音的 长短也可以得到控制，因此，根据乐谱，以类似的音及同样的节拍， 单片机就可以产生电子音乐。音乐的播放选择可以通过按键的输入得 以实现。为简便起见，以一定的频率方波产生的音在其每个周期高低幅值 得时间各占一半。因此，输出引脚在每个方波周期要动作两次：一次 升高，一次降低。即输出引脚的频率是原音频率的两倍。2、单片机产生不同频率脉冲信号的原理（1）要产生音频脉冲，只要算出某一音频的脉冲（1/频率），然后 将此周期除以 2，即为半周期的时间，利用定时器计时这个半周期的 时间，每当计时到后就将输出脉冲的

3、I/O 反相，然后重复计时此半周 期的时间再对 I/O 反相，就可以在 I/O 脚上得到此频率的脉冲。(2) 利用8051的部定时器使其工作在计数器模式MODE下,改变 计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法如下：例如，频率为523Hz,其周期天/523 S=1912uS，因此只要令计 数器计时956uS/1us=956,在每计数956次时就将I/O反接，就可得 到中音 DO(532Hz)。计数脉冲值与频率的关系公式如下：N=Fi/2/Fr(N:计数值，Fi :部计时一次为1uS,故其频率为1MHz Fr:要产 生的频率 )(3) 其计数值的求法如下:T=65536-N=65536-Fi/2

4、/Fr计算举例:设 K=65536,F=1000000=Fi=1MHz 求低音 DO(261Hz)、中音 DO (523Hz)、高音 DO( 1046Hz)的计数值。T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=65/2/Fr=65536-500000/Fr低音 DO的 T=65536-500000/262=63627中音 DO的 T=65536-500000/523=64580高音 DO的 T=65536-500000/1047=65059(4) C调个音符频率与计数值T的对照表如下表所示:C调各音符频率与计数值T的对照如下:音符频率（Hz）简谱码T值音符频率（Hz）简谱码T值低1DO26

5、263628#4FA#74064860#1DO#27763731中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83164923#2RE#31163928中6LA88064968低3M33064130#693264994低4FA34964130中7SI98865030#4FA#37064260高1DO104665058低5SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565124#646664463高3M131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO523645

6、80#4FA#148065198每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位 代表音符的节拍，下表为节拍码的对照。但如果 1拍为0.4秒，1/4 拍是0.1秒，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。 假设1/4节拍为1DELA丫则1拍应为4DELA丫以此类推。所以只要求得1/4拍的 DELAY寸间，其余的节拍就是它的倍数，如下表为 1/4和1/8节拍的 时间设定。节拍与节拍码对照如下：节拍码节拍数节拍码节拍数11/4拍11/8拍22/4拍21/4拍33/4拍33/8拍41拍41/2拍51又1/4拍55/8拍61又1/2拍63/4拍71又3/4拍77/8拍82拍81拍92又1/4拍91

7、又1/8拍A2又1/2拍A1又1/4拍B2又3/4拍B1又3/8拍C3拍C1又1/2拍D3又1/4拍D1又5/8拍E3又1/2拍E1又3/4拍F3又3/4拍F1又7/8拍1/4节拍与1/8节拍的时间设定如下:曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125毫秒调4/462毫秒调3/4187毫秒调3/494毫秒调2/4250毫秒调2/4125毫秒（5）建立音乐的步骤：1 ）先把吧乐谱的音符找出，然后由上表建立 T值表的顺序。2 ）把T值表建立在TABLE 1构成发音符的计数值放在“ TABLE c3 ）简谱码（音符）为高位，节拍为（节拍数）为低 4位，音符 节拍码放在程序的“ TABLE处。四、设

8、计1、硬件设计1.1总体设计框图按键输入AT89C51单片机1.2硬件设计及原理1.2.1 BST-V51单片机学习板简介:实验板资源配置如下:BST-V51单片机学习板包括STC89C5单片机，其支持USBq或者是串口两种下载程序方式不用另买烧写器编程器等产品可以方便的烧 写程序到单片机里。USB供电系统，直接插接到电脑USB 口即可提供电 源，不需另接直电源。以及包括8位LED发光二极管（做跑马灯实验交 通灯实验）、8位数码管、4*4矩阵键盘、蜂鸣器（做单片机发声实验播 放音乐实验报警实验等声响实验）、DS18B2温度传感器、AT24C0鈴部EEPROM储芯片、SPI串行实时时钟DS130

9、2MAX232片RS23通讯接口、 字符液晶1602LCD接口、图形点阵液晶12864接口和ISP下载接口。BST-V5仲片机学习板如下图：十散旧营心空權胆yuLE 口 营和口呦L 4X4 (8OS18B2D|中.解忙廉 I:卜 GND）1Q0&U1腆旺-玉机学闯義框闿日G4戒閔用可M如占振a4cot-rr s05130剳 I 亦矗k品H厲卩申 Jj D9Rl IMAX2321.2.2 AT89C52 简介AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能 CMOS 8位单片机，片含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存 储器（RAM,器件采用Atmel公司的高密度、非易失

10、性存储技术生产， 兼容标准MCS-51指令系统，片配置通用 8位中央处理器（CPU和 Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司 的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。 其主要工作特性是：片程序存储器含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000 次； 片数据存储器含 256 字节的 RAM； 具有 32 根可编程 I/O 口线； 具有 3 个可编程定时器； 中断系统是具有 8 个中断源、 6 个中断矢量、 2 个级优先权的中断结 构；串行口是具有一个全双工的

11、可编程串行通信口； 具有一个数据指针 DPTR； 低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式； 具有可编程的 3 级程序锁定位；AT89C52X作电源电压为5（ 1+0.2）V,且典型值为5V；AT89C52最高工作频率为24MHz在这里我们用的是11.0592MHzAT89C52图如下：SlCJi机绘小系统H1L 10K?!RX 10Kpa. 7 、 巧lP1.QP1.I序IDP1.2P1.3 P1盧F1.5P0.4F1南P9.SPL7旳$PO-7RSTFA叮*LErmlnrTOn.7T1.uTRP2.5KFP2.43KTM2P2.ZXTAL1PZ.LGNOP? BJit.f S-勺 I 2 3 *

12、 r* fl 1 2 3 Ji nJ- 6 7 r p p 0 说 a DpR ? p p a & ? y 乩491.5 ?!属31.7R5T 巧4P3I5.193 3F3.S3*11 0312123 蜂鸣器简介：（一）蜂鸣器的介绍1 .蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器， 采用直流电压供电，广 泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设 备、机、定时器等电子产品中作发声器件。2 .蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。3 .蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“ H或“ HA（旧标准用“ FM、“LB”、“ JD等）表示。（二）蜂鸣器

13、的结构原理1 .压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、 压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（ 1.515V 直流工作电压），多谐振荡器起振，输出1.52.5kHZ的音频信号，阻 抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电瓷材料制成。 在瓷片的两 面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一 起。2 .电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组 成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈， 使电磁 线圈产生磁场。振动膜片在电磁线

14、圈和磁铁的相互作用下，周期性地 振动发声。蜂鸣器电路图：蜂鸣器驱动模块2、软件编程（包括软件介绍、流程图、完整的汇编源程序及其注释）2.1 Keil Software简介及开发流程：Keil Software 的 8051 开发工具提供以下程序，你可以用它们 来编译你的 C 源码，汇编你的汇编源程序， 连接和重定位你的目标文 件和库文件，创建HEX文件，调试你的目标程序。 Windows应用程序 uVision3 是一个集成开发环境，它把项目管理，源代码编辑，程序 调试等集成到一个功能强大的环境中。C51美国标准优化C交叉编译器从你的C源代码产生可重定位的 目标文件。A51 宏汇编器从你的 8

15、051 汇编源代码产生可重定位的目标文件。BL51连接/重定位器组合你的由C51和A51产生的可重定位的目 标文件，生成绝对目标文件。LIB51 库管理器组合你的目标文件，生成可以被连接器使用的库 文件。OH51目标文件到HEX格式的转换器从绝对目标文件创建 Intel HEX格式的文件。RTX-51实时操作系统简化了复杂和对时间要求敏感的软件项目。软件开发流程 ：1 、创建一个项目，从器件库中选择目标器件，配置工具设置。2、用C语言或汇编语言创建源程序。3、用项目管理器生成你的应用。4、修改源程序中的错误5、测试，连接应用pVisionZ IDE vvith Editor & MalteBL

16、51 Linke r/LoeaterijViionZ DebuggerIEmulator & PROM Programmer*tCPUeripherl Siniulation1Monitor-51Tarjet DebugeFIAdvanced GOIintrtBC tor1mijlatcrs &Target CtetoLggeri图为：软件开发流程图2.2流程图:开始微处理器时钟初始化开始系统外设初始化开启蜂鸣器接受反馈信号控制电机的状态2.3汇编源程序及其注释:OUT BIT P2.3/ORG 0000H;LJMP START;该引脚接蜂鸣器主程序起始地址长跳转到主程序ORG 000BH ;

17、TIMERO中断起始地址INC 20H;中断服务，中断计数器加1MOV TH0,#0D8H;T0赋初值MOV TL0,#0EFH;12M1晶振，形成10毫秒中断RETI ;中断返回START: MOV SP,#50HJ堆栈从五十开始MOV TH0,#0D8H;T0赋初值MOV TL0,#0EFH;12M1晶振，形成10毫秒中断MOV TMOD,#01HJ设置定时器0工作方式为1即16位定时器MOV IE,#82H;中断使能MUSIC0:NOP ;延时MOV DPTR,#DATJ表头地址送DPTRMOV 20H,#00H;中断计数器清0MOV B,#00H;表序号清0MUSIC1:NOP;延时C

18、LR A ;清零AJZ ENDO ; 是OOH,则结束CJNE A,#0FFH,MUSIC5 ;如果是休止符，往下执行LJMP MUSIC3 ; 长跳转MUSIC5:NOP;延时MOV R6,A;RH=18H音符的频率INC DPTR;DPTR加一MOV A,B ;传送指令，把B的容传送到AMOVC A,A+DPTR ; 取节拍代码送 R7MOV R7,A ;R7=30H音符发音的时间SETB TR0 ; 启动计数MUSIC2:NOP ;延时CPL OUT ;频率产生MOV A,R6 ;把寄存器R6勺容送到累加器A中MOV R3,A ;R3=R6=18HLCALL DEL ; 调用DEL函数M

19、OV A,R7 ;把寄存器R7的容送到累加器A中CJNE A,20H,MUSIC2 ;中断计数器(20H)=R7否?;不等,则继续循环MOV 20H,#00H ;等于，则取下一代码INC DPTR ;DPTR 加一INC B ;B加一MUSIC3:NOP ;延时CLR TR0 ;休止100毫秒MOV R2,#0DH;R2=13MUSIC4:NOP ;延时MOV R3,#0FFH;R3=255LCALL DEL :调用DEL函数DJNZ R2,MUSIC4延音程序加一INC DPTR ;DPTRLJMP MUSIC1 ;END0: NOP ;延时MOV R2,#64H;MUSIC6:MOV R3

20、,#00HLCALL DELDJNZ R2,MUSIC6LJMP MUSIC0DEL: NOP ; 延时DEL3: MOV R4,#02HDEL4: NOP ;延时DJNZ R4,DEL4 ;NOP ; 延时DJNZ R3,DEL3 ;长跳转歌曲结束，延时1秒后继续和低字节清零延音程序延时子程序，12M晶振延时约1秒延时程序延时程序NOP ;延时程序DAT:;歌谱DB 32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,48,16,64DB 32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,48,16,64DB 32,32,32,32,32,16

21、,16,32,32,32,16,16,32,32,32,32,32,64DB 32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,16,16,64END ;结束3、调试说明在熟悉掌握KELL软件操作后，先截取一小段代码试运行，运行 成功后正式开始蜂鸣器欢乐颂音乐演奏实验。如图所示，该段代码在电脑上运行成功紧接着用数据线连接 AT89C52单片机学习板和电脑，下载端口压缩包，P2.3端口控制蜂鸣器，打开 STC_ISP_V488后，调试端口，打开 所创建的文件夹，点击开始下载，打开AT89C52单片机学习板上的开 关，便可听见悦耳的音乐。五、总结通过本次单片机课程设计，我感慨

22、颇多，的确，从选题到定稿， 从理论到实践。在这两个星期里，虽然遇到了很多困难，经常熬到深 夜，但也学到了很多东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而 且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起 来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从 而提高自己的实际 动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是 困难重重，这毕竟是第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时 在设计的过程中发现了自己的不足之处， 对以前所学过的知识理解得 不够深刻，掌握得不够牢固，比如说原先不知道蜂鸣器应该接端口 P2.3 ,对单片机汇编语言掌握得不好通过这次课程设计之后，把以 前所学过的知识又重新温故了一下。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最 后在阮莹老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。在阮莹老师的身上我学 得到了很多实用的知识，在此我表示感！同时， 我也体会到了团结的重 要性，在我们这个小组的共同努力下，课程设计才得以顺利按时完成。