單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--電子音調(diào)發(fā)生器課件

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子音調(diào)發(fā)生器學(xué)院 電子信息工程學(xué)院1、 題目電子音調(diào)發(fā)生器2、 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求利用JD51開(kāi)發(fā)板上的按鍵S1S4和蜂鳴器設(shè)計(jì)電子音調(diào)發(fā)生器，要求：（1）利用JD51開(kāi)發(fā)板上的按鍵S1S4進(jìn)行音調(diào)選擇，即按下不同的開(kāi)關(guān)產(chǎn)生不同的音調(diào)，依次按動(dòng)S1S4 及組合按鍵，蜂鳴器發(fā)出1234567i八個(gè)音調(diào)；并在數(shù)碼管上顯示。（2）編寫2支歌曲，并可進(jìn)行選擇播放。三、工作原理及設(shè)計(jì)思路工作原理：音節(jié)由不同頻率的方波產(chǎn)生，音節(jié)與頻率的關(guān)系通過(guò)查表可得。要產(chǎn)生音頻方波，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間，每

2、當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出方波的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相，就可在I/O腳得到此頻率的方波。 在JD51單片機(jī)上，產(chǎn)生方波的I/O腳選用P2.4，通過(guò)跳線選擇器將單片機(jī)的P2.4與蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路相連。這樣P2.4輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會(huì)發(fā)出不同的聲音。另外，音樂(lè)的節(jié)拍是由延時(shí)實(shí)現(xiàn)的，如果1拍為0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要設(shè)定延時(shí)時(shí)間，就可求得節(jié)拍的時(shí)間。延時(shí)作為基本延時(shí)時(shí)間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù)倍。每個(gè)音節(jié)相應(yīng)的定時(shí)器初值X可按下法計(jì)算： （1/2）*(1/f)=(12/fosc)*(256-x)即 x=256-(fosc/24f)其中f:音調(diào)頻率，當(dāng)晶振fosc

3、=11.0592MHz時(shí)，音節(jié)“1”相應(yīng)的定時(shí)器初值為x,則可得x=63777D=F921H 其它的可同樣求得。 表1 音調(diào)頻率（Hz）X(HEX)1262F9212294F9E13330FA8C4349FAD85392FB686440FBE97494FC5Bi523FC8F設(shè)計(jì)思路1.總體框圖 矩陣鍵控制 89C51 單片機(jī) 數(shù)碼管顯示電路聲音輸出電路按鍵重播控制音樂(lè)播放控制 硬件圖2.蜂鳴電路模塊由蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路和89C51組成。 選擇一只壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器工作時(shí)約需要100MA驅(qū)動(dòng)電流。當(dāng)89C51輸出為低電平時(shí)蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音，89C51 輸出為高電平時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。四、軟件

4、設(shè)計(jì)流程及描述根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，流程圖如下：熟悉定時(shí)器和鍵盤掃描電路的工作原理及編程方法。開(kāi)始系統(tǒng)初始化判斷按鍵判斷按鍵電子音調(diào)液晶顯示播放音調(diào)播放音樂(lè)功能選擇音樂(lè)1程序設(shè)計(jì)描述電子音調(diào)主要的工作是將按鍵的信息讀取，然后根據(jù)按鍵的數(shù)字，用定時(shí)器輸出相對(duì)應(yīng)的頻率，實(shí)現(xiàn)音調(diào)的發(fā)生。程序主要為5部分，按鍵掃描、中斷計(jì)時(shí)、數(shù)碼顯示、音樂(lè)播放、主程序，他們分別執(zhí)行不同的功能。2.各部分功能介紹（1）按鍵讀取程序鍵盤鍵值讀取程序包括鍵盤掃描、消除抖動(dòng)、鍵譯碼等內(nèi)容。按鍵的識(shí)別主要有兩種方法：行反轉(zhuǎn)法和行掃描法。因?yàn)殒I盤為機(jī)械開(kāi)關(guān)，容易引入抖動(dòng)。為了消除抖動(dòng)干擾，在程序中要加入消除抖動(dòng)的部分。（2）中斷計(jì)時(shí)

5、中斷部分，中斷定時(shí)器1主要負(fù)責(zé)輸出不同頻率的方波，產(chǎn)生聲音，中斷定時(shí)器1主要是計(jì)時(shí)按鍵時(shí)間及按鍵間隔時(shí)間的功能，在播放音樂(lè)的時(shí)候，還擔(dān)任著播放音樂(lè)的節(jié)拍的任務(wù)。（3）音樂(lè)播放音樂(lè)播放部分主要是播放音樂(lè)，實(shí)現(xiàn)按鍵重播和播放程序里面的音樂(lè)的功能。（4）主程序主程序主要是隨時(shí)發(fā)出按鍵的聲音功能，并且通過(guò)不同P口的掃描，判斷是否是播放按鍵聲音還是播放音樂(lè)，還是繼續(xù)發(fā)出按鍵聲音。五、proteus仿真設(shè)計(jì)及描述按鍵S1：數(shù)碼管顯示1，同時(shí)能聽(tīng)到蜂鳴器響音調(diào)1按鍵S2：數(shù)碼管顯示2，同時(shí)能聽(tīng)到蜂鳴器響音調(diào)2按鍵S3：數(shù)碼管顯示3，同時(shí)能聽(tīng)到蜂鳴器響音調(diào)3按鍵S4：數(shù)碼管顯示4，同時(shí)能聽(tīng)到蜂鳴器響音調(diào)4因?yàn)?/p>

6、音調(diào)5,6,7，i以及音樂(lè)都是由兩個(gè)按鍵控制的，所以在仿真時(shí)不能實(shí)現(xiàn)。實(shí)際效果圖音調(diào)1：音調(diào)2音調(diào)5音調(diào)6六、匯編源程序代碼/*SB1 1音 SB2 2音 SB3 3音 SB4 4音 SB1SB2 5音 SB2SB3 6音 SB3SB4 7音 SB1SB4 i音 SB1SB3 第一首歌 SB2SB4 第二首歌 */ORG 0000H LJMP KEYP0 ;跳至KEYP0程序KEYP0: MOV R0,#00H ;數(shù)據(jù)首地址 CLR TR0 ;TR0置零，定時(shí)未開(kāi)始 SETB P2.4 ;關(guān)蜂鳴器 SETB P2.3 ;關(guān)數(shù)碼管W: MOV R0,P3 ;掃描按鍵輸入 CJNE R0,#0FF

7、H,KEYPO1 ;有輸入時(shí)跳轉(zhuǎn)（R00FFH時(shí)跳至KEYP01程序） JMP W ;無(wú)輸入時(shí)繼續(xù)掃描KEYPO1:CJNE R0,#0FBH,KEYPO2 ;輸入1音,非1音跳轉(zhuǎn) SETB P2.4 ;蜂鳴器置于高電平，音調(diào)1方波發(fā)生 MOV R3,#200 ;設(shè)循環(huán)初值，使開(kāi)關(guān)在R3=0時(shí)播放一段時(shí)間MAIN01:MOV TMOD,#01H ;定時(shí)，方式1 MOV TL0,#21H ;置定時(shí)初值，音調(diào)1初值為0F921H MOV TH0,#0F9H SETB TR0 ;啟動(dòng)T0工作 WAIT1:JNB TF0,WAIT1 ;定時(shí)未到，循環(huán)等待 CLR TF0 ;定時(shí)到，軟件清零TF0 CP

8、L P2.4 ;由P2.4輸出，信號(hào)取反，蜂鳴器響 CLR P2.3 ;數(shù)碼管顯示1 MOV A,#11111001B;置比較初值 MOV P0,A DJNZ R3,MAIN01 ;若R3-1不等于0，繼續(xù)跳至MAIN01程序 LJMP KEYP0 ;=0則返回程序KEYP0 KEYPO2:CJNE R0,#0F7H,KEYPO3 ;輸入2音,非2音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4 ;蜂鳴器置于高電平，音調(diào)2方波發(fā)生MOV R3,#200 ;設(shè)循環(huán)初值MAIN02:MOV TMOD,#01H ;定時(shí)，方式1 MOV TL0,#0E1H ;置定時(shí)初值 MOV TH0,#0F9H SETB TR0 ;啟動(dòng)T

9、0工作WAIT2:JNB TF0,WAIT2 ;定時(shí)未到，循環(huán)等待 CLR TF0 ;定時(shí)到，軟件清零TF0 CPL P2.4 ;由P2.4輸出，信號(hào)取反，蜂鳴器響 CLR P2.3 ;數(shù)碼管顯示2 MOV A,#10100100B ;置比較初值 MOV P0,A DJNZ R3,MAIN02 ;判斷R3是否等于0，未完，繼續(xù)LJMP KEYP0 ;返回程序KEYP0KEYPO3:CJNE R0,#0EFH,KEYPO4 ;輸入3音,非3音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4 ;蜂鳴器置于高電平MOV R3,#200MAIN03:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#08CH MOV TH0,#0F

10、AH SETB TR0WAIT3:JNB TF0,WAIT3 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10110000B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN03LJMP KEYP0KEYPO4:CJNE R0,#0DFH,KEYPO5 ;輸入4音,非4音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4MOV R3,#200MAIN04:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0D8H MOV TH0,#0FAH SETB TR0WAIT4:JNB TF0,WAIT4 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10011001B MOV P0,A DJNZ

11、R3,MAIN04LJMP KEYP0KEYPO5:CJNE R0,#0F3H,KEYPO6 ;輸入5音,非5音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN05:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#068H MOV TH0,#0FBH SETB TR0WAIT5:JNB TF0,WAIT5 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10010010B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN05LJMP KEYP0KEYPO6:CJNE R0,#0E7H,KEYPO7 ;輸入6音,非6音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN06:M

12、OV TMOD,#01H MOV TL0,#0E9H MOV TH0,#0FBH SETB TR0WAIT6:JNB TF0,WAIT6 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10000010B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN06LJMP KEYP0KEYPO7:CJNE R0,#0CFH,KEYPO8 ;輸入7音,非7音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN07:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#05BH MOV TH0,#0FCH SETB TR0WAIT7:JNB TF0,WAIT7 ;定時(shí)未到，循環(huán)等待 CLR TF0

13、 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#11111000B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN07LJMP KEYP0KEYPO8:CJNE R0,#0DBH,KEYPO9 ; 輸入i音,非i音跳轉(zhuǎn) SETB P2.4 MOV R3,#200 MAIN08:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#08FH MOV TH0,#0FCH SETB TR0WAIT8:JNB TF0,WAIT8 ;定時(shí)未到，循環(huán)等待 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10000000B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN08LJMP KEYP0KEYP

14、O9:CJNE R0,#0EBH,KEYPO10 ;跳轉(zhuǎn)到第一首歌程序 LJMP MUSTART1KEYPO10:CJNE R0,#0D7H,JIELI ;跳轉(zhuǎn)到第二首歌程序 LJMP MUSTART2JIELI:JMP KEYP0 ;返回主程序MUSTART1: ;歌曲1的播放程序 MOV R0,#00H ;節(jié)拍表指針置零 MOV R1,#00H ;音符表指針置零RTAB:MOV A,R0 MOV DPTR,#RYTH ;將節(jié)拍表記入DPTR指針 MOVC A,A+DPTR ;查表法將一個(gè)節(jié)拍數(shù)據(jù)取出放R2計(jì)數(shù)器中 MOV R2,A ;將節(jié)拍存入R2TTAB:MOV A,R1 MOV DPT

15、R,#TONE ;將音符記入DPTR MOVC A,A+DPTR ;查表法將一個(gè)音符數(shù)據(jù)取出放入R1計(jì)數(shù)器中 MOV R3,A ;取出音符表高8位，存入R3 INC R1 ;指針加1 MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE ;將音符記入DPTR MOVC A,A+DPTR ;查表法將一個(gè)音符數(shù)據(jù)取出放入R1計(jì)數(shù)器中 MOV R4,A ;取出低8位，存入R4 SETB P2.4 ;輸出相應(yīng)音調(diào)的方波LOOP:MOV R5,#3BHMAIN:MOV TMOD,#01H ;主程序初始化，定時(shí)器T0工作于方式1 MOV TL0,R4 ;置定時(shí)初值(音符） MOV TH0,R3 SETB TR0

16、 ;啟動(dòng)T0WAIT:JNB TF0,WAIT ;定時(shí)未到，循環(huán)等待 CLR TF0 ;定時(shí)到，軟件清零TF0 CPL P2.4 ;由P2.4輸出，信號(hào)取反，蜂鳴器響MAYA:JB P3.2,MAYB ;判斷P3.2口是否有為1,為1則跳至MAYB JB P3.4,MAYB ;判斷P3.4口是否有為1,為1則跳至MAYB LJMP RA ;P3.4口為0則跳轉(zhuǎn)到程序RAMAYB:JB P3.3,JIELI ;判斷P3.3口是否有為1 JB P3.5,JIELI ;判斷P3.5口是否為1(為1則繼續(xù)播放第一首歌） LJMP MUSTART2 ;P3.5口為0則放第二首歌RA: DJNZ R5,M

17、AIN ;無(wú)打斷則繼續(xù)放第一首歌 DJNZ R2,LOOP ;判斷R2是否等于0INC R0 ;兩個(gè)表的指針都加1INC R1CJNE R1,#88,RTAB ;判斷是否取完(R1不等于88則跳至RTAB程序）LJMP KEYP0;音符表TONE:DB 0FBH,68H,0FDH,6EH,0FDH,45H,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FHDB 0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FAH

18、,0DBH,0FAH,8CH,0F9H,21H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FBH,0E9H,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FAH,8CH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BHDB 0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FDH,45H,0FDH,6EH,0FCH,0EFH;節(jié)拍表RYTH:DB 04,04,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,05,04,04,04

19、,04,04,04,04,04DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,04MUSTART2: ;歌曲2的播放程序 MOV R0,#00H ;節(jié)拍表指針置零 MOV R1,#00H ;音符表指針置零RTAB2: MOV A,R1 MOV DPTR,#TABLE1 ;將節(jié)拍表記入DPTR指針 MOVC A,A+DPTR ;查表法將一個(gè)節(jié)拍數(shù)據(jù)取出放R2計(jì)數(shù)器中 MOV R2,A ;將節(jié)拍存入R2TTAB2: MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE2 ;將音符記入DPTR MOVC

20、 A,A+DPTR ;查表法將一個(gè)音符數(shù)據(jù)取出放入R1計(jì)數(shù)器中 MOV R3,A ;取出音符表高8位 INC R1 ;指針加1 MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE2 ;將音符記入DPTR MOVC A,A+DPTR ;查表法將一個(gè)音符數(shù)據(jù)取出放入R1計(jì)數(shù)器中 MOV R4,A ;取出低8位 SETB P2.4 ;輸出相應(yīng)音調(diào)的方波LOOP2: MOV R5,#9BHMAIN2: MOV TMOD,#01H ;主程序初始化，定時(shí)器T0工作于方式1 MOV TL0,R4 ;置定時(shí)初值 MOV TH0,R3 SETB TR0 ;啟動(dòng)T0WAITR:JNB TF0,WAITR ;定時(shí)未到，

21、循環(huán)等待 CLR TF0 ;定時(shí)到，軟件清零TF0 CPL P2.4 ;由P2.4輸出，信號(hào)取反，蜂鳴器響MAYA1:JB P3.3,MAYB1 ;判斷P3.3口是否為1 JB P3.5,MAYB1 ;判斷P3.5口是否為1 LJMP RB ;P3.5口為0則跳轉(zhuǎn)到程序RAMAYB1:JB P3.2,BACK ;判斷P3.2口是否有為1 JB P3.4,BACK ;判斷P3.4口是否有為1 LJMP MUSTART1 ;P3.2,3.4口皆為0則播放第一首歌BACK:LJMP JIELIRB: DJNZ R5,MAIN2 ;無(wú)打斷則繼續(xù)播放第二首歌 DJNZ R2,LOOP2 ;判斷R2是否等

22、于0INC R0 ;兩個(gè)表的指針都加1INC R1CJNE R1,#64,RTAB2 ;判斷是否取完LJMP KEYP0 ;音符表 TONE2:DB 0FBH,68H,0FDH,6EH,0FDH,45H,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FHDB 0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FAH,0DBH,0FAH,8CH,0F9H,21H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FBH,68H,

23、0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FBH,0E9H,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FAH,8CH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BHDB 0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FDH,45H,0FDH,6EH,0FCH,0EFH;節(jié)拍表TABLE1:DB 04,04,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,05,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB

24、04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,04 END七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì)編完程序及調(diào)試時(shí)，遇到的幾個(gè)問(wèn)題以及解決辦法。問(wèn)題一：剛開(kāi)始接通電源時(shí)，單片機(jī)就開(kāi)始發(fā)出聲音，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我將程序里加入了SETB P2.4這步程序，把蜂鳴器的初值設(shè)定為1。問(wèn)題二：按完S1按鍵時(shí)，未發(fā)出音調(diào)1，這是由于我未將蜂鳴器置于高電平，加上SETB P2.4后，問(wèn)題解決。問(wèn)題三：按按鍵S2時(shí)，數(shù)碼管第一位而不是第四位出現(xiàn)數(shù)字2，不過(guò)我之后發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槲覍⒈緫?yīng)是CLR P2.3的程序?qū)懗闪薈LR P2.0，改變后，數(shù)碼管顯示正常。問(wèn)題四：最開(kāi)始我并未在程序中設(shè)置循環(huán)掃描按鍵輸入這部分程序。因此在按按鍵S1發(fā)出音調(diào)1后，按按鍵S2S4音調(diào)2、3、4等等都不會(huì)發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。檢查完程序，發(fā)現(xiàn)原因，再加入循環(huán)掃描按鍵輸入這部分程序，問(wèn)題得到解決?？偨Y(jié)及體會(huì)此次實(shí)驗(yàn)的硬件電路是固定的，控制按鍵有4個(gè)：S1S4，還有復(fù)位按鍵，晶振電路，蜂鳴器。在電腦上安裝Keil軟件以及pro