基于51單片機(jī)的吉他調(diào)音器系統(tǒng)實(shí)物制作精品

1、博瘍二4次挈課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：吉他調(diào)音器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-實(shí)物制作專業(yè)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：課設(shè)時(shí)間：指導(dǎo)教師：批閱時(shí)間：成績(jī)：目錄緒論11、總體設(shè)計(jì)方案12、核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹22.1、 中央控制器STC90C516RD+32.2、 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN200353、模擬部分介紹63.1、 輸入電路63.2、 放大電路63.3、 濾波電路83.4、 整形輸出電路93.5、 模擬部分輸出波形103.6、 模擬部分實(shí)物圖104、軟件程序編程語(yǔ)言及開(kāi)發(fā)環(huán)境選擇115、琴弦頻率測(cè)量模塊設(shè)計(jì)115.1、 頻率測(cè)量方法的選取115.2、 頻率測(cè)量程序設(shè)計(jì)說(shuō)明125.3、 單片機(jī)程序流程圖135.4、 單片機(jī)

2、程序135.5、 單電機(jī)實(shí)物圖135.6、 原件清單135.7、 整體電路圖13結(jié)論14附錄一15附錄二16附錄三21附錄四22緒論目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)

3、廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。琴弦音頻測(cè)定儀的設(shè)計(jì)正是以單片機(jī)為核心，通過(guò)其他的外圍電路實(shí)現(xiàn)琴弦的準(zhǔn)確調(diào)弦。我們通過(guò)計(jì)算得出吉他每一根空弦音的理論音高(十二平均律的)，然后看泛音調(diào)弦方法得到的音高是不是與之相等即可。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)音高a1=440.0000Hz,那么按照12平均律所生成的各弦空：1 弦空弦，音高el,頻率f=440.0000/2A(5/12)=329.6276Hz2 弦空弦,音高b,頻率f=440.0000/2a(10/12)=246.9417Hz3 弦空弦，音高g,頻率f=440.0000/2a(14/12)=195.997

4、7Hz4 弦空弦，音高d,頻率f=440.0000/2a(19/12)=146.8324Hz5 弦空弦，音高A,頻率f=440.0000/2a(24/12)=110.0000Hz6 弦空弦，音高E,頻率f=440.0000/2a(29/12)=82.4069Hz1、總體設(shè)計(jì)方案從圖一可以看出，本設(shè)計(jì)可以分為四大模塊，分別為聲音采集模塊、核心控制模塊、語(yǔ)音模塊設(shè)計(jì)、外圍輔助電路模塊。聲音采集v核心控制外圍輔助電路模塊)X模塊)X模塊圖一(1)聲音采集模塊的設(shè)計(jì)：這部分是利用單片機(jī)測(cè)量琴弦頻率的前提，主要功能是將要采集的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電信號(hào)。要保證轉(zhuǎn)換的精度，還要處理好電路本身產(chǎn)生的諧波。

5、電路應(yīng)該有基本的放大、濾波、比較電路的設(shè)計(jì)。(2)核心控制模塊的設(shè)計(jì)：這部分屬于系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)。主要是控制芯片的選擇和編程語(yǔ)言的選擇。通過(guò)單片機(jī)控制各個(gè)子模塊的正常工作，實(shí)現(xiàn)需要的功能是需要解決的重點(diǎn)。子模塊包括：鍵盤模塊、LCD12864顯示模塊、頻率測(cè)量模塊、PC機(jī)通信模塊。(3)外圍輔助電路的設(shè)計(jì)：這部分都是系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)，包括復(fù)位品振電路，顯示電路，電機(jī)動(dòng)作電路等。需要合理將這些電路準(zhǔn)確組合并能夠?qū)崿F(xiàn)各自所需的功能。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，以及方案的研究，我們最終確定了以下方案：(4)晶振和復(fù)位電路：晶振作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。復(fù)位是

6、單片機(jī)的初始化操作。通過(guò)選擇的控制芯片設(shè)計(jì)合適的晶振和復(fù)位電路。(5)用口電路：使用MAX232芯片設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的串口下載電路，為了方便單片機(jī)程序的下載。2、核心芯片結(jié)構(gòu)原理介紹該系統(tǒng)核心芯片主要有單片機(jī)STC90C516RD+ULN2003Al動(dòng)電機(jī)。2.1、中央控制器STC90C516RD+圖二機(jī)器周期8051CPU/3.8V-2.4V（3V單片機(jī)）8051的080MHz.STC90C516RD+列單片機(jī)是新一代超高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇，內(nèi)部集成MAX810t*用復(fù)位電路，時(shí)鐘頻率在12MH©下時(shí)，

7、復(fù)位腳可直接接地。(實(shí)物圖如圖二)。1 .增強(qiáng)型6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/2 .工作電壓：5.5V-3.8V(5V單片機(jī))3 .工作頻率范圍：0-40MHZ,相當(dāng)于普通4 .用戶應(yīng)用程序空間4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/61KZ字節(jié)5 .片上集成1280字節(jié)/512/256字節(jié)RAM6 .通用I/O口（35/39個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）P0口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí),需加上拉電阻。7 .ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需

8、專用編程器/仿真器可通過(guò)用口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K程序3-5秒即可完成一片8 .EEPROMft能9 .看門狗10 .內(nèi)部集成MAX81%用復(fù)位電路，外部晶體12M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路，復(fù)位腳可直接接地。11 .共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用12 .外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，PowerDow林真式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒時(shí)，對(duì)于HMOSL片機(jī)，止匕引月卻接地；對(duì)于CMOSL片機(jī)，此引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。13 .通用異步用行口（UART,還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART14 .工作溫度范圍：0-75

9、CZ-40-+85C15 .封裝：LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44單片機(jī)各引腳功能：（引腳圖如圖三）XTAL1（19腳）：接外部品體振蕩器的一端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此腳用于外接石英晶體振pij14P1.5P1.6P17RSTRXDP30TXDP3IWTOP32IMT1P33TOP34T1P36WHP3.6flDP3.7XTAL2XTAL1%DI點(diǎn)壬查看海閾頁(yè)引腳圖252s2423222tVcPO.CADOPOiADIPO2AD2蕩器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘P0.3AD3HPO4AD4PD5AD5二IPO«AD«二IPC7AD7nEA/Vpp'_A

10、LE/PRWpSen二IP27A15-3P2.6AM二IPS5At3P24M2ZlP2.3/11UP22A?0P21A9P20A8圖三XTAL2（18腳）：接外部晶體振蕩器的另一端，當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，止匕腳用于外接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMO單片機(jī)，此引腳接外部振蕩源；對(duì)于CMO單片機(jī)，此引腳懸空不接。89C51晶體振蕩器頻率可在6MHZ40MHZi間選擇,常選6MH域12MHz勺石英晶體。電容的值沒(méi)有嚴(yán)格要求，但其取值對(duì)振蕩器的頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度稍有影響，C1、C2可在20pF100pF之間選擇。當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)，電容可選30pF

11、7;10pF;外接陶瓷振蕩器時(shí)，電容可選40pF±10pFo控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳（1） RST/VPD（9腳）：復(fù)位端。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)持續(xù)2個(gè)以上機(jī)器周期（12個(gè)晶體振蕩周期）高電平即為有效，用于完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。正常工作時(shí)，此腳電平應(yīng)<0.5V。在VCCS生故障、降低到電平規(guī)定值掉電期間，此引腳可接備用電源VPD電源范圍5V±0.5V）,由VPD向內(nèi)部RAMft電，以彳持內(nèi)部RAMH勺數(shù)據(jù)。（2） ALE/PROG（30腳）：地址鎖存使能。ALE（AddressLatchEnable）；PROGProgrami）ALE/PROG為CPU®

12、;問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供地址鎖存信號(hào)，將低8位地址鎖存在片外的地址鎖存器中。ALE/PR0G引腳第二功能，對(duì)片內(nèi)Flash編程,為編程脈沖輸入端。（3） PSEN（29腳）：（ProgrammerSavingENable）,外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部程序存儲(chǔ)器時(shí)有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部程序存儲(chǔ)器單元的讀操作。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)PSEN無(wú)效。（4） EA/VPP（31腳）：（EnableAddress/VoltagePulseofProgramming)訪問(wèn)程序存儲(chǔ)控制信號(hào)當(dāng)EA/vpp="0”時(shí)，表示讀外部程序存儲(chǔ)器。只讀取外部的程序存

13、儲(chǔ)器中的內(nèi)容，讀取的地址范圍為0000HFFFFH（64KEB，片內(nèi)的4KBFlash程序存儲(chǔ)器不起作用。當(dāng)EA/Vpp=“1”時(shí)，表示對(duì)程序存儲(chǔ)器的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。在PC值不超出0FFFH（即不超出片內(nèi)4KBFlash存儲(chǔ)器的地址范圍）時(shí)，單片機(jī)讀片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（4KB）中的程序，但當(dāng)PC值超出0FFFH（即超出片內(nèi)4KBFlash地址范圍）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向讀取片外60KB（1000H-FFFFH程序存儲(chǔ)器空間中的程序。對(duì)于EPROM或FLASH型單片機(jī)，在EPRO褊程期間，此引腳需加12.75V或21V的編程電壓。2.2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003引腳如

14、圖四所示，ULN是集成達(dá)林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣，最大驅(qū)動(dòng)電壓二50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTLCOMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。圖四ULN是集成達(dá)林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，它的輸出端允許通過(guò)電流為200mA,飽和壓降VCE約1V左右，耐壓BVCEO約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開(kāi)路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適，同時(shí)，COM引腳應(yīng)該懸空或

15、接電源。ULN2003是一個(gè)非門電路，包含7個(gè)單元，但獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)350mA.資料的最后有引用電路，9腳可以懸空uln2003比如1腳輸入，16腳輸出，負(fù)載接在VCC與16腳之間，不用9腳的作用：ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列，多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中。可直接驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。輸入5VTTL電平，輸出可達(dá)500mA/50V。ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。該電路的特點(diǎn)如下：ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯

16、緩沖器。ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)系統(tǒng)。3、模擬部分介紹3.1、輸入電路電容話筒是根據(jù)電容與兩極板間距離成反比，當(dāng)振動(dòng)時(shí)，電容話筒的兩極間距離變化，距離變大時(shí)，因?yàn)殡娙葑冃?，所以電壓扁高，這時(shí)就產(chǎn)生了電信號(hào)。電容話筒大多需要用電極化，也有不用極化的，稱為駐極體電容話筒，就是一般電話里面使用的，非常廉價(jià)。壓電陶瓷是一種特殊的材料，它受到點(diǎn)的作用時(shí)，會(huì)發(fā)生變型，相反，它發(fā)生變形時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電。圖五這里我們選用駐極體話筒完成設(shè)計(jì)（電路如圖五所示）。3.2、 放大電路TLC2252是用德州

17、儀器公司先進(jìn)的LinCMOSTM工藝制造的雙路運(yùn)算放大器，具有滿電源電壓幅度輸出性能，同時(shí)比現(xiàn)有的CMOS運(yùn)放具有更好的輸入失調(diào)電壓和更低的功耗。另外，對(duì)于這類低功耗CMOS運(yùn)放，噪聲性能得到了驚人的改進(jìn)，每一級(jí)放大僅需35uA（典型值）的電源電流。而且，共模輸入電壓范圍比通常標(biāo)準(zhǔn)CMOS類型放大器更寬。為了利用這種性能上的改進(jìn)并使此器件可以適用于更寬范圍的應(yīng)用，用比土5mV®大的最大輸入失調(diào)電壓測(cè)試極限來(lái)規(guī)定VcR0先進(jìn)的LinCMOSTM工藝使用硅柵技術(shù)獲得輸入失調(diào)電壓的溫度和時(shí)間穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了用金屬柵技術(shù)所能獲得的穩(wěn)定性。這種技術(shù)也使輸入阻抗有可能符合或超過(guò)頂柵J

18、FET和昂貴的介質(zhì)絕緣器件的輸入阻抗;TLC2252呈現(xiàn)高輸入阻抗和低噪聲，能很好地適用于高阻抗源，例如電壓傳感器的小信號(hào)狀況。由于這些器件功耗低，所以它們?cè)谑殖直O(jiān)視和遙感原始傳感器應(yīng)用中工作良好。此1OUT1札111(VdqJGND：72OUT62M52M外，滿電源電壓幅度輸出特性以及單獨(dú)或分離電源工作使得這些器件在直圖六接與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）接口時(shí)成為主要的選擇對(duì)象。所有這些特性，再結(jié)合它們的溫度性能，使得TLC2252系列能理想的適用于聲納、遠(yuǎn)程傳感器、溫度控制、有源壓阻傳感器、加速計(jì)、便攜式醫(yī)學(xué)應(yīng)用、手持儀表以及許多其他應(yīng)用（引腳圖如圖六所示）LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增

19、益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組，音頻放大器、工SOPiDF-8.>MSOP.&'TSSOP-0DUTPurr1INPUT1H2oirrpoT2INPVTi(*>3BINPUTS-)Vrr/GNP45INPUW)圖七BVoc業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合（引腳圖如圖七所示）由以上兩種放大器和適當(dāng)參數(shù)的電阻電容構(gòu)成兩級(jí)放大電路（電路圖如圖八所示）OCL1升ICuFRd放大電路Rl圖八3.3、

20、 濾波電路設(shè)計(jì)中運(yùn)放選擇TI產(chǎn)品典型的通用四運(yùn)放LM324,LM324內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。適用于一般的帶通濾波器的設(shè)計(jì)，同時(shí)具有低功耗的功能，可設(shè)計(jì)階數(shù)相對(duì)高一些的帶通濾波器,巴特沃斯帶通濾波器幅頻響應(yīng)在通帶中具有最平幅度特性，但是從通帶到阻帶衰減較慢，這里采用四階巴特沃斯帶通濾波器來(lái)對(duì)采集進(jìn)來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波（引腳圖如圖九所示）。LM324主要參數(shù)：電壓增益100d

21、B單位增益帶寬1MHz單電源工作范圍3V30VDC應(yīng)用起來(lái)節(jié)省空間輸入失調(diào)電壓2mV(最大7mV）輸入偏置電流50150nA輸入失調(diào)電流550nA共模抑制比70790dB輸出電壓幅度01.5VDC（單電源時(shí)）每個(gè)運(yùn)放功耗（V=+5V1mV/op.Amp圖九輸出電流40mA放大器間隔離度120dB（fo:120KHz對(duì)于低通濾波器的設(shè)計(jì)，電容一般選取10000pF,對(duì)于高通濾波器的設(shè)計(jì)，電容一般選取0.1uF,然后根據(jù)公式R=1/2nfc計(jì)算得出與電容相組合的電阻值，即得到此圖中R9、R4和R17,為了消除運(yùn)放的失調(diào)電流造成的誤差，盡量是運(yùn)放同相輸入端與反向輸入端對(duì)地的直流電阻基本相等，同時(shí)巴特

22、沃斯濾波器階數(shù)與增益有一定的關(guān)系，根據(jù)這兩個(gè)條件可以列出兩個(gè)等式：30=R15*R21/(R15+R21),R15=R21(A-1),36=R14*R19/(R14+R19),R19=R14(A-1)由此可以解出R14、R15、R19、R21,原則是根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況稍調(diào)整電阻值保持在一定限度內(nèi)即可，不要相差太大，注意頻率不要超過(guò)運(yùn)放的標(biāo)定頻率(電路圖如圖十所示)。圖T圖十3.4、 整形輸出電路由于單片機(jī)識(shí)別的應(yīng)該正弦波，所以需要將濾波之后的信號(hào)進(jìn)行整形得到方波信號(hào)輸入給單片機(jī)進(jìn)行測(cè)頻(電路圖如圖十一所示)，R24用于調(diào)節(jié)比較電壓，根據(jù)實(shí)際情況改變比較點(diǎn)電壓。3.5、模擬部分輸出波形3.6、模擬部分

23、實(shí)物圖4、軟件程序編程語(yǔ)言及開(kāi)發(fā)環(huán)境選擇以往的單片機(jī)系統(tǒng)，其控制程序大多是用相應(yīng)單片機(jī)的匯編指令編制，其執(zhí)行效率高，但其可讀性和可移植性卻較差，直接影響其軟、硬件的擴(kuò)展和升級(jí)。C語(yǔ)言早期用于編寫(xiě)UNIX操作系統(tǒng)，是一種結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)言，可產(chǎn)生緊湊代碼。C語(yǔ)言可用許多機(jī)器級(jí)的函數(shù)直接控制操作單片機(jī)的硬件，不必通過(guò)匯編語(yǔ)言。與匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)有：不要求了解單片機(jī)的指令系統(tǒng)，僅要求對(duì)其存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有初步了解；寄存器分配、存儲(chǔ)器尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理；程序由不同的函數(shù)構(gòu)成，便于程序的結(jié)構(gòu)化和模塊化；程序的可讀性及可移植性較高；關(guān)鍵字及運(yùn)算符可用近似人的思維方式使用；程序編制

24、及調(diào)試時(shí)間顯著縮短，大大地提高了編程效率；C語(yǔ)言提供的庫(kù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)的子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。C語(yǔ)言是一種非常便于使用的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言，使用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)尤其是MCS-51系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)具有極大的優(yōu)勢(shì)。用C51編制程序時(shí)，應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計(jì)方法。在編程時(shí)，可將任務(wù)分成若干模塊，對(duì)每個(gè)模塊分別進(jìn)行編制及調(diào)試，最后有機(jī)結(jié)合成一個(gè)完整的控制程序。KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能

25、強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98NTWIN200OWINXP?操作系統(tǒng)。使用C語(yǔ)言編程么Keil幾乎就是編程的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令編程事半功倍。5、琴弦頻率測(cè)量模塊設(shè)計(jì)5.1、 頻率測(cè)量方法的選取測(cè)量頻率的方法一般分為無(wú)源測(cè)頻法、有源測(cè)頻法及電子計(jì)數(shù)法三種。無(wú)源測(cè)頻法(又可分為諧振法和電橋法)，常用于頻率粗測(cè)，精度在1%左右。有源比較法可分為拍頻法和差頻法，前者是利用兩個(gè)信號(hào)線性疊加以產(chǎn)生拍頻現(xiàn)象，再通過(guò)檢測(cè)零拍現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)頻

26、，常用于低頻測(cè)量，誤差在零點(diǎn)幾Hz;后者則利用兩個(gè)非線性信號(hào)疊加來(lái)產(chǎn)生差頻現(xiàn)象，然后通過(guò)檢測(cè)零差現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)頻，常用于高頻測(cè)量，誤差在±20Hz左右。以上方法在測(cè)量范圍和精度上都有一定的不足，而電子計(jì)數(shù)法主要通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行控制。由于單片機(jī)的較強(qiáng)控制與運(yùn)算功能，電子計(jì)數(shù)法的測(cè)量頻率范圍寬，精度高，易于實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)就是采用單片機(jī)電子計(jì)數(shù)法來(lái)測(cè)量琴弦頻率。5.2、 頻率測(cè)量程序設(shè)計(jì)說(shuō)明利用單片機(jī)的T0、T1的定時(shí)計(jì)數(shù)器功能，完成對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)。頻率的測(cè)量方法：通過(guò)檢測(cè)一定時(shí)間內(nèi)（1s內(nèi)）輸入方波的個(gè)數(shù)計(jì)算琴弦頻率。T0主要功能時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，T1是進(jìn)行計(jì)時(shí)。T0是工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下對(duì)輸入

27、的方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，但對(duì)工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)下的T0,最大計(jì)數(shù)值為fosC24,由于fos<-12MHz因此，T0的最大計(jì)數(shù)頻率為250KHz滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于頻率的概念就是在一秒時(shí)間內(nèi)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，即為頻率值。設(shè)定T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，每定時(shí)1秒到，就停止T0的計(jì)數(shù)，并從T0的計(jì)數(shù)單元中讀取計(jì)數(shù)的數(shù)值即為琴弦的頻率。T1工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為65ms,達(dá)不到1秒的定時(shí)，所以采用定時(shí)50ms共定時(shí)20次，即可完成1秒的定時(shí)功能。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0由TH0和TL0構(gòu)成，T1由TH1和TL1構(gòu)成。TMOW于控制和確定T0,T1的功能和工作模式。TCONW于才5制T0、T1啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，

28、同時(shí)包括T0、T1的狀態(tài)。他們屬于特殊功能寄存器，這些寄存器的內(nèi)容靠軟件預(yù)先設(shè)置。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，寄存器的所有位都被清零。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1都是加法計(jì)數(shù)器，每輸入一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器加1,當(dāng)加到計(jì)數(shù)器T1為1時(shí)再輸入一個(gè)脈沖，就使計(jì)數(shù)器發(fā)生溢出，溢出時(shí)，計(jì)數(shù)器回零，并置位TCOW的TF0或TF1,以表示定時(shí)時(shí)間已到或計(jì)數(shù)值已滿，向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)。設(shè)計(jì)數(shù)器的最大值為M柞不同的工作模式下，M可以為2",2/或2"）,則置入的初值X可這樣來(lái)計(jì)算。計(jì)數(shù)方式時(shí)X=M-計(jì)數(shù)值定時(shí)方式時(shí)計(jì)數(shù)值T=（M-X）T=定時(shí)值所以置入的初值X=M-（定時(shí)值/T）T為計(jì)數(shù)周期，是單片機(jī)的機(jī)器周期。當(dāng)

29、機(jī)器周期為1例時(shí)，工作在模式0時(shí)，最大定時(shí)值為2"xl俗=8,192選s若工作在模式1,則最大定時(shí)值為2隈1體=65.536褥。先對(duì)TMO蜀存器賦值，以確定定時(shí)器的工作模式是0還是1,即確定機(jī)器周期，從而設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初值。直接將初值寫(xiě)入寄存器的THQTL0或TH1,TL1,再根據(jù)需要，對(duì)寄存器ET0,ET1置初值，開(kāi)放定時(shí)器中斷。最后對(duì)TCO隔存器中的TR0或TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，置位以后，計(jì)數(shù)器T0,T1即按規(guī)定的工作模式和初值進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)。5.3、 單片機(jī)程序流程圖（見(jiàn)附錄一）5.4、 單片機(jī)程序（見(jiàn)附錄二）5.5、 單電機(jī)實(shí)物圖如圖5.6、 原件清單（見(jiàn)附錄三）5

30、.7、 整體電路圖（見(jiàn)附錄四）結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是吉他調(diào)音器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我們采用單片機(jī)對(duì)琴弦空弦音的頻率進(jìn)行計(jì)算判斷，并通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)從而調(diào)節(jié)弦松緊度，進(jìn)而使吉他空弦音頻率靠近標(biāo)準(zhǔn)音頻率。本次課程設(shè)計(jì)所做主要工作概括如下：1 .介紹課題研究的背景，提出了以單片機(jī)為控制核心的琴弦音頻測(cè)定儀的設(shè)計(jì)；2 .提出了幾種頻率的測(cè)量方法，經(jīng)過(guò)比較后確定了基于8051單片機(jī)的電子計(jì)數(shù)法，這種方法測(cè)量頻率范圍寬，精度高，易于實(shí)現(xiàn)；3 .詳細(xì)闡述了整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。包括：主程序模塊設(shè)計(jì)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、顯示模塊；4 .通過(guò)C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件編程，基于KeilC51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)軟件進(jìn)行編譯

31、調(diào)試。琴弦音頻測(cè)定儀采用高性能單片機(jī)控制，性能穩(wěn)定，可靠性高，具有掉電保護(hù)功能，運(yùn)用的元件也可推廣，還能據(jù)實(shí)際要求擴(kuò)展功能，應(yīng)用廣泛，性價(jià)比高。在這段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)查閱各種書(shū)籍與網(wǎng)站，同時(shí)在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，完成了此次課程設(shè)計(jì)。我們掌握對(duì)所學(xué)知識(shí)得到利用，鍛煉我們的實(shí)際運(yùn)用能力，同時(shí)讓我們認(rèn)識(shí)到團(tuán)結(jié)互助在各種工作中的重要性。課程設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我們的動(dòng)手能力，更加促進(jìn)了我們對(duì)理論聯(lián)系實(shí)際的理解，對(duì)我們今后的工作發(fā)展有著很大的促進(jìn)作用。在此感謝*老師.循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；這次課程設(shè)計(jì)的成功離不開(kāi)老師您的細(xì)心指導(dǎo)。由于本人能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)

32、老師多多指教，我十分樂(lè)意接受您的批評(píng)與指正，本人將萬(wàn)分感謝附錄二：#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitpulse=P3A5;/T1,計(jì)外部脈沖數(shù)sbitled=P2A0;uintnum=0,T0_num,n,yinjie,i;ucharcodeFFW8=0xf1,0xf3,0xf2,0xf6,0xf4,0xfc,0xf8,0xf9;/電機(jī)正轉(zhuǎn)ucharcodeREV8=0xf9,0xf8,0xfc,0xf4,0xf6,0xf2,0xf3,0xf1;/電機(jī)反轉(zhuǎn)uintcodepinpu尸

33、329,247,196,147,110,82;/六弦空弦音voidinit()/定時(shí)計(jì)數(shù)初始化TMOD=0x51;/T1計(jì)數(shù)，T0定時(shí)TH1=0;/0;計(jì)數(shù)初值TL1=0;/0;ET1=1;/定時(shí)器1允許TH0=(65536-50000)/256;計(jì)時(shí)初值TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;/定時(shí)器0允許TR1=1;/打開(kāi)計(jì)數(shù)器TR0=1;/打開(kāi)定時(shí)器EA=1;voiddelay(uintt)uintk;while(t-)for(k=0;k<123;k+);voidmotor_ffW(uintn)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)uchari;uintj;for(j=0;j<12*n

34、;j+)/轉(zhuǎn)n圈for(i=0;i<8;i+)/一個(gè)周期轉(zhuǎn)30度(P1=FFWi;/取數(shù)據(jù)delay(30);/調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速)voidmotor_rev(uintn)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)(uchari;uintj;for(j=0;j<12*n;j+)/一個(gè)周期轉(zhuǎn)30度，轉(zhuǎn)n圈(for(i=0;i<8;i+)(P1=REVi;/取數(shù)據(jù)delay(30);/調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速)/控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)子程序voiddianji(uintnum)(if(num<360&&num>300)(yinjie=pinpu0;/yinjie=329Hzif(num=328|num=329|n

35、um=330)(led=0;while(1);)elseif(num>yinjie)(motor_ffw(1);)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)elseif(num<yinjie)(motor_rev(1);/步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn))elseif(num<280&&num>220)(yinjie=pinpu1;yinjie=247Hzif(num=246|num=247|num=248)(led=0;while(1);)elseif(num>yinjie)(motor_ffw(1);)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)elseif(num<yinjie)(motor_rev(1);)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn))elseif(num<220&&num>165)(yinjie=pinpu2;/yinjie=196Hzif(num=195|num=