燕山大學簡易電子琴的

1、燕山大學簡易電子琴的燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目：簡易電子琴 電氣工程學院年級專業(yè)： 精儀一班學 號： 100103020115學生姓名： 王蘇楊指導教師： 孟宗教師職稱： 副教授第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書燕山大學課程設計（論文）任務書院 （ 系 ）： 電 氣 工 程 學 院基層教學單位：儀器科學與工程系專業(yè)學 1001030 學生王蘇 精儀（班號 20115 姓名 楊 一班級）設計一簡易電子琴，按下不同按鍵，能夠發(fā)出不同的聲脈沖，經(jīng)過揚聲器發(fā)出不同頻率音調。演奏一首歌曲。求第 16 頁 共24 頁燕

2、山 大 學 課 程 設 計 說 明 書工量 滿。工作查閱資料進行設計準備、設計硬件電路、編制程序，編計 制程序、驗證設計、撰寫任務書。單片微型計算機接口技術及其應用 張淑清 國防工業(yè)指 導基層教學單教師簽位主任簽字字說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。2013.7.6目錄第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書摘要 3電 子 琴 的 發(fā) 聲 原1理51.1發(fā)聲原理51.2 單片機實現(xiàn)簡易電子琴原理及代碼值的計算52程序的設計思想及執(zhí)行流程82.1 主程序的流程82.2 單發(fā)音子程序的執(zhí)行流程112.3 播放歌曲子程序的執(zhí)行流程 113硬件系統(tǒng)

3、連接 133.1 89c51 芯 片 簡介133.2 蜂鳴器的電路連接及實現(xiàn)14第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書3.3 4X4矩陣鍵盤154總結17參考文獻24摘要：單片機是大規(guī)模集成電路技術發(fā)展價格低廉、穩(wěn)定可靠等特點。單片機的第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書成為高科技和工程領域的一項重大課題。擇、聲音強弱控制、節(jié)拍器、自動放音們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內容是用AT89S51 單片機第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書塊上設有16 個按鍵和揚聲器。本系統(tǒng)高等，具有一定的實用和參

4、考價值。關鍵詞：單片機 電子琴 節(jié)拍器 自動放音1、電子琴的發(fā)聲原理11電子琴發(fā)聲原理二胡、笛子、鋼琴、黑管以及鑼鼓等不第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書理是怎樣的？大家知道，當物體振動時，能夠發(fā)出聲音。振動的頻率不同，沒有振動的弦、簧、管等物體，卻有許多特殊的電裝置，每個電裝置一工作，音。子琴發(fā)聲的響度就隨之變化。第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書聽到的樂器的聲音是它發(fā)出的基音和音來。1.2 單片機實現(xiàn)簡易電子琴原理及代碼計算本課程設計的題目為簡易電子琴能：矩陣鍵盤的1E按鍵分別第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設

5、 計 說 明 書14個音符，當按下某一按鍵，會發(fā)出以實現(xiàn)樂曲的演奏。的“0”鍵觸發(fā)，當在單片機處于該音樂播放模式時，可以通過按鍵“F”和“E”對該音樂的播放進行暫停、播放和停止操作等控制。代碼值的計算要的音樂了。假如發(fā)生裝置為脈沖型的蜂鳴器，第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書將其連接在P1.0上。按每個音符對應的頻率和拍長對P1.0施以有效的脈沖片機來說產生不同的頻率和一定長度單片機的定時/計數(shù)器來產生這樣方波首歌的音階和頻率即拍長相對應即可。計時終止后就將P1.0反相，然后重復計時再反相。就可在P1.0引腳上得到將此周期除以2，即為半周期的時間。利用AT89S

6、52的內部定時器使其工作計數(shù)器模式工作方式1值以產生不同頻率的方法產生不同音第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書法。計數(shù)脈沖值與頻率的關系式(如式2-1所示)是：N 12fosc2（式1-1）fr是產生需要脈沖所需的計數(shù)值，fosc體振蕩器為 是想要產生的頻fr率；相應的計數(shù)初值T的求法如下：T65536N（式1-2）以音符DO為例，詳述得到對應的頻率所需的計數(shù)初值：本次課程設計所使用的實驗箱上的單片機晶振為6Hz,對應的每次計數(shù)時間間隔為2us，低音DO對應的頻率為第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書262Hz，其周期T1/2623

7、817s。低音高音DO（1046Hz）的計數(shù)值。T65536N65536 /12/ /2ffoscr655366000000/12/ 65536fr250000/fr低音DO的T65536250000/26264582中音DO的T65536250000/52365058高音DO的T65536250000/104665297片機通過查表的方式來獲得相應的數(shù)據(jù)，單片機6MHZ晶振，高中低音符與計數(shù)T0相關的計數(shù)值如表1所示：音符 頻 率代 碼音符 頻 率代 碼第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書低 1262 64582中 5784 65217DO SO低 2294 6

8、4686中 6880 65252RE LA低 3330 64779中 7988 65283SI低 4349 64820高 11046 65297FA DO低 5392 64898高 21175 65323SO RE低 6440 64968高 31318 65346LA低 7494 65030高 41397 65357SI FA中 1523 65058高 51568 65377DO SO第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書中 2587 65110高 61760 65394中 3659 65157高 71967 65409M中 4698 65178FA表 1-1 音符

9、1-2所示：表 2-1 曲調對于不同的曲調，本課程設計采用啟動與關閉，進而時長的方法來實現(xiàn)第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書的。2程序的設計思想及執(zhí)行流程2.1主程序的流程主程序的執(zhí)行流程如圖2-1中包含的功能及其子程序有：一、鍵盤掃描：續(xù)檢測；二、多功能的實現(xiàn)：歌曲播放鍵“0”鍵則跳轉連續(xù)發(fā)音子值，查詢音律表，給計時器T0 賦值，第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書按下；是歌曲播放鍵“0”鍵時執(zhí)行該程序，單片機自動播放事先已經(jīng)存放好的歌曲，同時每隔一定時間掃描一次鍵盤，檢測是否有暫停鍵“”或停止鍵“”放完畢之后自動返回至鍵盤掃描程

10、序，繼續(xù)等待是否有鍵按下。第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書開鍵盤掃根據(jù)按鍵值，燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書返回鍵盤掃圖 2-1 主程序2.2 單發(fā)音子程序的執(zhí)行流程根據(jù)檢測到得按鍵值，查詢音律表，給計時器T0賦值，同時調用固定程如圖3-2所示單發(fā)音根據(jù)鍵值第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書將代碼值轉使能調用固定時長延返回鍵盤圖 2-2 單發(fā)音2.3 播放歌曲子程序的執(zhí)行流程檢測到按鍵按下的是歌曲播放鍵“0”鍵時執(zhí)行該程序，單片機自動播第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書鍵按下 執(zhí)行流程

11、如圖3-3所示：。播放歌曲子取歌譜取對應音符的代返回第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書賦值定時器延時掃描否掃描是否停第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書是返圖 3-3 自動播3硬件系統(tǒng)連接3.1 89C51芯片簡介功能描述（1）AT89C51是一種帶4K字節(jié)Falsh Programmable and ErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說

12、 明 書ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。（2）振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信保證脈沖的高低電平要求的寬度。第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書（3）芯片擦除：整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的保持 ALE 管腳處

13、于低電平 10ms 來完“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可停止工作。但RAM，定時器，RAM的內容并且凍結下一個硬件復位為止。主要特性與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲器第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路3.2 蜂鳴器的電路連接及實現(xiàn)的基極連接在P1.0P1.0以一脈沖驅動型，

14、其發(fā)聲頻率由P1.0的輸出頻率決定，發(fā)聲長度由P1.0輸出的脈沖信號的有效時長確定其電路連接圖2-2如圖所示第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書圖3.3 4X4矩陣鍵盤本次課程設計采用的WAVE2000試驗箱，課程設計的功能均由鍵盤控制實現(xiàn)，鍵盤系統(tǒng)的硬件連接圖如圖2-3.12-3.2所示44矩陣鍵盤的列掃描信號和行掃描信號分別由74HC374和74HC245控制Key_LED_CS連接在一起，可以與試驗箱上的CS0CS70X002H和0X001H。采用AT89C51的并行口P0口作為數(shù)第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書據(jù)信號線，輸

15、出列掃描信號，讀入行掃描信號。每個按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識別這個按鍵通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼表中數(shù)據(jù)對應，并調用發(fā)聲程序。第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書圖2-3.1 鍵盤系圖2-3.2 簡化的第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書4 總結本次課程設計通過制作簡易電子琴，實現(xiàn)了對試驗箱上的蜂鳴器模塊、4X4矩陣鍵盤模塊以及51單片機的定時利用單片機設計簡易電子琴的基本思的組合，即可構成我們所想要的音樂率關系弄清楚，利用單片機的定時/計數(shù)

16、器T0/T1來產生這樣的脈沖頻率信我們利用蜂鳴器電路將音樂聲音發(fā)出。單片機是一門應用性很強的學科，課程設計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對我們實第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書際工作能力的具體訓練和考察。在設計的介紹，向老師同學請教程序的匯編，將很大一部分時間花在研究程序怎么我學會了應用所學的匯編語言來完成改，不斷的改進是程序設計的必要步到簡潔易懂。深了我對單片機匯編語言和硬件連接感謝老師的耐心指導和給與的幫助。第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書參考文獻單片微型計算機接口技術及其應用張淑清 國防工業(yè)出版社單片

17、機原理及應用技術 張淑清國防工業(yè)出版社匯編語言 王爽 清華大學出版社第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書附 源程序代碼OUT_ADDS EQU 08002HIN_ADDSEQU 08001HPai_NUM EQU 30HSing_NUM EQU 31HTone_High EQU 32HTone_Low EQU 33HToneBuf EQU 34HKeyBuf EQU 35H第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJM

18、P INT_T0ORG 001BHLJMP INT_T1START:MOV SP, #70HMOV TMOD, #11H;MOV IE, #8AH ;MOV ToneBuf,#0MLOOP:CALL TestKeyJZ MLOOPCALL DelayCALL TestKeyJZ MLOOP第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書CALL Get_CharMOV b, ACJNE A,#0,utterMOV Sing_NUM,#00next: MOV A, Sing_NUMMOV DPTR,# Sing_TabMOVC A,A+DPTRMOV R2,AJZ end_si

19、ngANL A,#0FHMOV R5,AMOV A,R2SWAP AANL A,#0FHJNZ singCLR TR1JMP DM1sing:第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書DEC AMOV 22H,ARL AMOV DPTR,#Sing_Tab0MOVC A,A+DPTRMOV TH1,AMOV 21H,AMOV A,22HRL AINC AMOVC A,A+DPTRMOV TL1,AMOV 20H,ASETB TR1DM1:CALL Delay1INC Sing_NUMCALL TestKey第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明

20、書JZ nextCALL DelayCALL TestKeyJZ nextCALL Get_CharCJNE A,#0FH,next1next0:CLR TR1CALL TestKeyJZ next0CALL DelayCALL TestKeyJZ next0CALL Get_CharCJNE A,#0FH,nextAJMP next0; SETB TR1; JMP next第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書next1:CJNE A,#0EH,nextCLR TR1LJMP MLOOP;JMP nextend_sing:CLR TR1LJMP MLOOPutte

21、r:DEC BMOV A, BRL AMOV B, AMOV DPTR, #Tone_TableMOVC A, A+DPTRMOV Tone_High, AMOV TH0, AMOV A, B第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書INC AMOVC A, A+DPTRMOV Tone_Low, AMOV TL0, ASETB TR0MOV Pai_NUM, #100next2:MOV A,Pai_NUMJNZ next2CLR TR0LJMP MLOOPTone_Table:DW 64578, 64686, 64778,64821, 64898, 64968, 65

22、029DW 65058,65110,65157,65178,65217, 65252, 65283,65029Sing_Tab0:DW第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283DW65296,65323,65346,64898,64968,65030Sing_Tab:DB0C4H,0C2H,32H,22H,32H,12H,0D2HDB 0CCH,04HDB 32H,64H,52H,32H,22H,12H,22HDB3CH,32H,52H,;DB34H,34H,34H,32H,52H,DB

23、66H,72H,62H,52H,32H,22HDB 12H,14H,22H,38HDB 26H,32H,0D2H,0C2H,0B4HDB 0CCH, 02H,32HDB 54H,52H,32H,34H,02H,32HDB 84H,82H,62H,64H,62H,82H第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書DB 64H,54H,12H,24HDB 3CH,02H,32H,DB86H,62H,066H,062H;DB86H,92H,0A4H,0A4HDB 86H,92H,0A6H,0A2H,92H,76H,52HDB 6CH,04H,DB 0C6H,32H,22H,32

24、H,12H,0D2HDB 0CCH,04HDB 32H,64H,52H,32H,22H,12H,22HDB 34H,34H,34H,32H,52HDB 64H,62H,72H,62H,52H,32H,22HDB 12H,14H,22H,34H,34HDB 24H,22H,32H,72H,62H,54HDB 6CH,00HTestKey:MOV DPTR, #OUT_ADDS第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書MOV A, #0MOVX DPTR, AMOV DPTR, #INMOVX A, DPTRCPL AANL A, #0FHRETGet_Char:MOV R1, #20HMOV R2, #6L1:MOV DPTR, #OUT_ADDSMOV A, R1CPL AMOVX DPTR, ACPL ARR AMOV R1, A第 16 頁 共24 頁燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書MOV DPTR,#IN_ADDSMOVX A,DP