单片机设计-简易电子琴.doc

电子设计报告基于51单片机的多功能电子琴队别：地方生系一大队一队 组长：冯 硕 组员：易 森20075401004冯 硕20075401086程远文20075401046刘 爽20075401628一、作品简介：漂亮的外观，清澈洪亮的声音，闪闪发亮的彩灯，相信早已吸引住你的眼球！这是一款纯手工打造的电子琴，实为接近MM、生日礼物必备佳品。二、作品功能：可以演奏出基本的8种音调：Do、Re、Mi、Fa、SO、La、Si、高音Do；演奏的同时会以数字显示出当前的音调，利于培养乐感；可以自动演示这8个音调；可以演奏内置生日快乐歌。自动演奏时，LED进行节拍指示。使用方法：通过按下方的8个音调键演奏乐曲；按演示按钮可以自动演奏这8种音调；按奏乐按钮可以演奏生日快乐歌；在自动演示和奏乐的过程中按停止键则中断演奏；音量调节按钮可以选择音量大和小。三、基本原理：一定频率产生声音，频率高低决定音调。利用单片机输出脉冲信号经放大后送给喇叭，便可发出声音。本制作中巧妙地利用了单片机的定时器，让定时器中断一次就对改变喇叭的状态一次，即形成矩形方波，这也是数字电路产生声音的方法。本作品使用AT89S52型单片机，ISP在线下载使得修改芯片里面的内容相当简单，便于作品的升级与优化。由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T= 216-5105/相应的频率 ，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示：音符频率（HZ）简谱码（T值）中 1 DO52364580中 2 RE58764684中 3 M65964777中 4 FA69864820中 5 SO78464898中 6 LA88064968中 7 SI98865030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的数据：TABLE DW 64580，64684，64777，64820，64898，64968，65030四、实验目的：（1）能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有进一步的认识，独立对其进行测试与检查。（2）熟悉8051单片机的内部结构和功能，合理使用其内部寄存器，能够完成相关软件编程设计工作。（3）为实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析，及时修改相关软硬件。（4）对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。五、硬件电路：1.八颗独立按键加上两颗功能键，按键需接上拉电阻。S1S8为音调按钮，S9、S10为演奏按钮：2.喇叭驱动电路，speaker接单片机的P1.0口，喇叭安装在箱体中：3.LED电路，led接单片机的P1.1口。注意，这里的LED是那种通电自己会闪的，这样才能有视频中的效果：4.数码管电路，选用共阳数码管，ADP依次接单片机P0.0P0.7：六、软件设计/*多功能电子琴简要说明：P1.0口输出各音调的频率方波 本程序可方便地更改内置音乐的内容 编写：FengShuo，Esen 更新时间：10/03/39晚*/#include#define SPK P1_0 /定义方波输出口#define LED P1_1#define shumaguan P0 /定义数码管段码输出unsigned int tone1,tone2;unsigned char code yinfu=0xfb,0xe9, /*Do*/ 0xfc,0x5c, /*Re*/ 0xfc,0xc1, /*Mi*/ 0xfc,0xef, /*Fa*/ 0xfd,0x45, /*So*/ 0xfd,0x92, /*La*/ 0xfd,0xd0, /*Si*/ 0xfd,0xee, /*Do*/ 0x00,0x00 /音符间隔，只要间隔时间小于65ms时，用作拍子之间的短暂停顿 ;/*生日快乐歌音调表*/unsigned char code shengri_tone= 1,0,1,2,1,4,3,0, 1,0,1,2,1,5,4,0, 1,0,1,8,6,4,3,2,0, 7,0,7,6,4,5,4,0 /0代表不发声，即停顿；数字即为音调;/*生日快乐歌节拍表*/unsigned char code shengri_beat= 24,1,24,48,48,48,72,5, 24,1,24,48,48,48,72,5, 24,1,24,48,48,48,48,72,5, 24,1,24,48,48,48,72,5 /节拍，即tone表各音调的延时;/*自动演示音调表*/unsigned char code yanshi_tone= 1,0,2,0,3,0,4,0,5,0,6,0,7,0,8,0, 8,0,7,0,6,0,5,0,4,0,3,0,2,0,1,0;/*自动演示节拍表*/unsigned char code yanshi_beat= 48,1,48,1,48,1,48,1,48,1,48,1,48,1,48,2, 48,1,48,1,48,1,48,1,48,1,48,1,48,1,48,2;/*15ms延时子程序，用于节拍*/void delay(void) unsigned char n=15; while(n-) unsigned char i; for(i=0;i=33) return; /数值是shengri相关表中的元素数量 /*演奏子程序2*/void play2(void) unsigned char m=0; unsigned char s; unsigned char a=1; while(1) EA=0; LED=0; a=yanshi_tonem; s=yanshi_beatm; tone1=yinfu2*a-2; tone2=yinfu2*a-1; EA=1; while(s-) delay(); LED=1; m+; if(m=32) return; /*按键检测*/void check_key(void) P2=0xff; P3=0xff; /设置为输入状态switch(P2) /检测按键，输出数码管、载入定时器初值、允许中断 case 0xfe:shumaguan=0xF9;tone1=0xfb;tone2=0xe9;EA=1;break;case 0xfd:shumaguan=0xA4;tone1=0xfc;tone2=0x5c;EA=1;break;case 0xfb:shumaguan=0xB0;tone1=0xfc;tone2=0xc1;EA=1;break;case 0xf7:shumaguan=0x99;tone1=0xfc;tone2=0xef;EA=1;break;case 0xef:shumaguan=0x92;tone1=0xfd;tone2=0x45;EA=1;break;case 0xdf:shumaguan=0x82;tone1=0xfd;tone2=0x92;EA=1;break;case 0xbf:shumaguan=0xF8;tone1=0xfd;tone2=0xd0;EA=1;break; case 0x7f:shumaguan=0x79;tone1=0xfd;tone2=0xee;EA=1;break; default: EA=0;SPK=0;shumaguan=0xff;/如果没有键按下则关闭中断和数码管 switch(P3) case 0xfb:play1();break; case 0xf7:play2();break; /*主程序*/void main(void) initTimer();shumaguan=0xff; TR0=1;ET0=1;SPK=0;while(1) check_key(); /*END*/ 八、调制日志2010年3月22日星期一我们领了实验装置，并对已安装好的键盘进行上电（+5v）测试，发现其为低电平触发。并对七段LED显示管进行引脚测试。晚上上网查了一下LM386的外部接口电路。2010年3月24日星期三按照LM386的接口电路图，在实验板上进行焊置安装，但是发现其供压为+16v而实验要求是5v，不知道能否工作。2010年3月27日星期六我们对LM386功放电路进行加压（+5v）测试发现，其能工作：即输出端可看到余弦波形，但是振幅比较小，而且不够稳定。这天时间充裕我们又把七段LED显示器进行焊接，加压测试，可以正常工作。2010年3月28日星期日我们完成了软件的设计。用仿真软件进行模拟没有错误。OK2010年3月29日星期一我们将程序考到了51单片机上，进行产品测试，但是没有成功。喇叭不响然后我们将单片机的输出端接示波器，当键位按下后可看波形改变，说明单片机没有问题。对电路检查没有发现错误，分析原因可能是电路的电压问题。经过讨论决定放弃该电路，重新焊接功放电路。2010年4月1日星期四我们重新焊接了电路，测试后成功。但是无法完成放音功能。调试程序2010年4月2日星期五进行最后调试，预期功能可以实现。设计成功！九、心得体会在理论课上，我们学习了一些关于51单片机的知识。这次实验课，把课本上的知识拿到实际中去应用，其中还是遇到了很多之前想象不到的问题。但是通过自学，我们完成了不少课堂上并没有掌握的内容。不论是程序上的，还是硬件电路连接上的。从自己亲自动手实践的过程中，我们团队成员都能尽自己的一份力，大家共同协作，共同发现问题，解决问题。这次实验中，从知识上，对51单片机的应用有了更深入的了解，对汇编编软件（keil，wave6000）以及烧录软件Superpro的应用有了基本的了解和实践；从个人，很大程度上锻炼了自己的动手能力，熟练焊接技术，布线技术以及对万用表，示波器，剥线钳等的使用；从团队，极大的锻炼了我们团队协作的能力，每个人的分工与协调，共同进步。通过这次实验课，我们不仅有拿到作品的成就感，又增加了团队意识。希望以后能有更多这样的机会，能充分的将知识转化为物质财富。是一种很美妙的享受。报警产生器-课程设计1 实验任务 用P1.0输出1KHz和500Hz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHz信号响100ms，500Hz信号响200ms,交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关合上响报警信号，当开关断开告警信号停止，编出程序。 2 电路原理图 3 系统板上硬件连线 1把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上； 2在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧的或者是16欧的喇叭； 3把“单片机系统”区域中的P1.7/RD端口用导线连接到“四路拨动开关”区域中的K1端口上； 4 程序设计内容 信号产生的方法：500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms变反1次，1KHz的信号周期为1ms，信号电平每500us变反1次； 5 程序框图 6 汇编源程序 FLAG BIT 00H ORG 00H START: JB P1.7,START JNB FLAG,NEXT MOV R2,#200 DV: CPL P1.0 LCALL DELY500 LCALL DELY500 DJNZ R2,DV CPL FLAG NEXT: MOV R2,#200 DV1: CPL P1.0 LCALL DELY500 DJNZ R2,DV1 CPL FLAG SJMP START DELY500: MOV R7,#250 LOOP: NOP DJNZ R7,LOOP RET END 7 C语言源程序 #include #include bit flag; unsigned char count; void dely500(void) unsigned char i; for(i=250;i0;i-) _nop_(); void main(void) while(1) if(P1_7=0) for(count=200;count0;count-) P1_0=P1_0; dely500(); for(count=200;count0;count-) P1_0=P1_0; dely500(); dely500(); 51单片机频率计数器课程设计1实验任务 利用AT89S51单片机的T0、T1的定时计数器功能，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果通过8位动态数码管显示出来。要求能够对0250KHZ的信号频率进行准确计数，计数误差不超过1HZ。 2电路原理图 3系统板上硬件连线 （1）把“单片机系统”区域中的P0.0P0.7与“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端口用8芯排线连接。 （2）把“单片机系统”区域中的P2.0P2.7与“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排线连接。 （3）把“单片机系统”区域中的P3.4（T0）端子用导线连接到“频率产生器”区域中的WAVE端子上。 4程序设计内容 （1）定时/计数器T0和T1的工作方式设置，由图可知，T0是工作在计数状态下，对输入的频率信号进行计数，但对工作在计数状态下的T0，最大计数值为fOSC/24，由于fOSC12MHz，因此：T0的最大计数频率为250KHz。对于频率的概念就是在一秒只数脉冲的个数，即为频率值。所以T1工作在定时状态下，每定时1秒中到，就停止T0的计数，而从T0的计数单元中读取计数的数值，然后进行数据处理。送到数码管显示出来。 （2）T1工作在定时状态下，最大定时时间为65ms，达不到1秒的定时，所以采用定时50ms，共定时20次，即可完成1秒的定时功能。 5C语言源程序 #include unsignedcharcodedispbit=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsignedcharcodedispcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40; unsignedchardispbuf8=0,0,0,0,0,0,10,10; unsignedchartemp8; unsignedchardispco