关于简易音阶发生器的报告.doc

湖北汽车工业学院实 习 报 告类别电子系统综合实验班号T783-4 专业 汽车电子学生姓名 杨冰学号 20070830418 指导教师（签字）起止日期 2010年9月20日2010年12月26日 1、 课程目的1.学习PCB制图软件Altium Designer6.9的使用方法。2. 掌握一般电路设计的方法和基本思想。3. 学习焊接系统板。4. 学习电路调试，培养调试电路的能力。5. 学习STC12C5A08S2单片机的相应知识并编写相关程序，进一步加深软件编程修养。二、课题要求1）产生C调八个音阶的振荡频率：“1，2，3，4，5，6， 7，i”八个音阶，由按键分别控制。音阶的振荡频率和周期表2）按下对应键从扬声器发出相应的音阶，同时按下两个数字键号时，只发出一个音阶频率信号。（3）模拟通道的频宽为30Hz10kHz。（4）功率放大器的负载电阻RL=8欧，最大功率输出Pomax0.5W、效率50%。（5）（扩展要求） 可以设置自动播放和手动弹奏两种工作模式。自动播放时按下播放键，自动播出预存的音乐；手动弹奏模式时，按下音阶键发出相应的声音。三、课题方案分析与比较音乐产生的方案有多种，现在分析两种方案。1.方案分析方案一：该方案包括按键输入、单片机控制、滤波器和功率放大器部分。系统框图为：按键输入单片机控制功率放大滤波器扬声器 该方案中，频率的产生由单片机产生，经过滤波器滤除纹波得到比较干净的波形，最后经过功放放大供给扬声器发声。方案二：该方案包括按键控制、555定时电路、滤波器、功率放大和扬声器部分。按键控制555定时电路功率放大滤波器系统框图为：扬声器 该方案中频率的产生由硬件电路产生，经过滤波器滤除纹波得到比较干净的波形，最后经过功放放大供给扬声器发声。2. 方案比较方案一：频率产生简单，并且频率比较稳定，得到的声音悦耳动听。但是单片机系统板的成本相对较高。方案二：硬件电路产生频率由于电阻阻值飘动而不够稳定，但是成本较低。综上，本系统选择方案一。系统整体安排如下：1、 按下S1键发出1的声音。2、 按下S2键发出2的声音。3、 按下S3键发出3的声音。4、 按下S4键发出4的声音。5、 按下S5键发出5的声音。6、 按下S6键发出6的声音。7、 按下S7键发出7的声音。8、 按下S8键发出的声音。方案一的系统框图为：琴键 电路放大电路P1.2P3.0|P3.7单片机时钟电路复位电路4、 方案硬件电路设计1、电源部分设计电源是一个系统的关键部分，电源的稳定性影响系统的整机性能。本系统的电源接口采用USB接口，方便使用。但是功率不大。加上指示灯是提示使用者电源的正常通断性。电源电路图：2、按键输入电路设计51单片机I/O口默认是高电平，所以设计时，按键是低电平有效。由于有8个音频，所以需要8个按键。按键电路图：3、功率放大电路设计功率放大电路是为了提高负载能力，以得到相应的功率要求。功率放大电路的主要芯片是LM386。LM386内部电路原理图如上图所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路. 第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。LM386功放和滤波器电路：5、 系统软件设计开始1. 程序流程图装载计算器初值定时器初始化有按键按下？ NO结束等待，发声yes2. 音乐产生原理若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.2反相，然后重复计时再反相。就可在P1.2引脚上得到此频率的脉冲。 利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为523Hz，其周期T1/5231912s，因此只要令计数器计时956s/1s956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。3. 程序代码/定时程序代码#includereg52.H#includeTimer.Hvoid timer0(unsigned int t0) /定时 TH0=(65536- t0)/256;TL0=(65536- t0)%256;TR0=1; dowhile(!TF0);TF0=0;TR0=0; /发声程序代码#include Speaker.H#include reg52.H#include Timer.Hunsigned char keys;unsigned int i;sbit speaker= P12 ;/音频输出sbit LED=P20; /数码管控制口/uchar code tone=1760,1567,1396,1296,1175,1046,963,880 ;/初始值表unsigned char code Table= 0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80;/共阳极数码管断码void speake() keys=P3; switch(keys) case 0x01: /DO for(i=0;i60;i+) speaker=speaker;/产生波形 timer0(1760); LED=0; /点亮数码管 P0=Table0; LED=1; /关闭数码管 break; case 0x02: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1567); LED=0; P0=Table1; LED=1; break; case 0x04: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1396); LED=0; P0=Table2; LED=1; break; case 0x08: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1296); LED=0; P0=Table3; LED=1; break; case 0x10: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1175); LED=0; P0=Table4; LED=1; break; case 0x20: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1046); LED=0; P0=Table5; LED=1; break; case 0x40: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(963); LED=0; P0=Table6; LED=1; break; case 0x80: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(880); LED=0; P0=Table7; LED=1; break; default:break; /主函数 /-/功能：简易音节发生器/作者：杨冰 日期：2010/11/22/版本：1.2/单位：电院T783-4班/-/晶振：11.0592MHZ#include reg52.H#include Speaker.H void main( ) TMOD=0X01;/定时器0工作在方式1 P3=0XFF; while(1) speake();/发声子函数 6、 测试、调试和小结将程序烧入芯片,调试成功后,可任意弹奏自己想要的旋律。本研究通过制作电子琴，将几个模块很好的融合起来，对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。说明一首音乐是许多不同的音阶组成的