单片机课程设计报告 电子琴.doc

电子音调发生器一、实验目的1. 了解计算机发声原理。 2. 熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。二、实验完成的功能1. 利用键盘17进行音调选择，即按下音符产生对应音调。2. 事先存储三首歌曲，并可进行选择播放。3. 谱曲功能：通过按键对LCD菜单选项进行选择，进入谱曲界面，通过按键17分别输入音高与几分音符类型，由按键输入若干数据完成谱曲。4. 在播放存储歌曲与谱曲播放时，对应音符及其节奏LCD显示对应频谱。5. 在播放音乐时按“返回”键出现返回界面，由键盘按“确认”键选择返回主菜单或循环播放。三、实验原理1. 音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系如表（1）所示。要产生音频方波，只要计算出某一音频的周期（1 / 频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出方波的I/O（P1.7）反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在P1.7脚得到此频率的方波。将P1.7经过驱动电路与蜂鸣器相连，随着P1.7口输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。音乐的节拍是由延时实现的，如果1拍的时间为0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要设定延时时间，就可得到节拍的时间。延时实现基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍。每个音节相应的定时器初值计算公式如下:（1/2）*(1/f)=(12/fose)*(216-x)即 x=216-(fose/24f)其中，f是音调频率，当晶振fosc=11.0592MHz时，音节“1”相应的定时器初值为x，则可得到x=63777D=F921H，其它的可同样得到。表（1） 音节与频率的关系 音调频率（Hz）X(HEX)1262F9212294F9E13330FA8C4349FAD85392FB686440FBE97494FC5Bi523FC8F在编写歌曲代码过程中，音高由三位数字组成：个位是表示17 这七个音符；十位是表示音符所在的音区:1-低音，-中音，-高音；百位表示这个音符是否要升半音: 0-不升，-升半音。音长最多由三位数字组成：个位表示音符的时值，其对应关系是： |数值(n): |0 |1 |2 |3 | 4 | 5 | 6 |几分音符: |1 |2 |4 |8 |16 |32 |64 音符=2n十位表示音符的演奏效果(0-2): 0-普通，-连音，-顿音，百位是符点位: 0-无符点，1-有符点。2键盘扫描将单片机P1.0P1.7(引脚18)与键盘上对应引脚相连，其中P1.0P1.3控制键盘的行，P1.4P1.7控制键盘的列，这次使用的键盘是4行4列，键盘上的第一行到第四行由8位十六进制代码的低四位控制，即第一行若有键按下，则8位十六进制代码的后四位为0x8，第二行有按键按下，则后四位代码为0x4，依此规律类推；键盘上的第一列到第四列由8位十六进制代码的高四位控制，即第一列若有键按下，则8位十六进制代码的前四位为0x8，第二列有按键按下，则前四位代码为0x4，依此规律类推。综上所述，可以根据8位十六进制的高四位和低四位数据，分别确定按下的键处于第几行第几列，从而确定按键的位置，实现键盘扫描的功能。 3LCD显示根据写命令函数wrcomd和写数据函数wrdata分别控制LCD的命令写入和数据写入。具体操作方法是由写命令函数wrcomd编程控制数据输入的行列，再由写数据函数wrdata编程写入需要在LCD上显示的数据或应执行的操作，结合两个命令一起控制LCD显示。四产品展示 五.实验程序#ifndef _DRIVEFUTION_H_#define _DRIVEFUTION_H_/*EEPROM函数*/*/* 关闭 ISP,IAP 功能 */ void ISP_IAP_disable(void) ISP_CONTR = 0X00; ISP_CMD = 0X00; ISP_TRIG = 0x00; /*字节读*/ uchar Byte_read(uint byte_addr) EA = 0; /关中断 ISP_CONTR = En_Wait_TIME; /开启ISP/IAP;并送等待时间 ISP_CMD = Read_COM; /送字节读命令字 ISP_ADDRH = (uchar)(byte_addr 8); /送地址高字节 ISP_ADDRL = (uchar)(byte_addr & 0X00FF); /送地址低字节 ISP_TRIG = 0X46; /送触发命令字 0X46、0XB9 ISP_TRIG = 0XB9; _nop_(); ISP_IAP_disable(); /关闭ISP/IAP功能 EA = 1; /开中断 return (ISP_DATA); /*字节编程*/ void Byte_program(uint byte_addr, uchar isp_iap_data) EA = 0; /关中断 ISP_CONTR = En_Wait_TIME; /开启ISP/IAP;并送等待时间 ISP_CMD = Prog_COM; /送字节编程命令字 ISP_ADDRH = (uchar)(byte_addr 8); /送地址高字节 ISP_ADDRL = (uchar)(byte_addr & 0X00FF); /送地址低字节 ISP_DATA = isp_iap_data; /送数据进ISP_DATA ISP_TRIG = 0X46; /送触发命令字 0X46、0XB9 ISP_TRIG = 0XB9; _nop_(); ISP_IAP_disable(); /关闭ISP/IAP功能 EA = 1; /开中断 /* 扇区擦除*/ void Sector_erase(uint sector_addr) EA = 0; /关中断 ISP_CONTR = En_Wait_TIME; /开启ISP/IAP;并送等待时间 ISP_CMD = Dele_COM; /送扇区擦除命令字 ISP_ADDRH = (uchar)(sector_addr 8); /送地址高字节 ISP_ADDRL = (uchar)(sector_addr & 0X00FF); /送地址低字节 ISP_TRIG = 0X46; /送触发命令字 0X46、0XB9 ISP_TRIG = 0XB9; _nop_(); ISP_IAP_disable(); /关闭ISP/IAP功能 EA = 1; /*写入函数*/void EEPROM_write(uint addr, uchar in_data) Sector_erase(addr); Byte_program(addr,in_data); /*EEPROM函数*/*/*音乐播放相关子函数*/*/void InitialSound(void) /初始化定时器BeepIO = 0;Sound_Temp_TH1 = (65535-(1/1200)*SYSTEM_OSC)/256;/ 计算TL1应装入的初值 (10ms的初装值)Sound_Temp_TL1 = (65535-(1/1200)*SYSTEM_OSC)%256;/ 计算TH1应装入的初值 TH1 = Sound_Temp_TH1;TL1 = Sound_Temp_TL1;TMOD |= 0x11;ET0 = 1;ET1 = 0;TR0 = 0;TR1 = 0;EA = 1;void BeepTimer0(void) interrupt 1 /音符发生中断函数BeepIO = !BeepIO;TH0 = Sound_Temp_TH0; TL0 = Sound_Temp_TL0;/*END*/*/*LCD操作子函数*/*/void wrcomd(char comd) /写入命令 cs = 0; _nop_(); rs = 0; _nop_(); e = 1; _nop_(); rw = 0; _nop_(); P0 = comd; _nop_(); rw = 0; _nop_(); _nop_(); rw = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();void wrdata(char data_wri) /往液晶中写入数据 cs = 0; _nop_(); rs = 1; _nop_(); e = 1; _nop_(); rw = 0; _nop_(); P0 = data_wri; _nop_(); rw = 0; _nop_(); _nop_(); rw = 1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); void bmp(char data_write,int row_start,int row_end,uchar column_start,uchar column_end) /刷屏子函数 /初始化设置，对屏幕清零,默认值，为0，0，8，2，132 unsigned char i,j; int num_3; char num_0=0xb0; /uchar column_h,column_l; num_0+=row_start; for(i=row_start;i4); /设置列,先写入高4位再写入低四位 wrcomd(0x00|(0x0f&column_start); for(j=column_start;jnum_3;j+) wrdata(data_write); num_0+; void delay(long int time_delay) /延时子程序，执行time_delay个_nop_()延时 long int i;for(i=0;itime_delay;i+) _nop_();void write_word(char *p_word,int num,int pos_x,int pos_y,int width,int height) /写汉字/字符子函数 /对应参数 数据数组名，数组中位置，行位置，列位置，宽，高 char page; / 页号 unsigned int i,j,k,p; p = (unsigned int)num*2*width; /p确定汉字字模数据初始位置 i = height%8; k = (i)?(height/8+1):(height/8); page = 0xb0 + pos_y; for(i=0;i4); wrcomd(0x00|(0x0f&pos_x); for(j=0;j7|page-(unsigned char)0xb00) return; /*END*/*/* 键盘扫描函数*/*/*判断是否有键盘输入*/bit CheckState(void)/键盘状态判断子函数bit state=0;P1=0x0F; /键盘扫描if(P1!=0x0F)state=1; /检测是否有按键输入else state=0;return(state);/*获取键盘输入值*/uchar GetKeys(void)/键盘值获取子函数uchar column,line;scan=0xFE;while(scan&0x10)!=0) P1=scan;if(P1&0xF0)!=0xF0) /line 1 have key pressed column=(P1|0x0F); line=(scan|0xF0); key=column+line; return(key); else scan=(scan1)|0x01; return(0);/*应用子函数*/*/void csh(void) /初始化，清屏 int i; res = 0; delay(time_def); delay(time_def); res = 1; delay(time_def); cs = 0; /片选一直有效 delay(time_def); delay(time_def); for(i=0;i12;i+) /初始命令写入 wrcomd(tab1i); delay(time_def); bmp(0,0,8,0,132);void start_print(void) /开机显示画面子函数 int i,j; for(i=0;i4;i+) write_word(star_welcome,i,36+i*16,2,16,16); if(i+4)7) write_word(star_welcome,i+4,44+i*16,4,16,16); if(i+7)=0;j-) write_word(number,j,12+5*16,6,8,16); delay(5000); void menu_first_symbol(int choose) /菜单选择符刷新子函数，即“打钩项” bmp(0,0,8,4,18); write_word(menu_one,20,4,choose*2,16,16); /*音乐播放显示函数*/*/void music_display_one(unsigned char s,unsigned int x) /显示最底层子函数int i;bmp(0,2,8,18+x*16,34+x*16); for(i=3;i0;i-) if(s!=0) write_word(display,1,20+16*x,2*i,16,16); s=s-1; else write_word(display,0,20+16*x,2*i,16,16); /delay(200); void music_display_two(unsigned int p_x) /显示次底层子函数 int sign; sign=mc_sizep_x0; if(sign) if(!sizep_x) sign=0; mc_sizep_x0=sign;mc_sizep_x1=0; else music_display_one(sizep_x,p_x); mc_sizep_x1+=1; if(mc_sizep_x13) sizep_x-=1; else sizep_x+=1; /*/ else bmp(0,2,8,18+p_x*16,34+p_x*16); write_word(display,2,20+16*p_x,6,16,16); /delay(500); /*/void music_display_three(unsigned int mc) /音符状态置位函数 mc_sizemc-10=1; mc_sizemc-11=1; sizemc-1=1;void music_display_four(void) /显示次顶层子函数 int i; for(i=0;i7;i+) music_display_two(i); void music_display_five() /显示顶层子函数 int i; allsize=0; for(i=0;i7;i+) allsize+=mc_sizei0;music_display_four();/*void music_display(void) /显示主函数 int i; for(i=0;i= 2; /低音 if (SM=3) CurrentFre = 2; /高音Temp_T = 65536-(50000/CurrentFre)*10/(12000000/SYSTEM_OSC);/计算计数器初值Sound_Temp_TH0 = Temp_T/256; Sound_Temp_TL0 = Temp_T%256; TH0 = Sound_Temp_TH0; TL0 = Sound_Temp_TL0 + 12; /加12是对中断延时的补偿 SLen=LengthTabLength%10; /算出是几分音符XG=Length/10%10; /算出音符类型(0普通1连音2顿音) FD=Length/100;LDiv=LDiv0/SLen; /算出连音音符演奏的长度(多少个10ms)if (FD=1) LDiv=LDiv+LDiv/2;if(XG!=1)if(XG=0) /算出普通音符的演奏长度 if (SLen0;i-) /发规定长度的音 while(TF1=0);TH1 = Sound_Temp_TH1;TL1 = Sound_Temp_TL1;TF1=0;display_between_musicplay(SL); /？要结合音长来控制其显示时间，弄清音长问题？if(LDiv3!=0)TR0=0; BeepIO=0;for(i=LDiv3;i0;i-) /音符间的间隔while(TF1=0);TH1 = Sound_Temp_TH1;TL1 = Sound_Temp_TL1;TF1=0;/*/*/void music_play_two_1(uchar *Sound,uint *NewFreTab,uint SoundLength,uint LDiv0,uint LDiv1) /播放原存储的音乐 uint xdata Point;uchar xdata Tone,Length,i; Point = 0;TR0 = 0; TR1 = 1;for(i=0;i4;i+) write_word(menu_one,i+1,4+(i+2)*16,0,16,16); while(Point SoundLength) Tone = SoundPoint; Length = SoundPoint+1; / 读出第一个音符和它时时值music_play_one(NewFreTab,Tone,Length,LDiv0,LDiv1);Point+=2; BeepIO = 0;while(allsize) music_display_five();void music_play_two_2(uint *NewFreTab,uint SoundLength,uint LDiv0,uint LDiv1) /播放谱曲存储的音乐 uint xdata Point;uchar xdata Tone,Length,i; Point = 0;TR0 = 0; TR1 = 1;for(i=0;i4;i+) write_word(menu_one,i+1,4+(i+2)*16,0,16,16);while(Point SoundLength) Tone = Byte_read(start_add+Point); Length = Byte_read(start_add+Point+1); / 读出第一个音符和它时时值music_play_one(NewFreTab,Tone,Length,LDiv0,LDiv1);Point+=2; BeepIO = 0;while(allsize) /显示末尾结束的状态 music_display_five(); /*void Play_Two(unsigned char *Sound,unsigned char Signature,unsigned char Octachord) unsigned int xdata NewFreTab12;/新的频率表unsigned char xdata i,j;unsigned int xdata LDiv0,LDiv1,SoundLength;menu_state=1;for(i=0;i 11)j = j-12;NewFreTabi = FreTabj*2;elseNewFreTabi = FreTabj;if(Octachord = 1)NewFreTabi=2;else if(Octachord = 3)NewFreTabi=2;LDiv0=12000/Speed; / 算出1分音符的长度(几个10ms)LDiv1= LDiv0/4; / LDiv为算出4分音符的长度 LDiv1= LDiv1-LDiv1*SOUND_SPACE; / LDiv最后为普通音最长间隔标准 SoundLength = 0;if(Sound!=Music_Memory) / while(SoundSoundLength != 0x00)/计算歌曲长度SoundLength+=2;for(i=0;i4;i+)write_word(menu_one,i+1,4+(i+2)*16,0,16,16); while(menu_state) / music_play_two_1(Sound,NewFreTab,SoundLength,LDiv0,LDiv1);bmp(0,0,8,2,132); for(i=0;i5;i+) write_word(restar,i,4+(i+2)*16,2,16,16); while(!CheckState();if(GetKeys()=0x11) /确认键返回,F键 menu_state=0;delay(1000);bmp(0,0,8,2,132); else while(Byte_read(start_add+SoundLength)!=0x00)/计算歌曲长度 SoundLength+=2; for(i=0;i4;i+) write_word(menu_one,i+1,4+(i+2)*16,0,16,16); while(menu_state) music_play_two_2(NewFreTab,SoundLength,LDiv0,LDiv1);bmp(0,0,8,2,132); for(i=0;i2) bmp(0,0,8,0,132);music_state=1;break;case 0x42: Byte_program(start_add+music_counter),0); write_word(number,0,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%48)/16)*2,8,16); +music_counter;break; case 0x88: Byte_program(start_add+music_counter),1); write_word(number,1,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%48)/16)*2,8,16); +music_counter;break; case 0x48: Byte_program(start_add+music_counter),2); write_word(number,2,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%48)/16)*2,8,16); +music_counter;break; case 0x28: Byte_program(start_add+music_counter),3); write_word(number,3,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%48)/16)*2,8,16); +music_counter;break; case 0x18: Byte_program(start_add+music_counter),4); write_word(number,4,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%64)/16)*2,8,16); +music_counter;break; case 0x84: Byte_program(start_add+music_counter),5); write_word(number,5,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%48)/16)*2,8,16); +music_counter;break; case 0x44: Byte_program(start_add+music_counter),6); write_word(number,6,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%48)/16)*2,8,16); +music_counter;break; case 0x24: Byte_program(start_add+music_counter),7); write_word(number,7,4+(music_counter%48)%16)*8,2+(music_counter%48)/16)*2,8,16); +music_counter;break; default:break; void Entry_Music(void) /输入乐谱播放函数 uchar gkey,i;bmp(0,0,8,2,132); while(menu_state)for(i=0;i4;i+) write_word(Music_Mry,i,4+(i+2)*16,0,16,16); while(!music_state) if(CheckState() if(music_state=0) ChangeKey(GetKeys(); bmp(0,2,8,2,132); InitialSound();Play_Two(Music_Memory,Signature,Octa);bmp(0,2,8,2,132); for(i=0;i4;i+) write_word(restar,i+5,4+(i+2)*16,2,16,16); for(i=0;i5;i+) write_word(restar,i,4+(i+2)*16,4,16,16); while(!CheckState(); gkey=GetKeys();delay(500);if(gkey=0x11) /确认键返回,F键 menu_state=0; delay(1000); bmp(0,0,8,2,132); /*/*菜单函数*/void m