单片机实现喇叭音调控制课程设计

大学课程设计说明书 第 1 页 共 17 页 摘要 单片机是单片微型计算机的简称 单片机微控制器就是把中央处 理单元 存储器和输入 输出口等全部放置在一个芯片里 再配置几个小零件 如电容 电阻 石英晶体等 即可形成完整的微型计算机 因此单片机整个 那个的体积小 成本低 可靠度高 是目前微型计算机控制系统的主流 所 以说利用单片机开发项目 既简单又经济实惠 尤其对于中 小规模的电路 设计来说 单片机最为合适 由于微控制器的主要功能是控制 所有的部件都连接在三大总线上面 各部件之间的数据和信号都通过总线传送 总线包括数据总线 DB 控制总 线 CB 和地址总线 AB 数据总线用于为处理器和存储器之间以及微处理 和输入 输出接口之间传送数据 数据总线是双向的 即数据可以从 CPU 传送 至存储器或外部设备中 也可以从存储器或外部设备中传送至 CPU 计算机 对存储器或外部设备的访问都是通过地址来进行的 地址总线是单向的 即 只能由 CPU 向外传送地址信息 其地址总线的数目决定了可以直接访问的存 储器的单元数量 控制总线用来传送 CPU 送出的控制信号 也可以传送其他 外部设备输入到 CPU 的信号 本次单片课程音频控制设计中 单片机选用 MCS 51 系列中的 8031 芯片 译码器选用 74LS373 扩展的程序存储器选用 2632 4k 数据存储器选用 6164 8k I O 接口扩展选用 8255 芯片 设计出电路图 将硬件连接好后 编译相应程序 来控制喇叭的音频变化和时间长短变化 关键字 单片机 存储器 8255 芯片 三大总线 音频控制 目录目录 大学课程设计说明书 第 2 页 共 17 页 摘摘 要要 1 引引 言言 3 第 1 1 章 电路图及硬件连 接 3 1 1 复位电路和时钟电路设 计 3 1 2 控制 P10 口输出电路图及硬件连 接 4 1 3 扩展存储器 8255 后电路图 硬件连接及地址计 算 4 第 2 章 程序设 计 6 2 1 程序流程 图 6 2 2 控制 P10 口输出单频率音调的程序及实验分 析 6 大学课程设计说明书 第 3 页 共 17 页 2 3 控制 P10 口输出多频率音调的程序及实验分 析 7 2 4 控制 8255PC 端口音频输出程序及实验分 析 9 2 5 控制 8255PA 端口音频输出程序及实验分 析 11 第 3 章 课程设计总 结 13 3 1 课程设计总 结 13 3 2 关于本次课设的心得体 会 13 参考文 献 14 附 图 4 15 大学课程设计说明书 第 4 页 共 17 页 引言引言 用单片机实现对喇叭不同音调的控制 其实是由单片机 8031 输出一 定频率的脉冲信号来驱动喇叭 单片机的输出端口输出的方波经放大滤波之 后 驱动扬声器发声 发声的频率由端口输出时延时控制 当端口输出不同 频率的脉冲时 喇叭会发出不同音调 第第 1 1 章章 电路图与硬件连接电路图与硬件连接 1 11 1 复位电路与时钟电路设计复位电路与时钟电路设计 1 1 11 1 1 复位电路复位电路 RST 8031 5V C R 图 1 上电自动复位电路 上电自动复位电路的工作原理 通电瞬间 RC 电路充电 RST 端出现正脉冲 只要 RST 端保持 10ms 以上 的高电平 就能使单片机有效复位 1 1 21 1 2 时钟电路时钟电路 8031 1 XTAL 2 XTAL 1 CX 2 CX ss V 图 2 内部方式时钟电路 时钟电路工作原理 大学课程设计说明书 第 5 页 共 17 页 利用 51 系列内部的振荡电路 在引脚和引脚间外接晶体以 1 XTAL 2 XTAL 及电容和构成并联谐振电路 使内部振荡器产生自激振荡 组成时 1 CX 2 CX 钟电路的晶体振荡器的频率大小决定了单片机系统的工作频率 即决定着单 片机系统的工作速度 1 21 2 控制控制 P10P10 口输出电路图及硬件连接口输出电路图及硬件连接 MCS 51 系列的单片机都采用 40 条引脚的双列直插式封装 这 40 个引 脚涉及电源部分 和 时钟部分 和 和控制部分 cc V SS V 1 XTAL 2 XTAL RST ALE 和 8 位的 P0 P1 P2 和 P3 输入 输出端口 如果PSENEA 将 P10 口作为输出 只要将 P10 口与喇叭相连即可 1 2 11 2 1 电路图电路图 图 3 P10 口控制喇叭输出 1 2 21 2 2 硬件连接硬件连接 表 1 连线连接孔 1连接孔 2 1P10 喇叭脉冲输入 大学课程设计说明书 第 6 页 共 17 页 1 31 3 扩展存储器 扩展存储器 82558255 后电路图及硬件连接后电路图及硬件连接 用 8255 对 8031 进行 I O 接口扩展来改进电路 即需要根据设计电路赋 给 8255 的 PA PB PC 口相应地址 将相应硬件连接 即可完成 I O 接口的 扩展 1 3 11 3 1 扩展存储器 扩展存储器 82558255 后电路图后电路图 123456 A B C D 654321 D C B A T itle N umberR evisionSize B D ate 2 Jul 2011 Sheet of File C Program Files Design Explorer 99 S E E xamples B A CK U P 16 D DBD raw n By E A V P 31 X 1 19 X 2 18 R ES ET 9 R D 17 W R 16 IN T 0 12 IN T 1 13 T 0 14 T 1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSE N 29 A LE P 30 T XD 11 R XD 10 U 8031 D 0 3 Q 0 2 D 1 4 Q 1 5 D 2 7 Q 2 6 D 3 8 Q 3 9 D 4 13 Q 4 12 D 5 14 Q 5 15 D 6 17 Q 6 16 D 7 18 Q 7 19 O E 1 L E 11 U 74A LS 373 D 0 34 D 1 33 D 2 32 D 3 31 D 4 30 D 5 29 D 6 28 D 7 27 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10 R D 5 W R 36 A 0 9 A 1 8 R ES ET 35 C S 6 U 8255 A 0 8 A 1 7 A 2 6 A 3 5 A 4 4 A 5 3 A 6 2 A 7 1 A 8 23 A 9 22 A 10 19 A 11 21 C E 18 O E V PP 20 D 0 9 D 1 10 D 2 11 D 3 13 D 4 14 D 5 15 D 6 16 D 7 17 U 2732 A 0 10 A 1 9 A 2 8 A 3 7 A 4 6 A 5 5 A 6 4 A 7 3 A 8 25 A 9 24 A 10 21 A 11 23 A 12 2 C S1 20 C S2 26 W E 27 O E 22 D 0 11 D 1 12 D 2 13 D 3 15 D 4 16 D 5 17 D 6 18 D 7 19 U 6164 A A A A 116 A A A VCC A A A A A A A 116 A A A 116 A A A V CC A 图 4 8255PA0 口控制喇叭输出 附 清晰图于最后一页 1 3 21 3 2 扩展扩展 82558255 后硬件连接后硬件连接 表 2 其他数据总线 地址总线的连接如图 4 示连接即可 1 3 31 3 3 存储器 存储器 82558255 地址计算地址计算 P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P20 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 连线连接孔 1连接孔 2 1PA0 喇叭脉冲输入 大学课程设计说明书 第 7 页 共 17 页 P00 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 2732 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6164 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8255 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 计算得到个芯片地址范围为 2732 4k 地址线为 A0 A11 接地 地址范围为 0000H 0FFFH CE 6164 8k 地址线为 A0 A12 接 P2 5 地址范围为 0C00H 0DFFFH CS 8255 地址线 A0 A1 接 P2 6 地址范围为 0BFFCH 0BFFFH CS 第第 2 章章 程序设计程序设计 2 12 1 程序流程图程序流程图 始 开 输出音频脉冲低电平 延时 输出音频脉冲高电平 延时 图 5 程序设计流程图 编译程序 先由输出端口输出低电平脉冲 调用延时程序使低电平延续 大学课程设计说明书 第 8 页 共 17 页 确定时间后 控制输出端口输出脉冲高电平 再次调用延时程序使高电平延 续确定时间后 再次控制输出低电平如此反复 从而实现端口输出不同频率 的脉冲 控制喇叭发出不同音调 2 22 2 控制控制 P10P10 口输出单频率声音程序及实验分析口输出单频率声音程序及实验分析 程序 1 Speaker equ P1 0 Loop clr Speaker call Delay setb Speaker call Delay Jmp Loop Delay mov r7 500 延时程序 djnz r7 ret End 将 P1 0 与喇叭输入端口连接好之后 打开 WAVE6000 设定仿真器 创 建项目 调试程序 实验分析 程序执行期间 喇叭持续发出一种音调 2 32 3 控制控制 P10P10 口输出多频率音调的程序及实验分析口输出多频率音调的程序及实验分析 2 3 12 3 1 持续相同时间的两种音频输出持续相同时间的两种音频输出 程序 2 Speaker equ P1 0 Start mov r6 50000 大学课程设计说明书 第 9 页 共 17 页 L1 clr Speaker 音频为 f 的音调 call Delay call Delay setb Speaker call Delay call Delay djnz r6 L1 next mov r6 50000 L2 clr Speaker 音频为 2f 的音调 call Delay setb Speaker call Delay djnz r6 L2 sjmp Start Delay mov r7 500 Djnz r7 ret End 将 P1 0 与喇叭输入端口连接好之后 打开 WAVE6000 设定仿真器 创建项目 调试程序 实验分析 程序执行期间 喇叭发出连续发出两种不同音调 两种音调各自持续时 间相同 轮流发出 2 3 12 3 1 持续不同时间的两种音频输出持续不同时间的两种音频输出 程序 3 Speaker equ P1 0 大学课程设计说明书 第 10 页 共 17 页 Start mov r6 10000 L1 clr Speaker 音频为 f 的音调 call Delay call Delay setb Speaker call Delay call Delay djnz r6 L1 next mov r6 50000 L2 clr Speaker 音频为 2f 的音调 call Delay setb Speaker call Delay djnz r6 L2 sjmp Start Delay mov r7 500 Djnz r7 ret End 实验分析 1 程序执行期间 喇叭发出连续发出两种不同音调 两种音调各自持续 时间不同 但轮流发出 2 程序 2 与程序 3 的主要差别在 Start mov r6 10000 和 next mov r6 50000 这两句 所以 只要替换相应 r6 的计数值即可实现音调持续时间 的控制 3 实现不同音频的输出 只要通过控制脉冲延时即可以达到 延时时间长 大学课程设计说明书 第 11 页 共 17 页 则音频频率高 延时时间短 则音频频率低 喇叭在不同音频输出的控制下 发出不同的音调 2 42 4 控制控制 8255PC8255PC 端口音频输出程序及实验分析端口音频输出程序及实验分析 扩展 8031 的 I O 接口后 由于 PC 端口有按位置位 复位控制字 所以把 PC 端口设为输出端口输出的脉冲频率来控制喇叭音调的设计思路为 1 根据电路图计算 8255PA PB PC 以及控制端口的地址 2 指定 PA PB PC 输入输出方式 设定控制端口初值 3 设定 PC 按位置位 复位控制字实现 PC 端口输出高 低脉冲 4 调用延时程序 调整输出频率 控制喇叭音调 程序 4 Start mov dptr 0BFFFH mov a 80H 设定 PA PB PC 口为输出方式 movx dptr a mov r6 10000 L1 mov a 0BH 将 PC5 置位 movx dptr a call Delay call Delay mov a 0AH 将 PC5 复位 movx dptr a call Delay call Delay djnz r6 L1 next mov r6 10000 L2 mov a 0BH 大学课程设计说明书 第 12 页 共 17 页 movx dptr a call Delay mov a 0AH movx dptr a call Delay djnz r6 L2 sjmp Start Delay mov r7 50 djnz r7 ret End 将 PC5 与喇叭输入端口连接好之后 打开 WAVE6000 设定仿真器 创 建项目 调试程序 实验分析 程序执行期间 喇叭发出连续发出两种不同音调 两种音调各自持续时 间相同 轮流发出 2 52 5 控制控制 8255PA8255PA 端口音频输出程序及实验分析端口音频输出程序及实验分析 PA 口输出与 PC 口输出基本原理相同 只需将 0H 和 01H 轮流赋给 PA 端口即可 程序 5 Start mov dptr 0BFFFH mov a 80H 设定 PA PB PC 口为输出方式 movx dptr a mov r6 10000 L1 mov dptr 0BFFCH 大学课程设计说明书 第 13 页 共 17 页 mov a 01H 将 PA0 置位 movx dptr a call Delay call Delay mov dptr 0BFFCH mov a 00H 将 PA0 复位 movx dptr a call Delay call Delay djnz r6 L1 next mov r6 10000 L2 mov dptr 0BFFCH mov a 01H movx dptr a call Delay mov dptr 0BFFCH mov a 00H movx dptr a call Delay djnz r6 L2 sjmp Start Delay mov r7 50 djnz r7 ret End 大学课程设计说明书 第 14 页 共 17 页 将 PA0 与喇叭输入端口连接好之后 打开 WAVE6000 设定仿真器 创 建项目 调试程序 实验分析 程序