单片机音阶设计

1、南湖学院课程设计报告课程名称：单片机原理及应用课程设计系 部：机建系专业班级：电气n112学生姓名：冯倬程完成时间：2013710扌艮告成绩：评阅意见:考勤20分设计完成度30分设计难度20分报告说明书30分总分100分评阅教师日期音阶演奏一、任务设计：1、设计任务：以51单片机为核心，输出-段有14个音的音阶，音阶演奏由定吋器控制完成。2、设计要求：在输出声咅时如果连接了虚拟示波器，可观察到脉宽逐步减小，频率不断升高, 如果cpu会因连接虚拟示波器而过载，导致声音播放失帧，这吋可断开示波器 再播放。二、方案论证：1、蜂鸣器：发音是蜂鸣器振动引起的，而振动则是对蜂鸣器电压断通引发的，控制电 压

2、的频率就是蜂鸣器振动的频率，取非则是对电压控制的断通控制，先是1, 非后是0,再非又继续循环。有两种蜂鸣器，一种无源蜂鸣器吗，一种是有源，有源是指给它通上直流电，它就按本身固有的频率响（本身有震荡电路比如3k）,而无源则相反，相当于 喇叭，给喇叭通上直流电，是不会响的，需要交变的电压，这就是以上问题的 蜂鸣器，这种蜂鸣器的振动频率是外部电路控制的，咅调也即是可控的。改变 高低电平的频率就是蜂鸣器的频率，可以通过定吋器来改变。1lo 1/、sounder<text>2、显示部分：采用lcd显示。lcd液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于3、单片机 at89c51：at89c

3、51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器(fperomfalsh programmeible and erasable read only memory)的低电压，高性能 cmos8 位 微处理器，俗称单片机。at89c2051是一种带2k字节闪烁可编程可擦除只读 存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采 用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和 输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中， atmel的at89c51是一种高效微控制器,at89c2051是它的一种精简版本。at89c 单片机为很多

4、嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。>xtal1p0.0/ad0xtal2p0.1/ad1p0.2/ad2p0.3/ad3rstp0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6p0.7/ad7psenp2.0/a8p2.1/a9p2.2/a10p2.3/a11alep2.4/a12eap2.5/a13p2.6/a14p2.7/a15p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7p3.curxdp3.1jtxdp3.24nttp3.3丽厂p3.4/t0p3.5/t1p3.6arp3.7)rdri"" """ii*

5、w 4“9上； i, i- - jr |iijriv?|i1iti 卜 i 4i*aiiiiiiii a i » t i i i t ai1 i i 89c51仿真图三、总体方案：1. 单片机唱歌的基本原理：声音是空气的振荡，不同的振荡频率我们就可以听到不同声调的声音。音的频谱范围约 在儿十到儿千赫兹。利用程序来控制单处机某个口线出一定频率的方波到蜂鸣器，蜂鸣器就可以发出一定音 调的声音，若再利用不同的延时程序改变输出频率，就可以改变音调，进而就可让单片机 发出 t、“2”，“3”，"4”，“5”，“6”，“7” 的咅乐。2. 软件设计：一、音调：输岀不同频率的方波，以实现

6、1、2、3、4等的不同音调；比如，发出200iiz的咅频，其周期为1/200秒，即5ms。这样，当p3. 2的高电平或低电平的持续吋间为2. 5ms吋，就能发岀200hz的音调。我们可以写一个延时子程序，用r3来提供参数，r3=l时，延时为20us,那么r3取2500/20=125 (7di1)时,就可以发出200hz的音调,提供不同的r3常数,可 以得到不同的音调变化。附表给出了不同音阶对应的频率。类型1234567音符c5d5e5f5g5a5b5频率/hz523587659698784880987二、节拍：控制一个音符输出的时间，比如1拍、1/4拍。仅上所叙还不够，要准确奏出一首曲子，必须

7、准确地控制乐曲节奏，即一 音符的持续时间。例如，一首曲子的节奏为每分种94拍，那么一拍就为 60/94=0. 64 秒。咅乐的节拍我们可用定吋器来控制，简单的说，一个一拍的咅符唱0. 64秒, 我们就设置一个定时器定时0. 64秒，时间一到就换下一个音符。但是，由于单片机的t0,在12mhz晶振下最大定时时间只能为65毫秒，因此不可能直接用改变t0的时间初值来实现不同节拍。如何定时一个更大的 时间，上节课我们已经讲了一个方法。我们可以用t0来产生10毫秒的时间基 准，然后设置一个中断计数器，通过判别中断计数器的值来控制节拍吋间的 长短。表2中也给出了各种节拍所对应的时间常数。例如对1/4拍音符

8、，定时 时间为0. 16秒，相应的时间常数(中段计数器)为16(即10h)；对3拍音符, 定时时间为192秒,相应时间长数为192 (即coh)。iii 二(8192 - count)/32l0二(8192-count)%32方波宽度:t=l/f*1000000 (us)定时器计数值：count=t/2程序中的数组hi_list和lo.list所保存的就是为产生频率为523ii乙587iiz分别需要的定时器的高字节和低字节。三、说明：木例的代码核心在于t0_int定时器中断函数，从代码中可以看到，th0与tl0 是由音阶i决定的，需要播岀不同频率的声音时，通过改变i值即可改变th0 与tl0的

9、取值，这也同时影响了该函数的时间间隔，触发时间间隔越短， spk二! spk输出的频率越高。主程序中的for循环控制了 14个音符的播放，tr0取1或0控制了声音的输 出与暂停，delay (500)导致的主程序时延间，定时器会以一定的时间间隔持续 触发，它使某个频率的音符输岀能持续一定的时间，后一个delay (50)在一 个音符输出结束后，形成一个较短的暂定间隔。四、仿真实图:j11913xtal1xtal2c2ctext<te<t>rstpqiyado f0.1ad1 pdad2 poadl po.ad p0-vad5 p0j&ad6 pd.7/ad7attf=

10、1-v：3l7p8em ale10f2sp1d p1.1p12p13p、gp1s p“p1.?pziyspz.v>e pzaio pzah pz.4/a12p2s7ui3 pzjgtau p2.?ra15p3iyrxdp3.im<d p3zmtt p33irttp3.4fto p3st1pz36jk p3.7/kf"ifat29c51 ctex"ls11、l30 ibi0eerc1等待时波形:digital oscilloscope播放吋波形:loi 20312沁五、源程序：/说明：木实验使用定时器演奏一段音阶，播放由k1控制。/#include<rcg5

11、1.h>#include<intrins. h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar i=0;/i：音符索引sbit spk二p3八4;sbit kl=pl 0;/14个音符在方式2下的定时器值（th0,yl0）codeucharhi list = 0, 226, 229, 232, 233, 236, 238, 240, 241, 244, 245, 246, 247, 248; uchar code l0_list = 0, 4, 13, 10, 20, 3, 8, 6, 2, 23, 5, 26, 1, 4, 3;/定时器0中断/viod to int() interupt 1tlo=ht_ltsti;tho=hi_listi;spk=!spk;i/延吋/void delay(uint ms)uchar t;wh i1e (me-) for(t=0;t