基于C51单片机电子琴的设计与实现

1、基于C51单单片机电子琴的设计与实现组员：周静马帅陈梦艳班级：通信2班1 .设计任务与要求 22 .方案论证32.1 单片机32.2 发声器43 .理论分析与计算： 54 .硬件电路与程序设计 64.1 电路图：64.2 程序框图 65 .软件程序76 .总结与展望 13附录1 : 14附录2: 15摘要：打造一个多功能电子琴,核心是一块单片机.单片机读取键 值,为内置定时器赋初值,定时器每溢出一次,驱动蜂鸣器的引脚电 平就取反一次,产生相应频率的方波,即音调；设好键值与数码管段 码表的对应关系,键按下时,数码管显示对应音调.一首音乐储存在一个表中,表中的数据是音调与节拍,单片机读 取音符的音

2、调与节拍,根据音调赋予定时器初值,根据节拍决定定时 器工作的时间,也就是蜂鸣器响的时间,一个接一个地读取音符,即 可播放一首歌曲.关键字：单片机电子琴蜂鸣器1 .设计任务与要求电子琴设有8个按键,其中7个作为音符输入,另外1个作为 模式转换按键,实现用户作曲.7个按键分别代表7个音符,包括中 音段的全部音符.通过软硬件设计,模式转换按键触发外部中断,中 断使程序跳转,实现模式转换,启动电子琴.然后通过查询电子琴所 按下的按键,读取电子琴输入状态,跳转到对应的程序人口,实现自 编歌曲.当需要取消电子琴编曲功能时,再次按下模式转换按键引起 外部中断.即可退出电子琴功能而返回到原来音乐播放处.2 .

3、方案论证2.1 单片机方案一：AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能 CMOS8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储 器PEROM 和128 bytes的随机存取数据存储器RAM,器件 采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准 MCS-51指令系统,片内置通用 8位中央处理器CPU和Flash 存储单元,功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应 用场合,可灵活应用于各种限制领域.方案二：采用凌阳公司的 SPCE061A 单片机作为限制器的方 案.该单片机I/O 资源丰富,并集成了语音功能.它整合了多个常 用的功能模块,让我们

4、在进行系统开发的时候不用外加过多的硬件就 可方便的 完成一个系统的设计,这就是人们常说的SoC System on chip 技术.耗电少,可以满足很多手提设备、掌上 设备低能耗的需求,低能耗也是电子技术一直在追求的一个目标.但其价格较高.方案三：TI公司的MSP430系列是一个特别强调超低功耗的单 片机品种很适合应用于采用电池供电的长时间工作场合在这个系列 中有很多个型号它们是由一些根本功能模块按不同的应用目标组合 而成MSP430系列的CPU采用16位精简指令系统,集成有16位寄 存器和常数发生器发挥了最高的代码效率它采用数字限制振荡器DCO使得从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于6 w

5、s.其中MSP430x41x 系列微限制器设计有一个16位定时器,一个比拟器,96段LCD驱动器和48个通用I/O引脚.根据这次实训的要求,方案三单片机原理复杂,掌握难度大, 方案二,价格较高,方案一已经能够满足我们的需要,且价格低廉, 经济实用,故采用方案一.2.2 发声器方案一：采用中频扬声器.一般来说,只要频率响应曲线平坦, 有效频响范围大于它在系统中担负的放声频带的宽度,阻抗与灵敏度 和低频单元一致即可.有时中音的功率容量不够,也可选择灵敏度较 高,而阻抗高于低音单元的中音,从而减少中音单元的实际输入功率. 中音单元一般有锥盆和球顶两种.只不过它的尺寸和承受功率都比高 音单元大而适合于

6、播放中音频而已.方案二：采用蜂鸣器.它的优点如下：1 .廉价；2 .声音频率可控,可以做出“多来米发索拉西的效果；3 .在一些特例中,可以和LED复用一个限制口.4 .程序限制方便.我们采用方案二,操作简单,价格适宜.3 .理论分析与计算:系统初始化后,进入按键扫描函数.当检测到按键被按下时,判 断是1到7按键还是8按键,假设是1到7按键被按下那么启动定时器 T1 ,根据音阶所对应的周期初始值数组表中的初值,输出方波信号； 当判断是第八个按键被按下时,直接调用挥着翅膀的女孩歌曲的音调 和节拍数组,启用中断循环输出.各个音阶的频率以及对应半周期如下列图所示：* 阶r->率周期1半胤阳&qu

7、ot;一 'ITJ5S 1怅曾513922251抵-644022731136.5ft< 7494M41012中誉S232Q5E中谭N5871704852中音365915177州中看$69814招716中音57/I1216638中音&做IH6568中贵71012506高音11旗95647B通过Time0的溢出中断实现单频产生.Time0的溢出中断发生 后输出引脚的电压反向,然后定时器重新装入初值.所以编程时要确 定Time0的工作模式和计数初值.这里采用工作模式1 ,定时器的初值设定通过软件重复实现.而且定时器的初值那么依据各音频频率设 置.例如：中音 Do音频是523Hz

8、 ,其周期T=l/523=1 912区s,其半周期为1912 / 2=956 s s.本设计的计时时钟周期是l w s,因此设置Time0的计数器每计956次那么中断一次,从而实现Do的音频,然后通过中断触发实现引脚电压的循环取反得到相应音频输出.4 .硬件电路与程序设计4.1 电路图：我们按键局部用AT89C51的P0 口,而该芯片的P0需接上拉电阻,一共需要八个,因此我们用9引脚的排阻代替,排阻多出来的 一个引脚接VCCTNJ-ri 曰i i一七 rI'wcffi.j.3:I1K21' 1min4r KjrL WQM'toi rxm jjMira iriri j 施

9、工下I A 由Fl,罚心 灯闻rij-Ai 汽修3 f KI岫* T. 和111n 足牛孙WJbAJJ) -JI W frADJ Y4.2 程序框图经过以上分析论证,最终我们得到如下框图5,软件程序#include <reg52.h>#include <stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit buz=P3A1;uchar keycode;uchar i,j;uinttoneh8= 0xfc43,0xfcab,0xfd09,0xfd33,0xfd81,0xfdc7,0xfe05,0x

10、fe21;ucharkeymode8= 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code Music_hzcb=0x15,0x03,0x16,0x03,0x17,0x02,0x17,0x03,0x18,0x03,0x19,0x02,0x17,0x03,0x17,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,0x19,0x02,0x18,0x03,0x17,0x03,0x18,0x02,0x10,0x03,0x16,0x03,0x17,0x02,0x1A,0x03,0x1B,0x03,0x18,0x03,0x19,0x02,

11、0x17,0x03,0x18,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,0x20,0x02,0x1F,0x03,0x21,0x03,0x20,0x03,0x1F,0x03,0x16,0x03,0x17,0x03,0x15,0x02,0x18,0x03,0x15,0x03,0x16,0x02,0x17,0x03,0x18,0x03,0x1F,0x03,0x1F,0x03,0x16,0x03,0x17,0x03,0x1F,0x03,0x1F,0x02,0x17,0x03,0x18,0x03,0x1B,0x03,0x1F,0x66,0x1F,0x03,0x1B,0x03,0x1B,0x03,

12、0x19,0x03,0x19,0x03,0x1A,0x66,0x1A,0x03,0x17,0x03,0x16,0x66,0x19,0x03,0x1F,0x03,0x21,0x03,0x20,0x03,0x1F,0x03,0x1B,0x03,0x1A,0x66,0x1A,0x03,0x1B,0x03,0x1F,0x00,0x1B,0x03,0x1B,0x03,0x17,0x03,0x15,0x17,0x18,0x03,0x17,0x04,0x19,0x03,0x15,0x03,0x17,0x04,0x18,0x04,0x1B,0x03,0x1F,0x66,0x1F,0x03,0x1B,0x03,

13、0x19,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x1A,0x03,0x1A,0x03,0x1A,0x03,0x19,0x03,0x15,0x03,0x16,0x03,0x18,0x02, 0x17,0x03, 0x15,0x03, 0x19,0x02, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x16,0x03, 0x20,0x03, 0x20,0x03,0x1F,0x66,0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x18,0x03, 0x20,0x03, 0x1F,0x66, 0x15,0x03,0x1F,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,

14、0x02, 0x17,0x03, 0x17,0x04,0x18,0x0E,0x18,0x03,0x18,0x0E,0x18,0x66,0x17,0x03,0x18,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,0x20,0x03,0x1F,0x66,0x20,0x03,0x1B,0x03,0x1F,0x66,0x19,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x15,0x03,0x17,0x04,0x18,0x04,0x1B,0x03,0x1F,0x66,0x1F,0x03,0x1B,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x19,0x03,0x1

15、8,0x02,0x20,0x02,0x1F,0x03,0x21,0x03,0x20,0x03,0x1F,0x04,0x1B,0x0E,0x15,0x03,0x1A,0x66,0x15,0x03,0x17,0x03,0x18,0x03,0x19,0x03,0x20,0x03,0x21,0x03,0x1F,0x66,0x1F,0x03,0x15,0x03,0x1A,0x66,0x1F,0x03,0x1B,0x03,0x18,0x03,0x1A,0x03,0x19,0x0D,0x1B,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1A,0x03, 0x16,0x66, 0x1F,0x0

16、3, 0x20,0x03, 0x1B,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x00,0x15,0x03,0x15,0x00,0x15,0x02,0x18,0x66,0x16,0x02,0x17,0x02, 0xff,0xff);unsigned char code Music_Code=0xf8,0x8b,0xf9,0x5b,0xfa,0x14,0xfa,0x66,/11111000,100010110xfb,0x03,0xfb,0x8f,0xfc,0x0b,0xfd,0xee;unsigned char const yinfu1314=0xf8,0x8b,0xf9,0x5b,0xfa

17、,0x14,0xfa,0x66,0xfb,0x03,0xfb,0x8f,0xfc,0x0b0xfc,0x43,0xfc,0xab,0xfd,0x08,0xfd,0x33,0xfd,0x81,0xfd,0xc7,0xfe,0x050xfb,0x21,0xfe,0x55,0xfe,0x84,0xfe,0x99,0xfe,0xc0,0xfe,0xe3,0xff,0x02;/11111000,10001011unsigned char const length=1,2,4,8,16,32,64;unsigned char sth,stl;void delay_ms(unsigned int k) /

18、12Munsigned int i0;unsigned char i,j;for(i0=0;i0<k;i0+)for(i=5;i>0;i-)for(j=97;j>0;j-);void Sys_Init()TMOD=0x10;EA=1;ET1 = 1;P1=0xff;uchar Get_Key ()(uchar i,temp;P1=0xff;temp=P1;for(i=0;i<8;i+)if(temp=keymodei)return i;)return 8;)void Play(uchar key) uchar j;if(key=7)TR1 = 1;for(j=0; Music_hzcbj!=0xff;j+)keycode=Music_hzcbj;delay_ms(10);sth=yinfu1(Music_hzcbj%100)/10-1(Music_hzcbj%1 0)-1)*2;stl=yinfu1(Music_hzcbj%100)/10-1(Music_hzcbj%10 )-1)*2+1;j+;TR0=1;delay_ms(4*500/lengthMusic_hzcbj%10);TR0=0;for (;)whil