模拟电子琴设计

1、 课程设计IV 设计说明书模拟电子琴设计学生姓名 牛浩兴 学 号 1018014070 班 级 计本102班 成 绩 指导教师 蒋璞 数学与计算机科学学院2013年 9 月 14 日 课程设计任务书2013 2014 学年第 二 学期课程设计名称： 课程设计IV10171010） 课程设计题目： 模拟电子琴设计 完 成 期 限： 自2013年9月1日至2013年9月14日共2 周一、目的任务：依据实验器材提供的功能，利用定时器产生的不同音阶频率的基本方法，使数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴键驱动喇叭发声。二、设计内容：1. 复习相关课程内容：微机原理及应用课程相关内容；汇编语言程序设

2、计的相关内容；熟悉模拟电路、数字电路的相关知识；2. 熟悉实验相关器材的主要功能。3. 在上述基础上，根据课程设计的基本要求，完成以下各项任务(反映在设计说明书中)：（1）题目要求涉及的硬件电路图及摘要说明。（2）题目的工作原理及相应描述。（3）程序流程框图。（4）程序文本输入及实验完成。指导教师： 冯永政 教研室负责人：课程设计评阅评语： 指导教师签名： 年 月 日摘 要本次设计的主要内容是用AT89S51单片机为核心控制元件，利用定时器,发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出不同的音调，利用不同的频率的组合，可构成我们想要的音乐，从而设计成一个与键盘、扬声器等

3、模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器的简易电子琴 。本系统运行稳定，硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，所开发的程序通过调试运行、仿真验证，实现了设计目标，具有一定的实用和参考价值。关键词：单片机；按键、扬声器、音阶目 录1 课题描述12问题分析和任务定义23硬件电路设计34 程序设计45电路仿真与分析106调试、测试与结果分析117总结12参考文献131 课题描述一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们所想要的音乐了，对于单片机，可以利用定时器,发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波

4、后,就会发出不同的音调，利用不同的频率的组合，从而设计成一个与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器的简易电子琴 。本次设计主要应用AT89C51单片机为核心控制元件,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，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，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，实现用户自编歌曲。2问题分析和任务定义 本次设计主要通过对AT89C51的基本认识，利用定时器,发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出不同的音调，利用不同的频率的组合，从而设

5、计成一个与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器的简易电子琴。在操作过程中应满足以下要求： (1)电子琴设有16个按键，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； (2)利用定时器,可以发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，可以发出不同的音调； (3)使数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴键，按下数字键发出相应的音调，PB0作为定时器门控信号，OUT1发出音频信号，驱动喇叭。(4)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，实现用户自编歌曲；该系统在使用过程中，应该

6、实现以下基本功能： (1)按要求连接电路图，当按下数字键1、2、3、4、5、6、7时可以发出相应的音调； (2)通过不同的数字键组合，可以自编曲目； (3)利用protues仿真软件，装载程序，实现对电子琴的仿真。3硬件电路设计 电子琴设计硬件电路图，如图3.1所示：图3.1 电子琴设计硬件电路图 4 程序设计4.1 程序流程图 (1)主程序流程图 本次课程设计实现了一个以AT89C51单片机为核心控制元件,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，通过按键，实现用户自编曲目的简易电子琴。主程序流程图如图4.1所示：图4.1 电子琴设计主程序流程图(2)音频脉冲产生程序流程图要产生音频脉冲，只要

7、算出某一音频半周期的时间然后利用T0定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相，就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。音频脉冲产生程序流程图如图4.2所示：图4.2 音频脉冲产生程序流程图4.2 程序代码CODE SEGMENT ;DZQ.ASM ASSUME CS:CODE,DS:CODECONTROL EQU 43hCOUNT0 EQU 40hCOUNT1 EQU 41hCOUNT2 EQU 42hIOCONPT EQU 0FF2BHIOBPT EQU 0FF29HIOAPT EQU 0FF28HPA EQU 0FF21H ;字位口PBEQU 0FF22H ;

8、字形口PC EQU 0FF23H ;键入口ORG 18F0HSTART: JMP START0BUF DB ?,?,?,?,?,?KZ DB ?LTIMEDB?LKEY DB ?ZP DW ?DATA1:DB 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h DB 86h,8eh,0FFH,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH,0F1HDATA3:DW 2273, 2024, 1805, 1704 DW 1517, 1353, 1205, 1136START0: MOV AX,CSMO

9、V DS,AXCALL BUF1 MOV AL,88H MOV DX,IOCONPT OUT DX,AL MOV DX,IOBPT MOV AL,00 OUT DX,AL MOV ZP,OFFSET BUFREDIKEY:CALL DISPKEY CMP KZ,09h JNC REDIKEY CMP KZ,01h JC REDIKEY MOV BX,ZP MOV AL,KZ MOV BX,AL CMP BX,OFFSET BUF+5 JZ ZP1 INC BX MOV ZP,BX JMP OUTTONEZP1: MOV ZP,OFFSET BUFOUTTONE:MOV DX,IOBPT MOV

10、 AL,0FFH OUT DX,AL MOV AL,KZ MOV AH,00h DEC AX SHL AX,1 MOV BX,OFFSET DATA3 ADD BX,AX MOV AX,BX CALL T8253 MOV CX,20hCON1:PUSH CX CALL DISP POP CX LOOP CON1 MOV DX,IOBPT MOV AL,00 OUT DX,AL JMP REDIKEY T8253:PUSH AX MOV AL, 76h ; 计数器1, 16位二进制,方式3。 MOV DX, CONTROL OUT DX, AL POP AX MOV DX, COUNT1 OUT

11、 DX, AL MOV AL, AH OUT DX, AL RET;-DISPKEY:CALL DISP CALL KEY MOV AH,AL ;NEWKEY MOV BL,LTIME ;LTIME MOV BH,lKEY ;lKEY MOV AL,01h MOV DX,0FF21H OUT DX,AL CMP AH,BH MOV BH,AH ;BH=NEWKEY MOV AH,BL ;AL=TIME JZ DISK4 MOV BL,88h MOV AH,88hDISK4: DEC AH CMP AH,82h JZ DISK6 CMP AH,0eh JZ DISK6 CMP AH,00h JZ

12、 DISK4 MOV AH,20h DEC BL JMP DISK7DISK4:MOV AH,0fhDISK6:MOV BL,AH MOV AH,BHDISK7:MOV LTIME,BL MOV lKEY,BH MOV KZ,BH MOV AL,AH RETKEY:MOV AL,0FFH MOV DX,0ff22h OUT DX,AL MOV BL,00h MOV AH,0feh MOV CX,08hKEY1:MOV AL,AH MOV DX,0FF21H OUT DX,AL ROL AL,01h MOV AH,AL NOP NOP NOP NOP NOP NOP MOV DX,0ff23h

13、IN AL,DX NOT AL NOP NOP AND AL,0fh JNZ KEY2 INC BL LOOP KEY1 JMP NKEYKEY2:TEST AL,01h JE KEY3 MOV AL,00h JMP KEY6KEY3:TEST AL,02h JE KEY4 MOV AL,08h JMP KEY6KEY4: TEST AL,04h JE KEY5 MOV AL,10h JMP KEY6KEY5:TEST AL,08h JE NKEY MOV AL,18hKEY6:ADD AL,BL CMP AL,10h JNC FKEY MOV BL,AL MOV BH,0h MOV SI,O

14、FFSET DATA2 MOV AL,BX+SI RETNKEY: MOV AL,20hFKEY:RETDATA2: DB 07h,04h,08h,05h,09h,06h,0AH,0BH DB 01h,00h,02h,0fh,03h,0eh,0ch,0dhDISP: MOV AL,0FFH ;00H MOV DX,PA OUT DX,AL MOV CL,0DFH ;20H ;显示子程序 ,5ms MOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV AL,BX MOV AH,00H PUSH BX MOV BX,OFFSET DATA1 ADD BX,AX MOV AL,BX POP BX M

15、OV DX,PB OUT DX,AL MOV AL,CL MOV DX,PA OUT DX,AL PUSH CXDIS2: MOV CX,0a0H LOOP $ POP CX CMP CL,0FEH JZ LX1 INC BX ROR CL,1 JMP DIS1LX1: MOV AL,0FFH MOV DX,PB OUT DX,AL RETBUF1: MOV BUF,11H MOV BUF+1,10H MOV BUF+2,10H MOV BUF+3,10H MOV BUF+4,10H MOV BUF+5,10H RETCODE ENDS END START 5电路仿真与分析5.1 仿真软件电路

16、仿真中采用仿真软件。该软件简单易用，容易上手，元器件较为齐全，仿真稳定，功能强大，故采用了此仿真软件。 5.2仿真过程仿真电路图如图5.1所示：图5.1 电子琴设计仿真电路图 6调试、测试与结果分析6.1调试与测试根据电子琴设计原理，可以按照以下步骤来完成：(1)根据所设计电路图按照以下步骤连接电路：8253的CLK1接分频输出端T2；GATE1接PB0；OUT1接VIN；8MT；JP5V（ON）； 在P.态，按SCAL键，输入18F0，按EXEC键，显P.，按1、27键，依次发出1、27音调声。(2)装载程序，编译并运行。6.2结果分析 通过按照设计的电路图连接电路，装载、编译并运行程序，可

17、以实现通过键盘，选择不同的按键组合，实现电子琴的基本功能，用户可自编曲目。7总结 微型计算机的出现和大量使用将人类社会带入一个新的时代，单片微型计算机(简称单片机)在其中扮演着十分重要的角色。虽然它没有常见的PC那样大的体积和重量，不会在办公桌或控制台上占据一个显要的位置，但它就像小小的螺丝钉一样，镶嵌在人们工作、生活中需要计算、控制、测量等智能活动的各个角落。单片机以其体积小、可靠性高、控制功能强、使用方便、性能价格比高、容易产品化等特点，在智能仪表、机电一体化、实时控制、分布式多机系统、家用电器等各个领域得到了广泛应用，对各个行业的技术改造和产品的更新换代起着重要的推动作用，对人们生活质量的提高产生了深刻的影响。这次课程设计主要通过对AT89C51的基本认识，利用定时器发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出不同的音调，利用不同的频率的组合，从而设计成一个与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器的简易电子琴。在这次课程设计过程中，不仅将以前学习到的微机原理和单片机相关知识得到了巩固和进一步的提高，而且对汇编语言有了更好的理解和掌握，虽然过程中碰到了很多的问题，但是通过查阅相关书籍、资料，特别是老师的细心教导，不仅给了我思路上的开阔，而且使我认识到自己的不足之处，最终完成了本次课程设计。通过这次课程设