《音乐演奏器设计》PPT课件.ppt

1、项目导读,项目小结,任务1 音乐门铃,任务2 音乐演奏器设计,项目四 音乐演奏器设计,知识分布网络,项目四 音乐演奏器设计,项目四 音乐演奏器设计,定时或延时功能实现的一般方法： 1.软件定时：程序 2.不可编程的硬件定时：时基电路555， 外接定时部件-电阻和电容 3.可编程的定时器,任务1 音乐门铃,循环程序设计,1S延时程序,程序： void delay1s()/子函数体 uint i,j; /定义局部变量 for(i=1000;i0;i-) /i=1000,即延时约1000ms=1s for(j=110;j0;j-); ,任务1 音乐门铃,1、定时器0和定时器1,（1）定时/计数器的组

2、成框图,图4-1 8051定时器/计数器逻辑结构图,任务1 音乐门铃,由图4-1可知，8051单片机定时器/计数器由定时器0（T0）、定时器1（T1）、定时器方式寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON组成 。,16位的加1计数器（高8位、低8位）T0、T1 TMOD-定时/计数器方式寄存器，工作方式设置； TCON-定时/计数器控制寄存器，启动、停止及设置溢出标志。,任务1 音乐门铃,（2）定时/计数器的工作原理,由TMOD中的控制位（CT）来决定T0和T1是工作在定时器方式还是计数器方式。,定时功能-计数脉冲信号:内部振荡电路经12分频后输出的脉冲进行加1计数。计数频率是振荡频率的1/12

3、 fc=1/12*fosc。,2. 计数功能-计数脉冲信号：来自外部输入引脚-(T0为P3.4，T1为P3.5）的负跳变信号进行加1计数 fc=1/24*fosc 。,任务1 音乐门铃的分析与仿真,（3）定时/计数器的方式寄存器和控制寄存器,1)定时/计数器控制寄存器TCON（88H）,中断请求标志,触发方式选择,启动定时/计数器,0 低电平1 下降沿,0 停止 1 启动,任务1 音乐门铃,2)工作方式控制寄存器TMOD（89H）,T1控制,T0控制,GATE 门控位。 GATE = 0 启动由TR0（或TR1）一位控制； GATE = 1 启动受 TR0和/INT0 （或TR1和 /INT1

4、 ）两位控制。,C/T 外部计数器 / 定时器方式选择位 C/T = 0 定时方式； C /T = 1 计数方式。,M1 M0 工作模式选择位（编程可决定四种工作模式）。,任务1 音乐门铃的分析与仿真,表4-1 定时器方式选择,任务1 音乐门铃,（1） 方式013位方式,13位计数器,中断,TCON,定时时间：t=（213-定时器初值）12/fosc (s),2、定时器计数器的工作方式,任务1 音乐门铃,（2） 方式116位方式,定时时间：t=（216-定时器初值）12/fosc （s）,任务1 音乐门铃,（3） 方式28位自动装入时间常数方式,中断,定时时间：t=（28-定时器初值）12/f

5、osc （s）,任务1 音乐门铃,（4） 方式32个8位计数器方式,仅T0可以工作在方式3此时T0分成2个独立的计数器TL0和TH0 ：前者用原来T0的控制信号（TR0、TF0），后者用原来T1的控制信号（TR1、TF1）。,(P3.4),(P3.2),定时/计数器,固定为定时器,任务1 音乐门铃,二者的定时时间分别是：,TL0：t=（28-TL0初值）12/fosc （s）,TH0：t=（28-TH0初值）12/fosc （s）,此时定时器T1仍然可设置成方式0、1或2，但TR1和TF1被定时器T0占用，一般用作串行口波特率发生器或不需要中断的场合。,任务1 音乐门铃,例4-1 假设晶振频率

6、是12MHz，用定时器1方式0实现1s的延时。 解： 因方式0采用13位计数器,其最大定时时间为： 2131s =81921s = 8.192ms，因此，可选择定时时间为5ms，再循环200次。,1、 （213-X）12/12=5103 X=8192-5000 =3192=0110 0011 11000 B （TH1）= 63H （TL1）=18H 2、TMOD：0000 0000-00H,任务1 音乐门铃,可编得1s延时子程序如下：,void delay1s()/1s延时函数-定时器5ms，循环200次 uchar i; /设置为字符型变量 TMOD=0 x00;/T0为工作方式0-M1M0

7、=00 for(i=0;i0 xc8;i+) /循环200次 TH1=(8192-5000)/32; /延时50ms的初值6318H TL1=(8192-5000)%32; TR1=1; /启动T1 while(!TF1); /TF1由0变为1，定时时间到 TF1=0; /50ms定时时间到,将TF1清零 ,任务1 音乐门铃,编程练习:定时50ms,循环20次-定时器T1方式1方式1: 65.536ms,DELAY：MOV R3 , #14H ；（20） MOV TMOD ，#10H ；设T1工作于方式1定时 MOV TL1 ，#0B0H ；装入计数值低8位 MOV TH1 ，#3CH ；装入

8、计数值高8位 SETB TR1 ；启动定时器 LP1:JBC TF1 , LP2 ;查询计数溢出 SJMP LP1 LP2: MOV TL1 ，#0B0H ；重装初值 MOV TH1 ，#3CH DJNZ R3, LP1 RET,定时时间：t=（216-定时器初值）12/fosc （s）,可编得1s延时子程序如下：,void delay1s() /1s延时函数-定时器50ms，循环20次 uchar i; /设置为字符型变量 TMOD=0 x10;/T1为工作方式1-M1M0=10 for(i=0;i0 x14;i+)/循环20次 TH1=(65536-50000)/256; /延时50ms的

9、初值-3CB0H TL1=(65536-50000)%256; TR1=1; while(!TF1); /TF1由0变为1，定时时间到 TF1=0;/查询方式时，TF*必须由软件清零 ,任务1 音乐门铃,例4-2 假设晶振频率是12MHz，用定时器1方式2实现1s延时。 解：因为方式2是8位计数器，其最大定时时间为：2561s = 256s，为实现1s延时，可选择定时时间为250s，再循环4000次。,1、 （28-X）12/12=250 X=256-250 =6=0000 0110 B （TH1）= 06H （TL1）=06H 2、TMOD：0010 0000-20H,任务1 音乐门铃,可编

10、得1s延时子程序如下：,void delay1s() /1s延时函数-定时器250us，循环4000次 uint i; /设置为整型变量，范围为0-65535 TMOD=0 x20; /T1为工作方式2-M1M0=10 TH1=6; /延时250us的初值-6 TL1=6; /放在for循环之外 for(i=0;i4000;i+) /循环4000次 TR1=1; /启动T1 while(!TF1); /TF1由0变为1，定时时间到 TF1=0; /250us定时时间到,将TF1清零 ,任务1 音乐门铃,1. 方式013位方式,定时器使用时定时时间：,t=（213-定时器初值）12/fosc (

11、s),2. 方式116位方式,t=（216-定时器初值）12/fosc (s),3. 方式28位自动装入时间常数方式,t=（28-定时器初值）12/fosc (s),4. 方式32个8位计数器方式,TL0：t=（28-TL0初值）12/fosc （s）,TH0：t=（28-TL1初值）12/fosc （s）,总 结,任务1 音乐门铃,例：在P3.0上产生周期为10ms的方波，设fosc= 12MHz.（要求分别以查询方式和中断方式设计程序-T0方式1）,3、定时器计数器的编程和应用,定时时间：t=（216-定时器初值）12/fosc （s） 1、 （216-X）12/12=5103 X=605

12、36=1110 1100 0111 1000B （TH0）= 0ECH （TL0）=78H 2、TMOD：0000 0001 -01H,任务1 音乐门铃,/*- 定时器中断子程序 -*/ void Timer0(void) interrupt 1 using 1 TH0=(65536-5000)/256; /重新赋值 12M晶振计算，指令周期1uS， TL0=(65536-5000)%256; /10mS方波半个周期5000uS，即定时5000次 /溢出然后输出端取反 OUT=OUT; /用示波器可看到方波输出 ,任务1 音乐门铃,/*- 名称：定时器0 内容：通过定时产生10mS方波-方式1

13、、中断方式 -*/ #include /包含头文件 sbit OUT=P30; /定义OUT输出端口 /*- 主程序 -*/ main() TMOD = 0 x01; /使用模式1，16位定时器， EA=1; /总中断打开 ET0=1; /定时器中断打开 TR0=1; /定时器开关打开 while(1); ,任务1 音乐门铃,编程方法,计算计数器的计数初值: 编程时将计数初值送THi、 TLi(i=0或i=1)；,可编程器件T0、T1在使用前需要进行初始化：,确定TMOD控制字：编程时将控制字送TMOD；, （如果使用中断方式）开中断: 编程时置位EA、ETi （如果使用查询方式）观察TFi,

14、 TRi位置位控制定时器的启动和停止。,任务1 音乐门铃,1. 方式013位方式,计数器使用时：,定时器初值= 213-计数值,2. 方式116位方式,3. 方式2、38位方式,定时器初值= 216-计数值,定时器初值= 28-计数值,任务1 音乐门铃,1、声音的产生 声音是由物体振动产生的，振动的频率不同，发出的声音也就不同，有规律的振动发出的声音叫“乐音”。乐谱中的每一个音符都与某一特定频率相对应。 利用定时器/计数器工作在16位定时(方式1)，通过改变THi、TLi的值，就可以产生不同频率的方波。2、原理： 通过控制定时器来产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音节的声音，再利用延迟来控制

15、发音时间的长短，即可控制音调中的节拍。 单片机的晶振频率为12MHz，乐谱中的音符、频率及定时常数的关系如下： 式中f为音符对应的频率；ti为内部计时一半所用的时间(即半个周期),返回,知识拓展：定时器发声原理,方式1 ：(216-X)*12/12=956us X=64580-FC44H (TL0=44H TH0=0FCH),中音DO:T=(1/523) =1.912ms 方波： 1.912ms /2=0.956ms=956us定时器定时时间（半个周期）,表1 乐曲中的音符、频率及定时常数三者之间的关系（ fosc=12MHz ）,定时器发声原理,各节拍与时间的设定如表所示,定时器发声原理,1

16、、键盘工作原理,（1）按键的分类,1）按键按照结构原理可分为两类: 触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等； 无触点开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。 前者造价低，后者寿命长。目前，单片机系统中最常见的是触点式开关按键。 2）按键按照接口原理可分为: 编码键盘。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别。 非编码键盘。非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。,任务2 音乐演奏器,任务二 音乐演奏器的设计与实现,（2）键输入原理,1） 键盘接口的基本功能 键扫描：监测有无键按下。 判别是否有键按下的方式有中断方式和查询方式两种： 中断方式：当键按下时，就向CPU发出中断请求。CPU响

17、应后，对键盘扫描，进行识别，取出键值，作相应处理。 查询方式：每隔一定时间，CPU扫描键盘一次，查询有无键按下。若有键按下，则再查键值，作相应处理。 去抖动： 一个电压信号通过机械触点的开/关过程中，由于机械触点的弹性作用，在开关瞬间均有抖动过程，会出现一系列的负脉冲，,图4-2 机械触点的开/关过程,任务二 音乐演奏器的设计与实现,a）硬件去抖 硬件消抖可以采用R-S触发器或单稳电路构成去抖电路，分别如图4-18所示。 硬件消抖因为要增加硬件开销， 造成电路复杂，除了在数字电路里使用外，在单片机系统中不太采用。 b）软件去抖 在检测到有键按下时，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键是否保

18、持闭合状态。另外一种方法是连续判断按键所在线路的电平，如果连续100次（甚至更多）都出现低电平（一般按键都是低电平表示按下），就认为按键已经稳定，可以进行识别，这是企业实际开发产品中常用的方法。,图4-3 硬件去抖电路,任务二 音乐演奏器的设计与实现, 键识别：确定是哪一个键按下，取出键值。 每一个按键都要确定一个键值，以便实现按键功能的转移。散转指令就是要根据这个键值来转移。 其它可靠的逻辑处理办法： 一次锁定：不管一次按键的时间有多长，仅作一次处理。 2） 键输入操作的基本框图,图4-4 键输入框图,设计方案,选用AT89C51单片机芯片、时钟电路、复位电路、电源和按键和一个扬声器构成门铃电路控制的最小系统 。,并 行 接 口,AT89C51 单片机,电源,时钟电路,复位电路,扬声器,图4-5 系统方案设计框图,按键,任务1 音乐门铃,任务