单片机课程设计简易电子琴设计

1、1 任务及要求设计一个51单片机系统，实现简易电子琴操作的电路。要求:1.设计51单片机最小系统； 2.设置至少10个按键，能发出do re mi fa sol la si do; 能播放示范曲； 3.能够调节低音、高音和中音。2设计方案1.定时/计数器的设计和状态字定义：若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用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。利用at89c51的内部定时器使其工作计数器模式（mode1）下，改变计数值th0及tl0以产生不同频率的方法产生不同音

2、阶，例如，频率为523hz，其周期t1/5231912s，因此只要令计数器计时956s/1s956，每计数956次时将i/o反相，就可得到中音do（523hz）。计数脉冲值与频率的关系式是：nfi2fr，式中，n是计数值；fi是机器频率（晶体振荡器为12mhz时，其频率为1mhz）；fr是想要产生的频率。其计数初值t的求法如下：t65536n65536fi2fr例如：设k65536，fi1mhz，求中音do（261hz）。t65536n65536fi2fr6553610000002fr65536500000/fr，中音do的t65536500000/52364580。单片机12mhz晶振，中音

3、符与计数t0相关的计数值如表所示：音符频率（hz）简谱码（t值）音符频率（hz）简谱码（t值）低1do26263628# 4 fa#74064860#1do#27763731中 5 so78464898低2re29463835# 5 so#83164934#2 re#31163928中 6 la88064968低 3 m33064021# 693264994低 4 fa34964103中 7 si98865030# 4 fa#37064185高 1 do104665058低 5 so39264260# 1 do#110965085# 5 so#41564331高 2 re117565110低

4、6 la44064400# 2 re#124565134# 646664463高 3 m131865157低 7 si49464524高 4 fa139765178中 1 do52364580# 4 fa#148065198# 1 do#55464633高 5 so156865217中 2 re58764684# 5 so#166165235# 2 re#62264732高 6 la176065252中 3 m65964777# 6186565268中 4 fa69864820高 7 si196765283采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应

5、的数据：低音019之间，中音在2039之间，高音在4059之间用单片机播放音乐，或者弹奏电子琴，实际上是按照特定的频率，输出一连串的方波。为了输出合适的方波，首先应该知道音符与频率的关系。2.音名从常见的电子琴的键盘谈起。主要分成低音、中音和高音三个区域，每个区域都有12个琴键。其中的白键，简谱音符标为1、2、3、4、5、6、7，大家一般都读成哆、来、咪、发、嗦、拉、西。按键1345678音符134567i频率值52466069878488098810483.音调数据表单片机发出不同频率的方波，人听起来，就是不同的音调。上表中的频率数值，有些过多，去掉不常用的黑键频率，只是把白键对应的数据存放

6、在单片机中，即可满足绝大部分的应用需求。定义音调数据表的程序如下： dw 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524 ;64580,低音区:1 2 3 4 5 6 7 dw 64580,64671,64777,64820,64898,64968,65030 65058中音区:1 2 3 4 5 6 7 dw 65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283 65312高音区:1 2 3 4 5 6 7把这个数据表，放在程序中，需要播音的时候，就从表中取出一个数据送到定时器，当定时器溢出中断的时候，再对输出引脚取反，那么，

7、在扬声器中，即可听到上表中频率的声音。音乐的音拍，一个节拍为单位（c调）曲调值delay 曲调值delay调4/4125ms 调4/462ms调3/4187ms 调3/494ms调2/4250ms 调2/4125ms三设计电路图1.晶振部分本次采用12mhz晶振，机器周期为1us，连接两个30pf的电容，连接到的xatl1，上面，连接电路图如下：音频输出本次只是简单的使用一个蜂鸣器连接到at89c51的p1.0口上3.高。中。低及音乐播放键：检测高中低是否按下，来跳转到音阶键上输出不同频率的音阶音，检测播放是否按下，跳转到示范曲目播放4. at89c51 at89c51是一种带4k字节闪烁可编

8、程可擦除只读存储器（fperomfalsh programmable 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1000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，。at89c单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 1主要特性：与mcs-51 兼容

9、 4k字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0hz-24hz三级程序存储器锁定128*8位内部ram32可编程i/o线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 5.音阶键部分6.设计电路总体图样 4、 设计流程图1.音阶键识别5、程序清单keybuf equ 30h sth0 equ 31h stl0 equ 32h dely equ 33h num equ 34h org 0000h ajmp main ;跳转到主函数 org 000bh ljmp int_t0 ;音乐输出口 org 0040hmai

10、n: mov tmod,#01h ;写出计时器控制字，t0方式计时 setb ea ;开中断总开关 setb et0 ;允许t0中断 mov num,#01h；;num置1 mov r1,#00htest: ;低音检测 anl th0,#00h ;高位清零 anl tl0,#00h ;低位清零 mov a,p2 ;p2进入 cjne a,#0feh,test1 ;检测p2.0口低音键是否按下 mov dptr,#table1 ;低音键按下，进入低音表地址 ajmp wait ;跳转到音阶检测test1: ;中音检测 cjne a,#0fdh,test2 ;检测p2.0中音键是否按下 mov d

11、ptr,#table2 ;中音键按下，进入中音表地址 ajmp wait test2: ;高音检测 cjne a,#0fbh,test3 ;检测p2.0口高音键是否按下 mov dptr,#table3 ;高音键按下，进入高音表地址 ajmp wait test3: ;音乐播放检测 cjne a,#0f7h,test4 ;检测音乐播放键是否按下 若有按下则转至exit lcall delay10ms ;软件延时消抖 mov a,p2 cjne a,#0f7h,test4 ;检测播放键是否再次按下 mov a,num cjne a,#01h,exit ;检测高低中是否再次按下 mov num,#

12、00h mov dptr,#table4 ;进入音乐播放表 ajmp wait1 ;跳转至音乐播放入口 exit:clr tr0 ;计数器停止，音乐播放结束 mov r1,#00h ;清零 mov num,#01htest4: mov a,numcjne a,#01h,wait2 ljmp test ;跳转至test重新检测wait2:ljmp wait1 ;跳转至音乐播放入口wait: clr tr0 mov num,#01hscan1:mov p3,#0f0h;音阶按键检测程序入口clr tr0mov a,p3;anl a,#0f0hcjne a,#0f0h,tee1ajmp test ;

13、跳转至test重新检测tee1:lcall delay10ms ;软件延时消抖cjne a,#0f0h,tee2ajmp testtee2:mov a,#0fehscan2:mov p3,amov a,p3mov b,aanl a,#0f0hcjne a,#0f0h,carrymov a,brl acjne a,#0bfh,scan2ljmp scan1carry: anl b,#0fh ;键值处理orl a,bcjne a,#0eeh,key1 ;检测音符键1是否按下mov keybuf,#00h ;赋予键值ljmp wai ;调至按键处理程序key1:cjne a,#0edh,key2 ;

14、检测音符键2是否按下mov keybuf,#02h ;赋予键值 ljmp wai ;调至按键处理程序 key2: cjne a,#0ebh,key3 ;检测音符键3是否按下mov keybuf,#04h ;赋予键值ljmp wai ;调至按键处理程序 key3: cjne a,#0e7h,key4 ;检测音符键4是否按下mov keybuf,#06h ;赋予键值ljmp wai ;调至按键处理程序key4:cjne a,#0deh,key5 ;检测音符键5是否按下mov keybuf,#08h ;赋予键值ljmp wai ;调至按键处理程序key5:cjne a,#0ddh,key6 ;检测音

15、符键5是否按下mov keybuf,#0ah ;赋予键值ljmp wai ;调至按键处理程序key6: cjne a,#0dbh,key7 ;检测音符键6是否按下mov keybuf,#0ch ;赋予键值ljmp wai ;调至按键处理程序key7:cjne a,#0d7h,scan1 mov keybuf,#0eh ;赋予键值 ljmp wai ;调至按键处理程序 wai:mov a,keybuf ;按键处理程序入口movc a,a+dptrmov sth0 , ainc keybufmov a,keybufmovc a,a+dptrmov stl0, amov th0,sth0mov tl

16、0,stl0setb tr0lcall delay100msljmp scan1wait1:cjne r1,#00h,loop ;播放音乐程序入口loop:mov a,r1 movc a,a+dptr mov sth0,a inc r1 mov a,r1 movc a,a+dptr cjne a,#0feh,next1 mov r1,#00h ljmp loopnext1:mov stl0,ainc r1 mov a,r1 movc a,a+dptr mov dely,a mov th0,sth0 mov tl0,stl0 setb tr0 next2: ljmp delay187ms ;节拍

17、延时控制next3: djnz dely,next2 inc r1 ljmp testnokey:ljmp test ;重新检测delay10ms: mov r6,#10 ;10ms延时 d1:mov r7,#248 djnz r7,$ djnz r6,d1 ret ;子程序返回delay100ms: mov r5,#06eh;100ms延时 dl0:mov r4,#0cfh djnz r4,$ djnz r5,dl0 ret;子程序返回delay187ms: mov r3,#187 ;187ms延时 ，用于节拍控制 dl1:mov r2,#248 djnz r2,$ djnz r3,dl1

18、ljmp next3int_t0:mov th0,sth0;高8为输入 mov tl0,stl0;低8位输入 cpl p1.0;音乐输出口启用 reti;中断返回table1:db 0f8h,094h, 0f9h,05ch, 0fah,01ah, 0fah,06ah;低音调表值 db 0fbh,00h, 0fbh,08ch, 0fch,0eh, 0fch,044h; table2:db 0fch,04ah, 0fch,0aeh, 0fdh,008h, 0fdh,030h;中音调表值 db 0fdh,080h, 0fdh,0c6h, 0feh,02h, 0feh,022h; table3:db

19、0feh,02ah, 0feh,05ch, 0feh,084h, 0feh,098h;高音调表值 db 0feh,0c0h, 0feh,0e8h, 0ffh,006h, 0ffh,029h;table4:db 0fdh,80h,03h, 0fdh,80h,01h;生日快乐歌 db 0fdh,0c6h,04h, 0fdh,80h,04h db 0feh,2ah,04h, 0feh,02h,04h db 00h,00h,04h db 0fdh,80h,03h, 0fdh,80h,01h db 0fdh,0c6h,04h, 0fdh,80h,04h db 0feh,5ch,04h, 0feh,2ah

20、,04h db 00h,00h,04h db 0fdh,80h,03h, 0fdh,80h,01h; db 0feh,0c0h,04h, 0feh,84h,04h; db 0fdh,0c6h,04h, 0feh,80h,04h db 0fdh,0c6h,04h db 0feh,98h,03h, 0feh,98h,01h db 0feh,84h,04h, 0feh,2ah,04h db 0feh,5ch,04h, 0feh,2ah,04h db 00h,00h,04h db 0feh,0feh en6、 心得体会本次单片机课程设计，本身题目并没有多大难度，但对初学者得我来说还是有些小困难，但经过理论知识的进一步学习，查阅了大量资料之后，了解了设计思路，在参考了网上的一些程序及类似作品之后，仍将它安老师要求做了出来，中间花费了很大功夫，对程序及电路图做了多次修改，终于，一份还算令自己满意的完成品诞生了！本次简易单片机设计，要求是能发出八个音阶声