单片机课程设计电子音调发生器

1、单片机课程设计实验报告电子音调发生器姓名：日期：2009年 6 月 29 日星期一目录（一）实验目的.错误 !未定义书签。（二）设计任务及要求.错误 !未定义书签。（三）工作原理及设计思路.错误 !未定义书签。（四）实现功能设计.错误 !未定义书签。（五）软件设计.错误 !未定义书签。（六）电路设计.错误 !未定义书签。（七）调试.错误 !未定义书签。（八）实验体会错误 !未定义书签。（一）实验目的1了解计算机发声原理。2 熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。（二）设计任务及要求利用实验平台上的开关 k0-k7 和蜂鸣器设计电子音调发生器，要求：1利用实验平台上开关 k0-k7 进行

2、音调选择， 即拨动不同的开关产生不同的音调，依次拨动 K0K7，蜂鸣器发出 1234567i 八个音调。2编写 2支歌曲，并可进行选择播放。（三）工作原理及设计思路音节由不同频率的方波产生， 音节与频率的关系如表 1 所示。要产生音频方波，只要算出某一音频的周期（ 1/ 频率），然后将此周期除以 2，即为半周期的时间。利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出方波的 I/0 反相，然后重复计时此半周期时间再对 I/O 反相，就可在 I/O 脚得到此频率的方波。 在 ZKS-03 实验仪上，产生方波的 I/O 脚选用，通过跳线选择器 JP1 将单片机的与蜂鸣器的驱动电路相连。 这样输出不同

3、频率的方波， 蜂鸣器便会发出不同的声音。另外，音乐的节拍是由延时实现的，如果 1 拍为秒， 1/4 拍是秒。只要设定延时时间，就可求得节拍的时间。 延时作为基本延时时间， 节拍值只能是它的整数倍，每个音节相应的定时器初值X 可按下法计算：（ 1/2 ） *(1/f)=(12/fose)*(216-x) 即 x=216-(fose/24f)其中 f: 音调频率，当晶振 fose= 时，音节“ 1”相应的定时器初值为 x, 则可得x=63777D=F921H其它的可同样求得。表 1频率（ Hz）X(HEX)音调1262F9212294F9E13330FA8C4349FAD85392FB686440

4、FBE97494FC5Bi523FC8F（四）实现功能设计实现两个主要功能： 电子琴与音乐播放； 一个辅助功能： 在液晶上显示相关信息。1、电子琴： 4*4 的矩阵 16 个按键，按键 0 实现两个功能的切换，其余按键分别发出音调低音 5、 6、 7，中音 1、 2、 3、 4、 5、 6、7，高音 1、2、3、4、5。发音的同时在液晶显示屏上显示出对应的音调。2、音乐播放：按键0 实现两个功能的切换，按键1 实现播放类型选择（单曲循环播放、所有循环播放） ，其余按键分别对应一首歌。目前已经有9 首歌。播放的同时，在液晶上显示出歌名。（五）软件设计根据要实现的功能，流程图如下：开始系统初始化功

5、能选择音乐#include <>#include <>#define nop _nop_()#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define PAI_BASE 15#define MUSIC_NUM 9#define SCAN_CYCLE 500#define BEEP P3_3/*液晶显示相关变量 */sbit LCD_RS = P27;sbit LCD_RW = P26;sbit LCD_EN = P25;static uchar th0_f; 0c0f0c0F0F.Record();."

6、;);break;case 2:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("6.");Record();break;case 3:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("7.");Record();break;case 4:disptime

7、_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("1");Record();break;case 5:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("2");Record();break;case 6:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqk

8、ey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("3");Record();break;case 7:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("4");Record();break;case 8:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreq

9、key-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("5");Record();break;case 9:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string("6");Record();break;case 10:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_ini

10、t();lcd_string("7");Record();break;case 11:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string(".1");Record();break;case 12:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string(".2

11、");Record();break;case 13:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string(".3");Record();break;case 14:disptime_flag=0;th0_f=c_musicFreqkey-1/256;tl0_f=c_musicFreqkey-1%256;TR0 = 1;lcd_init();lcd_string(".4");Record();break

12、;case 15:disptime_flag=0;P2_4=0;lcd_init();Record_flag+;if(Record_flag=1)Record_counter=0;Record_time=0;lcd_string("Record ");else if(Record_flag=2)lcd_init();lcd_string(" Record play ");Record_music+Record_counter=0x00;Music_flag=1;Rplay_flag=1;TH0=0;TL0=0;TR0=0;while(key=keysca

13、n()!=15);else if (Record_flag=3)lcd_init();lcd_string("Electone ");Music_flag=0;Rplay_flag=0;Record_flag=0;Freq_flag=1;break;case 16:P3_3=0;TR0=0;Record();break;if(key=0) P3_3=0;break;void Music(void)P2_4=0;Freq_flag=1;lcd_init();disptime_flag=1;lcd_string("Music");Music_flag=0;k

14、ey=16;delay(10);s_musicCounter=10;s_tableCounter=0;TR0=0;P3_3=0;while(1)if(s_musicCounter=1)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving(" Happy Birthday ");/ lcd_string(" Happy Birthday ");else if(s_musicCounter=2)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving(" T

15、wo Butterflies ");else if(s_musicCounter=3)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving("Mouse Loves Rice ");else if(s_musicCounter=4)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving(" Awakening ");else if(s_musicCounter=5)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_

16、moving(" dae jang geum ");else if(s_musicCounter=6)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving("walking on Road of Life ");else if(s_musicCounter=7)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving("Most romantic thing");else if(s_musicCounter=8)Music_flag=1;dis

17、ptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving("After 1000 years");else if(s_musicCounter=9)Music_flag=1;disptime_flag=0;lcd_init();lcd_moving("Lonely life");else if(key>10) TR0=0;P3_3=0; while(key2=(key=keyscan() nop;TR0=1;key2=key;if(key=0)P3_3=0;Freq_flag=0;Music_flag=0;K0_flag=0;TR0=0

18、;break;else if(key=1)musicAutoFlag=musicAutoFlag;if(musicAutoFlag=1) P2_4=1;else P2_4=0;else if(key=15) disptime();else if(key>9&&key<15) nop;elses_musicCounter=key-1;s_tableCounter=0;void main(void)/*主程序入口 */IE=0;P0=0xff;P2=0xff;/*初始化 T*/TMOD=0x11;/*Timer0 、Timer1 工作在案 MODE1,16位定时器 */

19、TH1=(65536-10000)/256;/* 设定 Timer1 每 10ms中断一次 */TL1=(65536-10000)%256;TR1=1;TH0=(65536-SCAN_CYCLE)/256; /*设定 Timer0 每隔 SCAN_CYCLEu中断一次*/TL0=(65536-SCAN_CYCLE)%256;TR0 = 1;ET0 = 1;ET1 = 1;EA=1;P2_4=0;P3_3=0;/* 关喇叭 */while(1)if(K0_flag=0)Electone();/电子琴功能else Music();/播放音乐/ 定时中断 0, 用于产生唱歌频率void timer0

20、() interrupt 1 using 1if(Freq_flag=1)TL0=tl0_f;TH0=th0_f; /调入预定时值BEEP=BEEP;/取反音乐输出IOelseTH0=(65536-SCAN_CYCLE)/256; /*设定 Timer0 每隔 SCAN_CYCLEu中断一次*/TL0=(65536-SCAN_CYCLE)%256;void timer1() interrupt 3 using 2uchar ucharTemp,ucharTemp1,TH0temp,TL0temp; uint temp;static uchar paiCounter,paiNum;TH1=(65

21、536-10000)/256; /* 设定 Timer1 每 10ms中断一次 8ms*/ TL1=(65536-10000)%256;if(Record_flag=1) Record_time+;timecounter();/时间每秒加一，正常显示if (Music_flag=1)if(+paiCounter>=paiNum)/*音乐一拍的时间到了 */paiCounter=0;if(Rplay_flag=2) if(TR0=0) TR0=1;s_musicCounter=0x20;switch(s_musicCounter)/*根据当前音乐编号查找下一个音乐标识码 */case 0x

22、01:ucharTemp=c_music1s_tableCounter+;break; case 0x02:ucharTemp=c_music2s_tableCounter+;break; case 0x03:ucharTemp=c_music3s_tableCounter+; break; case 0x04:ucharTemp=c_music4s_tableCounter+;break; case 0x05:ucharTemp=c_music5s_tableCounter+; break; case 0x06:ucharTemp=c_music6s_tableCounter+; break

23、; case 0x07:ucharTemp=c_music7s_tableCounter+; break; case 0x08:ucharTemp=c_music8s_tableCounter+; break; case 0x09:ucharTemp=c_music9s_tableCounter+; break;case0x20:ucharTemp=Record_musics_tableCounter+;break;case 0x00:ucharTemp=c_music0s_tableCounter+; break; default:break;if(ucharTemp=0x00)/*如果查到

24、0x00 则表示本首歌曲结束*/Freq_flag=0;paiNum=4*PAI_BASE;/*停止发声 */*本首歌曲 结束 后停顿4*PAI_BASE*10ms=600ms再继续播放*/P3_3=0;/*把喇叭关掉*/s_tableCounter=0;if(musicAutoFlag=1)/*如果歌曲自动循环播放功能打开则跳到下一首歌曲*/s_musicCounter+;if(s_musicCounter>(uchar)MUSIC_NUM)s_musicCounter=0x01;else/*如果查到非0x00 则表示是音乐标识码 */paiNum=(ucharTemp&0x0

25、f)*PAI_BASE;/*音乐标识码的低四位为节拍码 */ucharTemp1=(ucharTemp&0xf0)>>4;/*音乐标识码的高四位为音频码 */if(ucharTemp1=0)/*如果音频码为零则表示不发音 */P3_3=0;Freq_flag=0;temp=65536-SCAN_CYCLE;TH0temp=temp>>8;/*temp/256相当于右移 8 位*/TL0temp=temp-(temp>>8)<<8);/*temp%256*/TH0=TH0temp;TL0=TL0temp;Freq_flag=0;else/*

26、如果音频码不为零则按此改变Timer0的中断周期*/Freq_flag=0;temp=c_musicFrequcharTemp1-1;TH0temp=temp>>8;/*temp/256相当于右移 8 位*/TL0temp=temp-(temp>>8)<<8);/*temp%256*/TH0=TH0temp;TL0=TL0temp;th0_f=TH0;/*保存新的代表音频的 Timer0 周期值 */tl0_f=TL0;Freq_flag=1;程序说明：在此程序中，主要分为三大块：1、键盘扫描； 2、液晶显示； 3、音频产生。程序大部分时间在扫描4*4 矩阵

27、键盘，通过线反转法读入数据，判断按键；若实现的是电子琴功能，则用1602 显示按键对应的谱，若实现的是音乐播放功能，则显示对应的歌名；音频产生由T0、T1 两个定时器来完成， T0 实现 I/O/口的反转，产生音频， T1 实现延时，即音乐的节拍。（六）电路设计本电路由 89S52、LCD1602、16 个按键、复位电路、 12M晶振、 7805、 9V 电池等组成。完成单片机的基本连接即晶振及复位电路后，用 P1 口 8 个口连接并控制 4*4 ，即 16 个按键构成的键盘，由 P0 口以及、控制液晶显示器 LCD1602，用输出不同音调的频率控制蜂鸣器发音。蜂鸣器电路：晶振及复位电路开关连

28、接电路：LCD1602电路连接：（七）调试此次实验的的硬件电路很简单，外围电路只有一个4*4矩阵，复位电路，晶振电路，蜂鸣器。主要是软件的编写与调试。在没加液晶显示前：问题一：程序写好，烧录在单片机中，单片机没有反应，经检查硬件电路没有问题，最后发现是单片机坏了，换了一块单片机就可以用了。问题二：当使用电子琴功能的时候，按键不放手，会出现嘟嘟声声音不连续改动程序，将放开按键设置为关定时器，这样按键不放声音就连续。问题三：功能无法切换。功能标志设定为 bit 型，判断功能的时候用 case 语句，运行时不知什么原因无法判别，将 case 语句改用 if 语句程序可以判别，切换功能可以实现。问题四

29、：在播放音频的空隙时间有一个固定的音频杂音。检查电路，蜂鸣器使用 NPN管来驱动，在没有音频的时候若输出为高电平， 则三极管饱和导通， 蜂鸣器发声，在无需音频的地方加上 P3_3=0；语句，可以消除杂音。效果明显。问题五：音乐循环播放功能无法切换。程序 if 条件出错，无法切换，改后切换功能可以实现。加上液晶显示后：问题六：按键不灵敏。重新写程序，在延时程序中加入键盘扫描，按键灵敏且不影响其他功能的实现。（八）实验体会硬件电路需要动脑子的地方少， 键盘可以买到， 只要插到 P1 口就行，但是为了锻炼一下自己的动手能力，自己买了 16 个按键，一个一个焊上去，焊出 4*4 矩阵，这样对键盘也有根深层次的了解。每次写程序都有很多收获， 每