单片机课程设计电子音调发生器

1、 单片机课程设计报告电子音调发生器学院 电子信息工程学院1、 题目电子音调发生器2、 设计的任务及要求利用JD51开发板上的按键S1S4和蜂鸣器设计电子音调发生器，要求：（1）利用JD51开发板上的按键S1S4进行音调选择，即按下不同的开关产生不同的音调，依次按动S1S4 及组合按键，蜂鸣器发出1234567i八个音调；并在数码管上显示。（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工作原理：音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系通过查表可得。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

2、输出方波的I/O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JD51单片机上，产生方波的I/O脚选用P2.4，通过跳线选择器将单片机的P2.4与蜂鸣器的驱动电路相连。这样P2.4输出不同频率的方波，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0.4秒，1/4拍是0.1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/fosc)*(256-x)即 x=256-(fosc/24f)其中f:音调频率，当晶振fosc=11.059

3、2MHz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 音调频率（Hz）X(HEX)1262F9212294F9E13330FA8C4349FAD85392FB686440FBE97494FC5Bi523FC8F设计思路1.总体框图 矩阵键控制 89C51 单片机 数码管显示电路声音输出电路按键重播控制音乐播放控制 硬件图2.蜂鸣电路模块由蜂鸣器驱动电路和89C51组成。 选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100MA驱动电流。当89C51输出为低电平时蜂鸣器产生蜂鸣音，89C51 输出为高电平时，蜂鸣器不发声。四、软件设计流程及描述

4、根据要实现的功能，流程图如下：熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。开始系统初始化判断按键判断按键电子音调液晶显示播放音调播放音乐功能选择音乐1程序设计描述电子音调主要的工作是将按键的信息读取，然后根据按键的数字，用定时器输出相对应的频率，实现音调的发生。程序主要为5部分，按键扫描、中断计时、数码显示、音乐播放、主程序，他们分别执行不同的功能。2.各部分功能介绍（1）按键读取程序键盘键值读取程序包括键盘扫描、消除抖动、键译码等内容。按键的识别主要有两种方法：行反转法和行扫描法。因为键盘为机械开关，容易引入抖动。为了消除抖动干扰，在程序中要加入消除抖动的部分。（2）中断计时中断部分，中断

5、定时器1主要负责输出不同频率的方波，产生声音，中断定时器1主要是计时按键时间及按键间隔时间的功能，在播放音乐的时候，还担任着播放音乐的节拍的任务。（3）音乐播放音乐播放部分主要是播放音乐，实现按键重播和播放程序里面的音乐的功能。（4）主程序主程序主要是随时发出按键的声音功能，并且通过不同P口的扫描，判断是否是播放按键声音还是播放音乐，还是继续发出按键声音。五、proteus仿真设计及描述按键S1：数码管显示1，同时能听到蜂鸣器响音调1按键S2：数码管显示2，同时能听到蜂鸣器响音调2按键S3：数码管显示3，同时能听到蜂鸣器响音调3按键S4：数码管显示4，同时能听到蜂鸣器响音调4因为音调5,6,7

6、，i以及音乐都是由两个按键控制的，所以在仿真时不能实现。实际效果图音调1：音调2音调5音调6六、汇编源程序代码/*SB1 1音 SB2 2音 SB3 3音 SB4 4音 SB1SB2 5音 SB2SB3 6音 SB3SB4 7音 SB1SB4 i音 SB1SB3 第一首歌 SB2SB4 第二首歌 */ORG 0000H LJMP KEYP0 ;跳至KEYP0程序KEYP0: MOV R0,#00H ;数据首地址 CLR TR0 ;TR0置零，定时未开始 SETB P2.4 ;关蜂鸣器 SETB P2.3 ;关数码管W: MOV R0,P3 ;扫描按键输入 CJNE R0,#0FFH,KEYPO

7、1 ;有输入时跳转（R00FFH时跳至KEYP01程序） JMP W ;无输入时继续扫描KEYPO1:CJNE R0,#0FBH,KEYPO2 ;输入1音,非1音跳转 SETB P2.4 ;蜂鸣器置于高电平，音调1方波发生 MOV R3,#200 ;设循环初值，使开关在R3=0时播放一段时间MAIN01:MOV TMOD,#01H ;定时，方式1 MOV TL0,#21H ;置定时初值，音调1初值为0F921H MOV TH0,#0F9H SETB TR0 ;启动T0工作 WAIT1:JNB TF0,WAIT1 ;定时未到，循环等待 CLR TF0 ;定时到，软件清零TF0 CPL P2.4

8、;由P2.4输出，信号取反，蜂鸣器响 CLR P2.3 ;数码管显示1 MOV A,#11111001B;置比较初值 MOV P0,A DJNZ R3,MAIN01 ;若R3-1不等于0，继续跳至MAIN01程序 LJMP KEYP0 ;=0则返回程序KEYP0 KEYPO2:CJNE R0,#0F7H,KEYPO3 ;输入2音,非2音跳转SETB P2.4 ;蜂鸣器置于高电平，音调2方波发生MOV R3,#200 ;设循环初值MAIN02:MOV TMOD,#01H ;定时，方式1 MOV TL0,#0E1H ;置定时初值 MOV TH0,#0F9H SETB TR0 ;启动T0工作WAIT

9、2:JNB TF0,WAIT2 ;定时未到，循环等待 CLR TF0 ;定时到，软件清零TF0 CPL P2.4 ;由P2.4输出，信号取反，蜂鸣器响 CLR P2.3 ;数码管显示2 MOV A,#10100100B ;置比较初值 MOV P0,A DJNZ R3,MAIN02 ;判断R3是否等于0，未完，继续LJMP KEYP0 ;返回程序KEYP0KEYPO3:CJNE R0,#0EFH,KEYPO4 ;输入3音,非3音跳转SETB P2.4 ;蜂鸣器置于高电平MOV R3,#200MAIN03:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#08CH MOV TH0,#0FAH SETB

10、 TR0WAIT3:JNB TF0,WAIT3 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10110000B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN03LJMP KEYP0KEYPO4:CJNE R0,#0DFH,KEYPO5 ;输入4音,非4音跳转SETB P2.4MOV R3,#200MAIN04:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0D8H MOV TH0,#0FAH SETB TR0WAIT4:JNB TF0,WAIT4 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10011001B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN

11、04LJMP KEYP0KEYPO5:CJNE R0,#0F3H,KEYPO6 ;输入5音,非5音跳转SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN05:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#068H MOV TH0,#0FBH SETB TR0WAIT5:JNB TF0,WAIT5 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10010010B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN05LJMP KEYP0KEYPO6:CJNE R0,#0E7H,KEYPO7 ;输入6音,非6音跳转SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN06:MOV TMOD

12、,#01H MOV TL0,#0E9H MOV TH0,#0FBH SETB TR0WAIT6:JNB TF0,WAIT6 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10000010B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN06LJMP KEYP0KEYPO7:CJNE R0,#0CFH,KEYPO8 ;输入7音,非7音跳转SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN07:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#05BH MOV TH0,#0FCH SETB TR0WAIT7:JNB TF0,WAIT7 ;定时未到，循环等待 CLR TF0 CPL P2

13、.4 CLR P2.3 MOV A,#11111000B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN07LJMP KEYP0KEYPO8:CJNE R0,#0DBH,KEYPO9 ; 输入i音,非i音跳转 SETB P2.4 MOV R3,#200 MAIN08:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#08FH MOV TH0,#0FCH SETB TR0WAIT8:JNB TF0,WAIT8 ;定时未到，循环等待 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#10000000B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN08LJMP KEYP0KEYPO9:CJNE

14、 R0,#0EBH,KEYPO10 ;跳转到第一首歌程序 LJMP MUSTART1KEYPO10:CJNE R0,#0D7H,JIELI ;跳转到第二首歌程序 LJMP MUSTART2JIELI:JMP KEYP0 ;返回主程序MUSTART1: ;歌曲1的播放程序 MOV R0,#00H ;节拍表指针置零 MOV R1,#00H ;音符表指针置零RTAB:MOV A,R0 MOV DPTR,#RYTH ;将节拍表记入DPTR指针 MOVC A,A+DPTR ;查表法将一个节拍数据取出放R2计数器中 MOV R2,A ;将节拍存入R2TTAB:MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE

15、 ;将音符记入DPTR MOVC A,A+DPTR ;查表法将一个音符数据取出放入R1计数器中 MOV R3,A ;取出音符表高8位，存入R3 INC R1 ;指针加1 MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE ;将音符记入DPTR MOVC A,A+DPTR ;查表法将一个音符数据取出放入R1计数器中 MOV R4,A ;取出低8位，存入R4 SETB P2.4 ;输出相应音调的方波LOOP:MOV R5,#3BHMAIN:MOV TMOD,#01H ;主程序初始化，定时器T0工作于方式1 MOV TL0,R4 ;置定时初值(音符） MOV TH0,R3 SETB TR0 ;启动T0W

16、AIT:JNB TF0,WAIT ;定时未到，循环等待 CLR TF0 ;定时到，软件清零TF0 CPL P2.4 ;由P2.4输出，信号取反，蜂鸣器响MAYA:JB P3.2,MAYB ;判断P3.2口是否有为1,为1则跳至MAYB JB P3.4,MAYB ;判断P3.4口是否有为1,为1则跳至MAYB LJMP RA ;P3.4口为0则跳转到程序RAMAYB:JB P3.3,JIELI ;判断P3.3口是否有为1 JB P3.5,JIELI ;判断P3.5口是否为1(为1则继续播放第一首歌） LJMP MUSTART2 ;P3.5口为0则放第二首歌RA: DJNZ R5,MAIN ;无打

17、断则继续放第一首歌 DJNZ R2,LOOP ;判断R2是否等于0INC R0 ;两个表的指针都加1INC R1CJNE R1,#88,RTAB ;判断是否取完(R1不等于88则跳至RTAB程序）LJMP KEYP0;音符表TONE:DB 0FBH,68H,0FDH,6EH,0FDH,45H,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FHDB 0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FAH,0DBH,0

18、FAH,8CH,0F9H,21H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FBH,0E9H,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FAH,8CH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BHDB 0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FDH,45H,0FDH,6EH,0FCH,0EFH;节拍表RYTH:DB 04,04,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,05,04,04,04,04,04,

19、04,04,04DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,04MUSTART2: ;歌曲2的播放程序 MOV R0,#00H ;节拍表指针置零 MOV R1,#00H ;音符表指针置零RTAB2: MOV A,R1 MOV DPTR,#TABLE1 ;将节拍表记入DPTR指针 MOVC A,A+DPTR ;查表法将一个节拍数据取出放R2计数器中 MOV R2,A ;将节拍存入R2TTAB2: MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE2 ;将音符记入DPTR MOVC A,A+DP

20、TR ;查表法将一个音符数据取出放入R1计数器中 MOV R3,A ;取出音符表高8位 INC R1 ;指针加1 MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE2 ;将音符记入DPTR MOVC A,A+DPTR ;查表法将一个音符数据取出放入R1计数器中 MOV R4,A ;取出低8位 SETB P2.4 ;输出相应音调的方波LOOP2: MOV R5,#9BHMAIN2: MOV TMOD,#01H ;主程序初始化，定时器T0工作于方式1 MOV TL0,R4 ;置定时初值 MOV TH0,R3 SETB TR0 ;启动T0WAITR:JNB TF0,WAITR ;定时未到，循环等待 CL

21、R TF0 ;定时到，软件清零TF0 CPL P2.4 ;由P2.4输出，信号取反，蜂鸣器响MAYA1:JB P3.3,MAYB1 ;判断P3.3口是否为1 JB P3.5,MAYB1 ;判断P3.5口是否为1 LJMP RB ;P3.5口为0则跳转到程序RAMAYB1:JB P3.2,BACK ;判断P3.2口是否有为1 JB P3.4,BACK ;判断P3.4口是否有为1 LJMP MUSTART1 ;P3.2,3.4口皆为0则播放第一首歌BACK:LJMP JIELIRB: DJNZ R5,MAIN2 ;无打断则继续播放第二首歌 DJNZ R2,LOOP2 ;判断R2是否等于0INC R

22、0 ;两个表的指针都加1INC R1CJNE R1,#64,RTAB2 ;判断是否取完LJMP KEYP0 ;音符表 TONE2:DB 0FBH,68H,0FDH,6EH,0FDH,45H,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FHDB 0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FAH,0DBH,0FAH,8CH,0F9H,21H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FBH,68H,0FBH,68

23、H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FBH,0E9H,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FAH,8CH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BHDB 0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FDH,45H,0FDH,6EH,0FCH,0EFH;节拍表TABLE1:DB 04,04,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,05,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,0

24、4,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,04 END七、课程设计总结及体会编完程序及调试时，遇到的几个问题以及解决办法。问题一：刚开始接通电源时，单片机就开始发出声音，为了解决这个问题，我将程序里加入了SETB P2.4这步程序，把蜂鸣器的初值设定为1。问题二：按完S1按键时，未发出音调1，这是由于我未将蜂鸣器置于高电平，加上SETB P2.4后，问题解决。问题三：按按键S2时，数码管第一位而不是第四位出现数字2，不过我之后发现是因为我将本应是CLR P2.3的程序写成了CLR P2.0，改变后，数码管显示正常。问题四：最开始我并未在程序中设置循环扫描按键输入这部分程序。因此在按按键S1发出音调1后，按按键S2S4音调2、3、4等等都不会发出相应的音调。检查完程序，发现原因，再加入循环扫描按键输入这部分程序，问题得到解决。总结及体会此次实验的硬件电路是固定的，控制按键有4个：S1S4，还有复位按键，晶振电路，蜂鸣器。在电脑上安装Keil软件