燕山大学简易电子琴的

1、燕山大学简易电子琴的燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目：简易电子琴 电气工程学院年级专业： 精仪一班学 号： 100103020115学生姓名： 王苏杨指导教师： 孟宗教师职称： 副教授第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书燕山大学课程设计（论文）任务书院 （ 系 ）： 电 气 工 程 学 院基层教学单位：仪器科学与工程系专业学 1001030 学生王苏 精仪（班号 20115 姓名 杨 一班级）设计一简易电子琴，按下不同按键，能够发出不同的声脉冲，经过扬声器发出不同频率音调。演奏一首歌曲。求第 16 页 共24 页燕

2、山 大 学 课 程 设 计 说 明 书工量 满。工作查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序，编计 制程序、验证设计、撰写任务书。单片微型计算机接口技术及其应用 张淑清 国防工业指 导基层教学单教师签位主任签字字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2013.7.6目录第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书摘要 3电 子 琴 的 发 声 原1理51.1发声原理51.2 单片机实现简易电子琴原理及代码值的计算52程序的设计思想及执行流程82.1 主程序的流程82.2 单发音子程序的执行流程112.3 播放歌曲子程序的执行流程 113硬件系统

3、连接 133.1 89c51 芯 片 简介133.2 蜂鸣器的电路连接及实现14第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书3.3 4X4矩阵键盘154总结17参考文献24摘要：单片机是大规模集成电路技术发展价格低廉、稳定可靠等特点。单片机的第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书成为高科技和工程领域的一项重大课题。择、声音强弱控制、节拍器、自动放音们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S51 单片机第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书块上设有16 个按键和扬声器。本系统高等，具有一定的实用和参

4、考价值。关键词：单片机 电子琴 节拍器 自动放音1、电子琴的发声原理11电子琴发声原理二胡、笛子、钢琴、黑管以及锣鼓等不第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书理是怎样的？大家知道，当物体振动时，能够发出声音。振动的频率不同，没有振动的弦、簧、管等物体，却有许多特殊的电装置，每个电装置一工作，音。子琴发声的响度就随之变化。第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书听到的乐器的声音是它发出的基音和音来。1.2 单片机实现简易电子琴原理及代码计算本课程设计的题目为简易电子琴能：矩阵键盘的1E按键分别第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设

5、 计 说 明 书14个音符，当按下某一按键，会发出以实现乐曲的演奏。的“0”键触发，当在单片机处于该音乐播放模式时，可以通过按键“F”和“E”对该音乐的播放进行暂停、播放和停止操作等控制。代码值的计算要的音乐了。假如发生装置为脉冲型的蜂鸣器，第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书将其连接在P1.0上。按每个音符对应的频率和拍长对P1.0施以有效的脉冲片机来说产生不同的频率和一定长度单片机的定时/计数器来产生这样方波首歌的音阶和频率即拍长相对应即可。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引脚上得到将此周期除以2，即为半周期的时间。利用AT89S

6、52的内部定时器使其工作计数器模式工作方式1值以产生不同频率的方法产生不同音第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书法。计数脉冲值与频率的关系式(如式2-1所示)是：N 12fosc2（式1-1）fr是产生需要脉冲所需的计数值，fosc体振荡器为 是想要产生的频fr率；相应的计数初值T的求法如下：T65536N（式1-2）以音符DO为例，详述得到对应的频率所需的计数初值：本次课程设计所使用的实验箱上的单片机晶振为6Hz,对应的每次计数时间间隔为2us，低音DO对应的频率为第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书262Hz，其周期T1/2623

7、817s。低音高音DO（1046Hz）的计数值。T65536N65536 /12/ /2ffoscr655366000000/12/ 65536fr250000/fr低音DO的T65536250000/26264582中音DO的T65536250000/52365058高音DO的T65536250000/104665297片机通过查表的方式来获得相应的数据，单片机6MHZ晶振，高中低音符与计数T0相关的计数值如表1所示：音符 频 率代 码音符 频 率代 码第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书低 1262 64582中 5784 65217DO SO低 2294 6

8、4686中 6880 65252RE LA低 3330 64779中 7988 65283SI低 4349 64820高 11046 65297FA DO低 5392 64898高 21175 65323SO RE低 6440 64968高 31318 65346LA低 7494 65030高 41397 65357SI FA中 1523 65058高 51568 65377DO SO第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书中 2587 65110高 61760 65394中 3659 65157高 71967 65409M中 4698 65178FA表 1-1 音符

9、1-2所示：表 2-1 曲调对于不同的曲调，本课程设计采用启动与关闭，进而时长的方法来实现第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书的。2程序的设计思想及执行流程2.1主程序的流程主程序的执行流程如图2-1中包含的功能及其子程序有：一、键盘扫描：续检测；二、多功能的实现：歌曲播放键“0”键则跳转连续发音子值，查询音律表，给计时器T0 赋值，第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书按下；是歌曲播放键“0”键时执行该程序，单片机自动播放事先已经存放好的歌曲，同时每隔一定时间扫描一次键盘，检测是否有暂停键“”或停止键“”放完毕之后自动返回至键盘扫描程

10、序，继续等待是否有键按下。第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书开键盘扫根据按键值，燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书返回键盘扫图 2-1 主程序2.2 单发音子程序的执行流程根据检测到得按键值，查询音律表，给计时器T0赋值，同时调用固定程如图3-2所示单发音根据键值第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书将代码值转使能调用固定时长延返回键盘图 2-2 单发音2.3 播放歌曲子程序的执行流程检测到按键按下的是歌曲播放键“0”键时执行该程序，单片机自动播第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书键按下 执行流程

11、如图3-3所示：。播放歌曲子取歌谱取对应音符的代返回第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书赋值定时器延时扫描否扫描是否停第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书是返图 3-3 自动播3硬件系统连接3.1 89C51芯片简介功能描述（1）AT89C51是一种带4K字节Falsh Programmable and ErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编的可擦除只读存储器可以反复擦除100第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说

12、 明 书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，AT89C2051是它的一种精简版本。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。（2）振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信保证脉冲的高低电平要求的宽度。第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书（3）芯片擦除：整个 PEROM 阵列和三个锁定位的保持 ALE 管脚处

13、于低电平 10ms 来完“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可停止工作。但RAM，定时器，RAM的内容并且冻结下一个硬件复位为止。主要特性与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书寿命：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3.2 蜂鸣器的电路连接及实现的基极连接在P1.0P1.0以一脉冲驱动型，

14、其发声频率由P1.0的输出频率决定，发声长度由P1.0输出的脉冲信号的有效时长确定其电路连接图2-2如图所示第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书图3.3 4X4矩阵键盘本次课程设计采用的WAVE2000试验箱，课程设计的功能均由键盘控制实现，键盘系统的硬件连接图如图2-3.12-3.2所示44矩阵键盘的列扫描信号和行扫描信号分别由74HC374和74HC245控制Key_LED_CS连接在一起，可以与试验箱上的CS0CS70X002H和0X001H。采用AT89C51的并行口P0口作为数第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书据信号线，输

15、出列扫描信号，读入行扫描信号。每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的行扫描值和回馈信号共同形成键编码表中数据对应，并调用发声程序。第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书图2-3.1 键盘系图2-3.2 简化的第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书4 总结本次课程设计通过制作简易电子琴，实现了对试验箱上的蜂鸣器模块、4X4矩阵键盘模块以及51单片机的定时利用单片机设计简易电子琴的基本思的组合，即可构成我们所想要的音乐率关系弄清楚，利用单片机的定时/计数

16、器T0/T1来产生这样的脉冲频率信我们利用蜂鸣器电路将音乐声音发出。单片机是一门应用性很强的学科，课程设计是培养我们综合运用所学知锻炼实践能力的重要环节,是对我们实第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书际工作能力的具体训练和考察。在设计的介绍，向老师同学请教程序的汇编，将很大一部分时间花在研究程序怎么我学会了应用所学的汇编语言来完成改，不断的改进是程序设计的必要步到简洁易懂。深了我对单片机汇编语言和硬件连接感谢老师的耐心指导和给与的帮助。第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书参考文献单片微型计算机接口技术及其应用张淑清 国防工业出版社单片

17、机原理及应用技术 张淑清国防工业出版社汇编语言 王爽 清华大学出版社第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书附 源程序代码OUT_ADDS EQU 08002HIN_ADDSEQU 08001HPai_NUM EQU 30HSing_NUM EQU 31HTone_High EQU 32HTone_Low EQU 33HToneBuf EQU 34HKeyBuf EQU 35H第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJM

18、P INT_T0ORG 001BHLJMP INT_T1START:MOV SP, #70HMOV TMOD, #11H;MOV IE, #8AH ;MOV ToneBuf,#0MLOOP:CALL TestKeyJZ MLOOPCALL DelayCALL TestKeyJZ MLOOP第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书CALL Get_CharMOV b, ACJNE A,#0,utterMOV Sing_NUM,#00next: MOV A, Sing_NUMMOV DPTR,# Sing_TabMOVC A,A+DPTRMOV R2,AJZ end_si

19、ngANL A,#0FHMOV R5,AMOV A,R2SWAP AANL A,#0FHJNZ singCLR TR1JMP DM1sing:第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书DEC AMOV 22H,ARL AMOV DPTR,#Sing_Tab0MOVC A,A+DPTRMOV TH1,AMOV 21H,AMOV A,22HRL AINC AMOVC A,A+DPTRMOV TL1,AMOV 20H,ASETB TR1DM1:CALL Delay1INC Sing_NUMCALL TestKey第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明

20、书JZ nextCALL DelayCALL TestKeyJZ nextCALL Get_CharCJNE A,#0FH,next1next0:CLR TR1CALL TestKeyJZ next0CALL DelayCALL TestKeyJZ next0CALL Get_CharCJNE A,#0FH,nextAJMP next0; SETB TR1; JMP next第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书next1:CJNE A,#0EH,nextCLR TR1LJMP MLOOP;JMP nextend_sing:CLR TR1LJMP MLOOPutte

21、r:DEC BMOV A, BRL AMOV B, AMOV DPTR, #Tone_TableMOVC A, A+DPTRMOV Tone_High, AMOV TH0, AMOV A, B第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书INC AMOVC A, A+DPTRMOV Tone_Low, AMOV TL0, ASETB TR0MOV Pai_NUM, #100next2:MOV A,Pai_NUMJNZ next2CLR TR0LJMP MLOOPTone_Table:DW 64578, 64686, 64778,64821, 64898, 64968, 65

22、029DW 65058,65110,65157,65178,65217, 65252, 65283,65029Sing_Tab0:DW第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283DW65296,65323,65346,64898,64968,65030Sing_Tab:DB0C4H,0C2H,32H,22H,32H,12H,0D2HDB 0CCH,04HDB 32H,64H,52H,32H,22H,12H,22HDB3CH,32H,52H,;DB34H,34H,34H,32H,52H,DB

23、66H,72H,62H,52H,32H,22HDB 12H,14H,22H,38HDB 26H,32H,0D2H,0C2H,0B4HDB 0CCH, 02H,32HDB 54H,52H,32H,34H,02H,32HDB 84H,82H,62H,64H,62H,82H第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书DB 64H,54H,12H,24HDB 3CH,02H,32H,DB86H,62H,066H,062H;DB86H,92H,0A4H,0A4HDB 86H,92H,0A6H,0A2H,92H,76H,52HDB 6CH,04H,DB 0C6H,32H,22H,32

24、H,12H,0D2HDB 0CCH,04HDB 32H,64H,52H,32H,22H,12H,22HDB 34H,34H,34H,32H,52HDB 64H,62H,72H,62H,52H,32H,22HDB 12H,14H,22H,34H,34HDB 24H,22H,32H,72H,62H,54HDB 6CH,00HTestKey:MOV DPTR, #OUT_ADDS第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书MOV A, #0MOVX DPTR, AMOV DPTR, #INMOVX A, DPTRCPL AANL A, #0FHRETGet_Char:MOV R1, #20HMOV R2, #6L1:MOV DPTR, #OUT_ADDSMOV A, R1CPL AMOVX DPTR, ACPL ARR AMOV R1, A第 16 页 共24 页燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书MOV DPTR,#IN_ADDSMOVX A,DP