单片机八音盒设计说明

.. .. ..黑龙江工业学院单片机综合实训报告院 系：电气与信息工程系专业班级：电气工程及自动化本 （三）姓 名：陈强学 号：04991303037指导教师：魏喜雯报告成绩：. 专业.专注 ... .. ..1、设计目的（1）加强对单片机和汇编语言的认识 ，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、芯片选择、模块化编程等多项知识。（2）用单片机模拟实现具体应用 ，使个人设计系统能够真正使用 。（3）把原理和实践相结合，充分发挥个人和团体的合作能力 ，并在实践中得到锻炼。（4）提高利用已学知识分析和解决问题的能力 。（5）利用AT89C51单片机结合内部定时器设计一个八音盒 ，按下单键可以演奏预先设置的歌曲旋律 。2、设计任务要求本设计利用AT89C51单片机结合内部定时器设计一个八音盒 ，按下单键可以演奏预先设置的歌曲旋律 。本设计可以学习 AT89C51定时器程设计，按键扫描及歌曲旋律简单直觉式输入法的设计方法 。其基本功能为：（1）使用数码显示管来显示目前演奏的歌曲编号 ；（2）具有8个按键操作来选择演奏哪一首歌曲 ；（3）内建8首歌曲旋律，按下单键可以演奏歌曲。3、设计方案选取与论证（1）选用Keil软件和Protues软件，选用AT89C51单片机，它有4kB内部. 专业.专注 ... .. ..ROM,2个定时/计数器，5个中断源。（2）通过中断实现歌曲的播放和暂停 。（3）通过定时实现LED闪烁和音乐频率的变化。（4）通过按键实现歌曲的选择 。3.1八音盒的发音原理一段音乐需要的是两个元素 ，一个是音调，另一个是音符。首先要了解 对应的音调，音调主要由声音的频率决定 ，同时也与声音强度有关。对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降 ；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升 。另外，音符的频率有所不同。基于上面的内容，这样就对发音的原理有了一些初步的了解 。音符的发音主要靠不同的音频脉冲 。利用单片机的内部定时器 /计数器0，使其工作在模式1，定时中断，然后控制P3.7引脚的输出音乐。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，利用定时器计时这个半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的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脚上得到此频率的脉冲 。3.2音符频率的产生音符及定时器初始值 ：例如：中音1（do）的音频=523HZ,周期T=1/523s=1912s。定时器/计数器0的定时时间为：T/2=1912/2s=956s。定时器956s的计数值=定时时间/机器周期=956s/1s=956(时钟频率=12MHZ)。装入T0计数器初值为65536-956=64580。将64580装入T0寄存器中，启动T0工作后，每计数956次时将产生溢出. 专业.专注 ... .. ..中断，进入中断服务时，每次对P3.0引脚的输出值进行取反，就可得到中音DO（523HZ）的音符音频。将51单片机内部定时器工作在计数器模式 1下，改变计数初值TH0,TL0以产生不同的频率。下表2-1是C调各音符频率与计数初值T的对照表：表2-1 C调各音符频率与计数初值 T的对照表频率（Hz）/初值频率（Hz）/初值音符音符s)(s)(低中523/64580262/636271DO1DO高1042/65056低2RE294/638351DO中高2RE1245/65134589/646872RE低中3M661/64780330/640213M高低4FA350/641071318/651573M中高4FA1397/65178700/648224FA低中5SO786/64900393/642645SO. 专业.专注 ... .. ..高 低6LA441/644021568/652175SO中 高6LA1760/65252882/649696LA低 中7SI990/65031495/645267SI高1967/652827SI音符、音符编码及定时器初始值 ：为了产生音符，必须求出音符低音 5—高音5的计数初值。例如C调的低1DO的THTL=65536-50000/262=63627 ，中音DO的THTL=65536-500000/523=64580, 高音DO的THTL=65536-500000/1042=65056 。为了方便写谱，对其进行简单的编码，在编程时，根据音符编码查找对应的计数初值 。比如说音乐是C调的，那么出现低音的5SO，直接将代码写为 1；出现低音6LA,直接写一个2的代码；出现低音7SI，直接写一个3代码。表2-2音符编码表音符音符编码音符音符编码不发音0低5SO1低6LA2低7SI3. 专业.专注 ... .. ..中1DO4中2RE5中3M6中4FA7中5SO8中6LA9中7SIA高1DOB高2REC高3MD高4FAE高5SOF高6LAG节拍频率的产生 、节拍的产生与编码 ：音乐中的节拍用延时时间产生 。例如，1拍=0.4s，1/4拍=0.1s，以此类推。假设1/4拍执行一次延时程序，则1/2拍就执行两次延时程序，所以只要求出1/4拍的延时时间，其余节拍就是它的倍数。为了方便，将节拍数也进行了编码，并且计算了乐谱节拍编程时的延时时间 ，如表2-3和表2-4所示。表2-3 节拍数编码表按1/4拍为一个延时时间的节拍 按1/8拍为一个延时时间的节拍编码与节拍对应的表 编码与节拍对应的表节拍 节 节 节 节拍 节 节拍 节编码 拍 拍编码 拍 编码 拍 编码 拍1 1/ 6 6 1 1 6 6/4 /4 /8 82 2/ 8 8 2 2 8 8/4 /4 /8 8. 专业.专注 ... .. ..33/A133A1040/4/8/844/C144C1242/4/8/855/F15545/4/8表2-4乐谱节拍编程时的时间延时表乐谱节拍1/4拍的延时乐谱节拍1/8拍的延时时间时间4/4125ms4/462ms3/4187ms3/494ms2/4250ms2/4125ms音符编码和节拍编码完成后 ，在编程时，每个音符占一个字节，高四位是音符编码，低四位是节拍编码。4、硬件电路设计4.1 总体设计框图键盘输入数码管AT89C51复位电路扬声器. 专业.专注 ... .. ..本设计中用到了AT89C51单片机，8个开关，扬声器，数码管等硬件电路常用元器件。4.2 晶振与复位电路晶振电路为系统提供基本的时钟频率信号 ，它结合单片机内部电路产生所需的时钟频率。复位电路由单片机 XTAL1、XTAL2引脚外接晶振（12MHz）及起振电容C1、C2（均为30pf）组成。当复位按钮按下时，内存和相关的寄存器，计数器，计时器所具有状态表示的器件全部被复位 ，回到初始状态。（如下图所示）4.3 按键输入电路按键输入电路由8个开关组成，P1口作为输入控制按键。. 专业.专注 ... .. ..4.4 输出显示电路用P0.0~P0.7作为数码管的D0~D7的控制信号。由于P0口作为输出，应加上拉电阻。用P2.0口控制发光二极管以及扬声器。、仿真过程及仿真结果. 专业.专注 ... .. ... 专业.专注 ... .. ..6、心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。对于我们这些工科学生来说，这是一次考验。怎么才能找到课堂所学与实际应用的最佳结合点？怎样让自己的业余更接近专业？怎样让自己的计划更具有序性，而不会忙无一用？这都是我们所要考虑和努力的。这次课程设计我学到很多很多的东西，学会了怎么样去制定计划，怎么样去实现这个计划，并掌握了在执行过程中怎么样去克服心理上的不良情绪。不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，掌握了一种系统的研究方法，可以进行一些简单的编程。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，对单片机汇编语言掌握得不够好。这次课程设计通过自己的努力，同学的帮助，还有老师的辛勤指导下，最终顺利完成。. 专业.专注 ... .. ..7、程序#include<reg52.h>TL0=tl0_f;TH0=th0_f;#defineucharunsignedcharSPEAK=~SPEAK;//取反音乐输出#defineuintunsignedintIO#defineulongunsignedlong}sbitSPEAK=P2^0;//接蜂鸣器管脚ucharcodefreq[36*2]={ucharth0_f;0xA9,0xEF,//00220HZ,1//0uchartl0_f;ucharcode0x93,0xF0,//00233HZ,1#SEG[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x67};0x73,0xF1,//00247HZ,2ucharcodejie8[8]={12,14,16,17,19,21,23,24};0x49,0xF2,//00262HZ,2#/************************中断函数*******************************************/0x07,0xF3,//00277HZ,3timer0()interrupt1{0xC8,0xF3,//00294HZ,4. 专业.专注 ... .. ..0x73,0xF4,//00311HZ,4# 0xE4,0xF9,//00587HZ4//170x1E,0xF5,//00330HZ,5 0x3D,0xFA,//00622HZ4#//180xB6,0xF5,//00349HZ,5# 0x90,0xFA,//00659HZ5//190x4C,0xF6,//00370HZ,6 0xDE,0xFA,//00698HZ5#//200xD7,0xF6,//00392HZ,6# 0x29,0xFB,//00740HZ6//210x5A,0xF7,//00415HZ,7 0x6F,0xFB,//00784HZ6#//220xD8,0xF7,//00440HZ1//12 0xB1,0xFB,//00831HZ7//230x4D,0xF8,//00466HZ1#//13 0xEF,0xFB,//00880HZ`10xBD,0xF8,//00494HZ2//14 0x2A,0xFC,//00932HZ`1#0x24,0xF9,//00523HZ2#//15 0x62,0xFC,//00988HZ`20x87,0xF9,//00554HZ3//16 0x95,0xFC,//01046HZ`2#. 专业.专注 ... .. ..ucharbanyin;// 有没有半个升音0xC7,0xFC,//01109HZ`3 阶ucharyinchang;// 音长0xF6,0xFC,//01175HZ`4 ucharcodejie7[8]={0,12,14,16,17,19,21,23};//C 调的70x22,0xFD,//01244HZ`4# 个值*diao=*song;0x4B,0xFD,//01318HZ`5 for(i=0,i1=0;;){0x73,0xFD,//01397HZ`5# gaodi=0;// 高低=0banyin=0;// 半音=00x98,0xFD,//01480HZ`6 yinchang=4;// 音长1拍if((*(song+i)=='|')||0xBB,0xFD,//01568HZ`6# (*(song+i)==''))i++;// 拍子间隔和一个空格过滤0xDC,0xFD,//01661HZ`7//35 switch(*(song+i))}; {changedata(uchar*song,uchar case',':*diao,uchar*jie) gaodi=-12;i++;// 低音{ break;uchari,i1,j; case'`':gaodi=12;i++;chargaodi;// 高低+/-12 音阶 //高音. 专业.专注 ... .. ..break; yinchang+=4;} i++;if(*(song+i)==0)// 遇到0结 gotoyinc;束 case'_'://有一个音{ 节缩短*(diao+i1)=0;// 加入结 yinchang/=2;束标志0 i++;*(jie+i1)=0; gotoyinc;return; case'.'://有一个加} 半拍j=*(song+i)-0x30;i++;// 取出基准音 yinchang=yinchang+yinchang/2;j=jie7[ j]+gaodi;// 加上高低 i++;音 gotoyinc;yinc:switch(*(song+i)) }{ *(diao+i1)=j;// 记录音符case'#':// 有半音j *(jie+i1)=yinchang;// 记录音加一个音阶 长i++;j++; i1++;gotoyinc; }case'-':// 有一个音 }节加长 voidplay(uchar*songdata). 专业.专注 ... .. ..{ 0xff)//((!K1)||(!K2)||(!K3)||(!K4))// 发现按键,uchari,c,j=0; 立即退出播放uintn; {uchar diaodata[48];// 音调缓冲 TR0=0;ucharjiedata[48];// 音长缓冲 return;changedata(songdata,diaodata,ji }edata);// 解释音乐符号串 }TR0=1; TR0=0;while(P1=0xff) for(n=0;n<460;n++);// 音符{ 间延时for(i=0;diaodata[i]!=0;i++)// 逐 TR0=1;个符号演奏 }{ }tl0_f=freq[diaodata[i]*2];// TR0=0;取出对应的定时值送给 T0 }th0_f=freq[diaodata[i]*2+1]; //茉莉花for(c=0;c<jiedata[i];c++)// ucharcode按照音长延时 molihua[]={"33_5_6_`1_`1_6_|55_6_5-|33_5{ _6_`1_`1_6_|55_6_5-|"for(n=0;n<29500;n++);//29500 "5553_5_|665-|32_3_53_2_|11_2_1|"if(P1!=. 专业.专注 ... .. ..//"3_2_1_3_2.3_|56_`1_5-|23_5_2_3_1_,6_|,5-,61|" "2_4_3_2_55|5_6_3_4_22|2_4_3_2_1_5_2_3_|1---|"//"2.3_1_2-1_,6_|,5--" };}; //小星星//世上只有妈妈好 ucharcodexiaoxingxing[]={ucharcodemamahao[]={ "1155|665-|4433|221-|""6.5_35|`16_5_6-|35_6_53_2_|1_,6_5_3 "5544|332-|5544|332-|"_2-|" "1155|665-|4433|221-|""2.3_55_6_|321-|5.3_2_1_,6_1_|,5--" };}; //春天在哪里//小毛驴 ucharcodeucharcode chuntian[]={"3_3_3_1_|,5,5_|3_3_3_1_|3-|5_xiaomaolv[]={"1_1_1_3_|5_5_5_5_|6_6_6_`1 5_3_1_|,5_,5_,5|,6_,7_1_3_|2-|"|5-|""3_3_3_1_|,5,5_|3_3_3_1_|3-|5_6_5_6_|5_4_3"4_4_4_6_|3_3_3_3_|2_2_2_2_|5-"}; _1_|,5_3_|2_1_"};//我是一只菠萝 //两只老虎ucharcodeboluo[]={ ucharcodelaohu[]={"1231|1231|345-|345-|""1-|2_4_3_2_55|5_6_3_4_22|2_4_3_2_1_`1_7_6_|5_4_2_3_11|" "5_6_5_4_31|5_6_5_4_31|". 专业.专注 ... .. .."151-|151-"}; //一分钱//就是爱你 ucharcodeucharcode yifen[]={"5`1|6_`1_5|3_5_2_3_|5|3_5_6_`1_|5jiushiaini[]={"3_2_3_4_5,7_1_|1`1_7_7 _6_5_3_|5_13_2"};5_6_|66_5_5_3_2_1_3_|4_,6_,7_1_32|" //乐谱方式输入的音乐播放"3_2_3_4_5,7_1_|1`1_7_7_`3_|3-6_|5_4_ /******************************* 主函数.4_5_5-|4_,6_,7_1_32._1_|"}; ****************************************///黑白配 voidmain(void)ucharcode {heibai[]={"32345-|1,7123-|3,5,611-|"}; P1=0xff;//找朋友 P0=SEG[0];ucharcode TMOD=0x01;// 使用定时器 0的zhaopeng[]={"5_6_5_6_|5_6_5|5_`1_7_6_|5 16位工