单片机课程设计报告(利用蜂鸣器播放音乐)

成绩课程设计：电子设计题目名称：音乐流水灯姓名：戴锦超学号：08123447班级：信科12-3班完成时间：2014年10月23日设计的任务设计内容：着手焊接一个51单片机设计目标：利用单片机上的蜂鸣器以及二极管实现音乐播放以及依照音乐的节奏而规律性闪亮的二极管。而且经过程序调治音乐节奏的快慢。设计的过程基本构造89C在本次的试验中采用了STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗搅乱的单片机，指令代码完好兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期，工作电压：～（5V单片机）/～（3V单片机），工作频率范围：0～40MHz，相当于一般8051的0～80MHz，实质工作频率可达48MHz，用户应用程序空间为8K字节。STC89C52RC引脚图）STC89C52RC单片机的工作模式：（1）典型功耗<μA,可由外面中断唤醒，中断返回后，连续执行原程序（2）悠闲模式：典型功耗2mA（3）正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA（4）唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备2.蜂鸣器及其工作原理：蜂鸣器按其构造分主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两各种类。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流经过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。本实验采用的是电磁式蜂鸣器。蜂鸣器按其可否带有信号源又分为有源和无源两各种类。有源蜂鸣器只要要在其供电端加上额定直流电压，其内部的震荡器就可以产生固定频率的信号，驱动蜂鸣器发生声音。无源蜂鸣器可以理解成与喇叭同样，需要在其供电端上加上高低不断变化的电信号才可以驱动发生声音。本实验采用的是有源蜂鸣器。（蜂鸣器与单片机连接电路图）软件设计过程蜂鸣器发声原理本实验由于采用有源蜂鸣器，只要将引脚端口P1^4清零，蜂鸣器即可发声；P1^4置位，蜂鸣器停止发声。采用置1置0的方法只能使蜂鸣器发声或停止发声，想要使蜂鸣器发生声音，必定对蜂鸣器发生声音的音频和节拍进行控制。（音乐基础音调：不同样音高的乐音是用C、D、E、F、G、A、B来表示，这7个字母就是音乐的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱成简谱的1、2、3、4、5、6、7，相当于汉字“多来米发梭拉西”的读音，这是唱曲时乐音的发音，所以叫“音调”，即Tone。把C、D、E、F、G、A、B这一组音的距离分成12个等份，每一个等份叫一个“半音”。两个音之间的距离有两个“半音”，就叫“全音”。在钢琴等键盘乐器上，C–D、D–E、F–G、G–A、A–B两音之间隔着一个黑键，他们之间的距离就是全音；E–F、B–C两音之间没有黑键相隔，它们之间的距离就是半音。平时唱成1、2、3、4、5、6、7的音叫自然音，那些在它们的左上角加上﹟号也许b号的叫变化音。﹟叫升记号，表示把音在原来的基础上升高半音，b叫降记音，表示在原来的基础上降低半音。比方高音DO的频率（1046Hz）恰巧是中音DO的频率（523Hz）的一倍，中音DO的频率（523Hz）恰巧是低音DO频率（266Hz）的一倍；同样的，高音RE的频率（1175Hz）恰巧是中音RE的频率（587Hz）的一倍，中音RE的频率（587Hz）恰巧是低音RE频率（294Hz）的一倍。节拍：节拍是让音乐拥有旋律（固定的律动），而且可以调治各个音的快满度。“节拍”,即Beat，简单说就是打拍子，就像我们听音乐不自主的随之拍手或顿足。若1拍实，则1/4拍为。至于1拍多少s，并没有严格规定，就像人的心跳同样，大部分人的心跳是每分钟72下，有些人快一点，有些人慢一点，只要听的悦耳就好。音连续时间的长短即市价，一般用拍数表示。休止符表示暂停发音。）1）控制发声频率要产生音频脉冲，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。利用准时器计时这半个周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，尔后重复计时此半周期时间再对I/O反相，即可在I/O脚上获取此频率的脉冲。利用STC89C52RC的内部准时器使其工作在计数器模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0从而产生不同样频率。其他结束符和休止符可以分别用代码00H和FFH来表示，若查表结果为0x00，则表示曲子终了；若查表结果为0xff，则产生相应的逗留收效。以标准音高A为例，A的频率是440Hz，周期T=1/440=2272us。在占空比为50%的情况下，导通时间=断开时间=半周期t=2272us/2=1136us，利用P3^4端口的位操作，经过不断地反相变换即可获取标准音高A的音频脉冲。端口导通时间与断开时的时间利用准时器实现。详尽的方法是将单片机准时器的中断触发时间设为半周期t，这样每隔半周期端口反相，输出连续的对应音高的频率。设晶振的频率为f0，中断触发时间（半周期）为t，准时器工作在模式1时计数器的初值为THL，高8位为THL，低8位为TL。时钟周期即为1/f0，准时器每一次累加用去一个机器周期，一个机器周期包含12个时钟周期，即准时器每次加一所用时间是12/f0。准时器在模式1下计时采用16位数，最大计数为2^16-1（65535），再次加一（65536）溢出触发中断。依照以上解析可得以下关系：音频对应准时器初值的高8位TH=THL/(2^8)=(65536-t*f/12)/256;音频对应准时器初值的低8位TL=THL%(2^8)=(65536-t*f/12)%256;附：八度12音阶准时器初值表（只含自然音）低音音名频率Hz晶振中音音名频率Hz晶振高音音名频率Hz晶振12MHz12MHz12MHzDo2620xF885Do5230xFC43Do10460xFE21Re2940xF95ARe5870xFCADRe11750xFE56Mi3300xFA13Mi6590xFD0AMi13180xFE85Fa3490xFA68Fa6980xFD34Fa13970xFE9ASo3920xFB04So7840xFD82So15680xFEC1La4400xFB90La8800xFDC8La17600xFEE4Si4940xFC0CSi9880xFE06Si19760xFF032）控制发声节拍每个音符的节拍可经过延时必然的时间来实现，在详尽实现时需要有一个基本的带参延时程序，用于主函数依照不同样的音符调用不同样的时延。若以十六分之一音符的时长为基本延时时间，则十六分音符只要调用一次延时程序，八分音符则需调用两次延时程序，以此类推。*简谱编码将简谱中的每个音符进行编码，每个音符用一个unsignedchar字符种类表示，简谱可用一个unsignedchar字符数组表示。字符的前四位表示音频，可以表示0-f共十六个音符。本实验中采用了中音区和高音区。中音do-si分别编码为1~7，高音do-si分别编码为8~E，逗留编为0。字符的后四位表示节拍，节拍以十六分音符为单位（在本程序中为165ms），一拍即四分音符等于4个十六分音符，编为4,其他的播放时间以此类推。以0xff作为乐谱的结束标志。程序从数组中取出一个数，尔后分别出高4位获取音调，将值赋给准时器0，获取音调；接着分别出该数的低4位，获取节拍。本实验中播放音乐使用简谱以下：将其编码成：开始定义全局变量a。变量temp，j，jp。初始化；准时器TMOD=0x0；IE=0x87。外面中断1,2；IT0=1;EX0=1;IT1=1;大循环1从简谱数组中读出音符付给临时变量temp=sb【i】Y判断简谱可否到达终点temp=0xffNjp=temp/16点亮二极管lightTemp=(1<<jp)-1;P2=~lightTemp/0x100;P0=~lightTemp%0x100YJp=0N在初值数组中找对应的高8位低8位timeh=chuzhi[jp*2];timel=chuzhi[jp*2+1];TR0=1;中断服务程序TR0=0;delay(temp%16);TR0=0;Fm=1fm=1;delay1(5);i++;ucharcodesb[]={结束算机与单片机的连接不上问题计算机与单片机的连接需要在电脑端安装相应的USB转串的驱动，由于我组没有使用实验室windowsxp系统，而使用的是个人计算机windows7系统，所以需要针对win7的驱动。此后联网找寻下载相应的驱动此后解决了这一问题。2.如何使蜂鸣器发生声音而非Be-Be声为认识决这个问题，我们深入研究了蜂鸣器发声原理与乐谱相关的知识。经过学习相关知识发现，不同样的音符对应不同样的音高，音高取决于发声频率。所以可以经过构造不同样频率的方波来使蜂鸣器发出不同样频率的声音，详尽实现时利用准时器计时，准时器每一次累加消耗一个机器周期，即12个时钟周期。本实验采用晶振频率为12MHz，即准时器每一次累加耗资1us，经过设置准时器初值设定蜂鸣器取法的时间间隔，从而产生相应的音频。每个音符不仅有频率属性，还有节拍属性。对不同样节拍的控制可以采用延缓必然的时间来获取。3.音乐节奏的调治设置全局变量a，似的程序每循环一次就让音符的延时减一次a或加一次a，并利用中断让按键来控制。总结在本次课程设计中，