1、單片機課程設計報告電子音調(diào)發(fā)生器 1 課程設計總體目標1.1 總體結(jié)構(gòu)圖1 總體結(jié)構(gòu)1.2 設計要求 利用JD51開發(fā)板上的按鍵S1S4和蜂鳴器設計電子音調(diào)發(fā)生器，要求：（1）利用JD51開發(fā)板上的按鍵S1S4進行音調(diào)選擇，即按下不同的開關(guān)產(chǎn)生不同的音調(diào)，依次按動S1S4 及組合按鍵，蜂鳴器發(fā)出i八個音調(diào)；并在數(shù)碼管上顯示。（2）編寫2支歌曲，并可進行選擇播放。1.3 設計目的（1） 了解計算機發(fā)聲原理。（2） 熟悉定時器和鍵盤掃描電路的工作原理及編程方法。1.4 設計原理(1)音節(jié)由不同頻率的方波產(chǎn)生，音節(jié)與頻率的關(guān)系如表1所示。要產(chǎn)生音頻方波，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周

2、期除以2，即為半周期的時間。利用計時器計時此半周期時間，每當計時到后就將輸出方波的I/O反相，然后重復計時此半周期時間再對I/O反相，就可在I/O腳得到此頻率的方波。在JD51單片機上，產(chǎn)生方波的I/O腳選用P2.4，通過跳線選擇器將單片機的P2.4與蜂鳴器的驅(qū)動電路相連。這樣P2.4輸出不同頻率的方波，蜂鳴器便會發(fā)出不同的聲音。另外，音樂的節(jié)拍是由延時實現(xiàn)的，如果1拍為0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要設定延時時間，就可求得節(jié)拍的時間。延時作為基本延時時間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù)倍。 每個音節(jié)相應的定時器初值X可按下法計算： （1） 即 （2） 其中f:音調(diào)頻率，當晶振fose=11.0592

3、MHz時，音節(jié)“1”相應的定時器初值為x,則可得x=63777D=F921H 其它的可同樣求得。 音調(diào)低音頻率（Hz）低音計數(shù)初值X(HEX)中音頻率（Hz）中音計數(shù)初值X(HEX)高音頻率（Hz）高音計數(shù)初值X(HEX)1131F242262F921522FC8F2147F3C1294F9E1587FCEF3165F517330FA8C659FD454175F5B7349FAD8700FD6E5196F6D1392FB68784FDB26220F7D1440FBE9880FDEA7247F8B6494FC5B988FE2Ei/523FC8F/表一曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125ms調(diào)3/418

4、7ms調(diào)2/4250ms表二（2）音樂程序查表原理： 樂譜格式：每字節(jié)的高字節(jié)為音符代碼,低字節(jié)為節(jié)拍代碼 音符代碼 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 音節(jié) .5 .6 .7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 休止 節(jié)拍代碼 1 2 3 4 5 6 8 A C F 節(jié)拍 1/4 2/4 3/4 1 1(1/4) 1(1/2) 2 2(1/2) 3 3(3/4)（3）定時器的使用及時間延遲，首先對定時器進行初始化圖2門控位：GATE0，TR=1啟動計數(shù)(軟件啟動)； GATE1，TR=1 且 INT=1啟動計數(shù)(硬件啟動)。 C/T： 定時或計數(shù)方式選

5、擇位。 C/T0，定時工作方式；C/T1,計數(shù)工作方式。M1M0：工作方式選擇位。 M1M000，方式0：13位計數(shù)（TL0-4、TH0-7)M1M001，方式1：16位計數(shù)（TL0-7、TH0-7）M1M010，方式2：8位計數(shù),有自動裝入功能M1M011，方式3：T0分為兩個8位計數(shù)器,TL0可工作為定時或計數(shù)方式,TH0只能工作為定時方式。圖3TR0/TR1：啟動計數(shù)。為1啟動計數(shù)；為0停止計數(shù)。TF0/TF1：計數(shù)溢出。當加”1”計數(shù)結(jié)束時為1。本實驗采用定時器T0，工作在方式1 （16位計數(shù)），無自動裝入功能。2 硬件設計2.1 總體框圖圖4 硬件圖2.2 蜂鳴電路 模塊鳴器驅(qū)動電路

6、和89C51組成。 選擇一只壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器工作時約需要100MA驅(qū)動電流。當89C51輸出為低電平時蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音，89C51 輸出為高電平時，蜂鳴器不發(fā)聲。2.3 硬件電路圖5 電路圖3 軟件設計3.1 軟件設計流程及描述 根據(jù)要實現(xiàn)的功能，流程圖如下： 熟悉定時器和鍵盤掃描電路的工作原理及編程方法。圖6 流程圖圖73.2 軟件設計思路 電子音調(diào)發(fā)生器主要的工作是將按鍵的信息讀取，然后根據(jù)按鍵的數(shù)字，用計數(shù)器輸出相對應的頻率，實現(xiàn)電子音調(diào)發(fā)生器的音調(diào)。程序主要為5部分，鍵盤掃描、中斷計時、數(shù)碼顯示、音樂播放、主程序，他們分別執(zhí)行不同的功能。3.3 各部分功能介紹（1）鍵盤鍵值讀

7、取程序鍵盤鍵值讀取程序包括鍵盤掃描、消除抖動、鍵譯碼等內(nèi)容。按鍵的識別主要有兩種方法：行反轉(zhuǎn)法和行掃描法。因為鍵盤為機械開關(guān)，容易引入抖動。為了消除抖動干擾，在程序中要加入消除抖動的部分。（2）中斷計時中斷部分，中斷定時器1主要負責輸出不同頻率的方波，產(chǎn)生聲音，中斷定時器1主要是計時按鍵時間及按鍵間隔時間的功能，在播放音樂的時候，還擔任著播放音樂的節(jié)拍的任務。（3）音樂播放音樂播放部分主要是播放音樂，實現(xiàn)按鍵重播和播放程序里面的音樂的功能。（4）主程序主程序主要是隨時發(fā)出按鍵的聲音功能，并且通過不同P口的掃描，判斷是否是播放按鍵聲音還是播放音樂，還是繼續(xù)發(fā)出按鍵聲音。3.4 實驗程序/*SB1

8、 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 0000HLJMP KEYP0KEYP0: MOV R0,#00H CLR TR0 SETB P2.4 ;關(guān)蜂鳴器 SETB P2.3 ;關(guān)數(shù)碼管WU: MOV R0,P3 ;掃描鍵盤輸入 CJNE R0,#0FFH,KEYPO1 ;有輸入時跳轉(zhuǎn) JMP WUKEYPO1:CJNE R0,#0FBH,KEYPO2 ;輸入1音,非1音跳轉(zhuǎn) SETB P2.4 ;蜂鳴器置于高電平 MOV R3,#200MAIN

9、01:MOV TMOD,#01H ;初始化,工作方式1 MOV TL0,#21H ;寫入計數(shù)初值 MOV TH0,#0F9H SETB TR0 ;啟動計數(shù) WAIT1:JNB TF0,WAIT1 CLR TF0 CPL P2.4 ;蜂鳴器響 CLR P2.3 ;數(shù)碼管顯示1 MOV A,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN01 LJMP KEYP0 ;返回程序KEYP0 KEYPO2:CJNE R0,#0F7H,KEYPO3 ; 輸入2音,非2音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4 ;蜂鳴器置于高電平MOV R3,#200 MAIN02:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0E1H ;

10、寫入計數(shù)初值 MOV TH0,#0F9H SETB TR0WAIT2:JNB TF0,WAIT2 CLR TF0 CPL P2.4 ;蜂鳴器響 CLR P2.3 ;數(shù)碼管顯示2 MOV A,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN02LJMP KEYP0KEYPO3:CJNE R0,#0EFH,KEYPO4 ; 輸入3音,非3音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4 ;蜂鳴器置于高電平MOV R3,#200MAIN03:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#08CH MOV TH0,#0FAH SETB TR0WAIT3:JNB TF0,WAIT3 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P

11、2.3 MOV A,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN03LJMP KEYP0KEYPO4:CJNE R0,#0DFH,KEYPO5 ; 輸入4音,非4音跳轉(zhuǎn)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,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN04LJMP KEYP0KEYPO5:CJNE R0,#0F3H,KEYPO6 ; 輸入5音,非5音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4

12、MOV 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,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN05LJMP KEYP0KEYPO6:CJNE R0,#0E7H,KEYPO7 ; 輸入6音,非6音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN06:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0E9H MOV TH0,#0FBH SETB TR0WAIT6:JNB TF0,WAIT6 CLR T

13、F0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN06LJMP KEYP0KEYPO7:CJNE R0,#0CFH,KEYPO8 ; 輸入7音,非7音跳轉(zhuǎn)SETB P2.4MOV R3,#200 MAIN07:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#05BH MOV TH0,#0FCH SETB TR0WAIT7:JNB TF0,WAIT7 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN07LJMP KEYP0KEYPO8:CJNE R0,#0DBH,KEYPO9 ; 輸

14、入i音,非i音跳轉(zhuǎn) SETB P2.4 MOV R3,#200 MAIN08:MOV TMOD,#01H MOV TL0,#08FH MOV TH0,#0FCH SETB TR0WAIT8:JNB TF0,WAIT8 CLR TF0 CPL P2.4 CLR P2.3 MOV A,#B MOV P0,A DJNZ R3,MAIN08LJMP KEYP0KEYPO9:CJNE R0,#0EBH,KEYPO10 ;跳轉(zhuǎn)到第一首歌程序 LJMP MUSTART1KEYPO10:CJNE R0,#0D7H,JIELI ;跳轉(zhuǎn)到第二首歌程序 LJMP MUSTART2JIELI:JMP KEYP0 ;返

15、回主程序MUSTART1: ;歌曲1的播放程序 MOV R0,#00H ;節(jié)拍表指針置零 MOV R1,#00H ;音符表指針置零RTAB:MOV A,R0 MOV DPTR,#RYTH MOVC A,A+DPTR ;查表法將一個節(jié)拍數(shù)據(jù)取出放R2計數(shù)器中 MOV R2,ATTAB:MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE MOVC A,A+DPTR MOV R3,A ;取出音符表高8位 INC R1 ;指針加1 MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE MOVC A,A+DPTR MOV R4,A ;取出低8位 SETB P2.4 ;輸出相應音調(diào)的方波LOOP:MOV R5,#3

16、BHMAIN:MOV TMOD,#01H MOV TL0,R4 MOV TH0,R3 SETB TR0WAIT:JNB TF0,WAIT CLR TF0 CPL P2.4MAYA:JB P3.2,MAYB ;判斷P3.2口是否有為1 JB P3.4,MAYB ;判斷P3.4口是否有為1 LJMP RA ;P3.4口為0則跳轉(zhuǎn)到程序RAMAYB:JB P3.3,JIELI ;判斷P3.3口是否有為1 JB P3.5,JIELI ;判斷P3.5口是否有為1 LJMP MUSTART2 ;P3.5口為0則放第二首歌RA: DJNZ R5,MAIN ;無打斷則繼續(xù)放第一首歌 DJNZ R2,LOOPI

17、NC R0 ;兩個表的指針都加1INC R1CJNE R1,#88,RTAB ;判斷是否取完LJMP KEYP0TONE:DB 0FBH,68H,0FAH,8CH,0FBH,68H,0F9H,0E1H,0FAH,8CH,0F9H,0E1H,0F9H,21HDB 0F9H,21H,0F8H,0B6H,0F7H,0D1H,0F8H,0B6H,0F9H,21H,0F8H,0B6H,0F9H,21H,0F9H,0E1H,0FAH,8CHDB 0FBH,68H,0FAH,8CH,0FBH,68H,0F9H,0E1H,0FAH,8CH,0F9H,0E1H,0F9H,21HDB 0F9H,21H,0F8H,

18、0B6H,0F7H,0D1H,0F8H,0B6H,0F9H,21H,0F8H,0B6H,0F9H,21H,0F9H,0E1H,0F9H,21HDB 0FBH,68H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68HDB 0F9H,21H,0F9H,0E1H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FAH,0D8H,0FBH,68H,0F9H,21H,0F9H,0E1H,0FAH,8CH,0FAH,8CHDB 0FBH,68

19、H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68HDB 0F9H,21H,0F9H,0E1H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FAH,8CH,0F9H,0E1H,0F9H,21H,0F8H,0B6H,0F9H,21HRYTH:DB 04,09,04,09,04,08,09DB 04,04,04,04,04,12,04,09,09DB 04,09,04,09,04,08,09DB 04,04,04,04,04,12

20、,04,09,09DB 04,04,04,08,04,04,04,08,08DB 04,04,04,08,04,04,04,08,08DB 04,04,04,08,04,04,04,08,08DB 04,04,04,08,04,04,04,08,08MUSTART2: MOV R0,#00H MOV R1,#00HRTAB2: MOV A,R1 MOV DPTR,#TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV R2,ATTAB2: MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE2 MOVC A,A+DPTR MOV R3,A INC R1 MOV A,R1 MOV DPTR,#TONE2

21、MOVC A,A+DPTR MOV R4,A SETB P2.4LOOP2: MOV R5,#9BHMAIN2: MOV TMOD,#01H MOV TL0,R4 MOV TH0,R3 SETB TR0WAITR:JNB TF0,WAITR CLR TF0 CPL P2.4MAYA1:JB P3.3,MAYB1 JB P3.5,MAYB1 LJMP RBMAYB1:JB P3.2,BACK JB P3.4,BACK LJMP MUSTART1BACK:LJMP JIELIRB: DJNZ R5,MAIN2 DJNZ R2,LOOP2 INC R0INC R1CJNE R1,#64,RTAB2L

22、JMP KEYP0TONE2:DB 0FBH,68H,0FDH,6EH,0FDH,45H,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,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,0D8H,0FAH,8CH,0F9H,21H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68HDB 0FBH,0E9H,0FBH,0E9H

23、,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,0EFHTABLE1:DB 04,04,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,06,04,04,04,04,04,04,04,04DB 04,04,04,04,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04DB 04,04,04,04 END4 實驗結(jié)果用pro