带自动播放功能的电子琴课程设计.docx

带自动播放功能的电子琴课程设计.docx

《带自动播放功能的电子琴课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带自动播放功能的电子琴课程设计.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

带自动播放功能的电子琴课程设计

课程设计

课程名称单片机课程设计

题目名称带自动播放功能的电子琴

学生学院材料与能源学院

专业班级09材加2班

学号

学生姓名

指导教师刘伟

2012年01月05日

1课程设计题目

带自动播放功能的电子琴

2课程设计内容

利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8,9,10,11十一个键，能够发出11个不同的音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按别的键则发另一音调的声音，同时数码管显示相应的音符数字。

每个琴键被按下时，LED灯显示出不同的流水灯模样。

当模式切换后，则实行播放音乐，同时LED全亮。

可以用单片机的复位功能实现模式的切换。

。

3原理电路设计（硬件设计）

3.1单片机最小系统

图1

单片机采用AT89S51单片机，AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，与工业80C51产品指令各引脚完全兼容。

单片机最小系统主要有两块组成，其一为晶振起振电路，其二为复位电路。

3.2按键电路

图2

用P1口以及P3.0,P.P3.1,P3.2口来控制11个琴键，当系统扫描到有琴键被按下，也就是相应的IO口有低电平输入，就跳到相应的程序执行相关操作。

3.3发声电路及数码管显示电路

图3

发声系统则是由于芯片不断输出高低电平行程方波，传递于扬声器，有电信号转化为机械振动，产生空气的振动，这就使我们能通过耳朵接收声音。

用两个三极管，起到放大声音的作用。

数码管的显示用P0口控制，中间加上220欧姆的上拉电阻，上拉电阻用于将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,电阻同时起限流作用。

图4

3.4彩灯电路

图5

用P2口控制彩灯，当检测到不同的琴键被按下，彩灯显示不同的流水灯模样。

LED是高电平有效，当输入是“1”则灯亮，输入是“0”灯就不亮，基于这样的原理，程序中只要控制好P2口的输入就可以实现灯的闪亮变化。

3.5模式选择开关

图6

当P3.3控制的开关合上，P3.4控制的开关打开，电子琴则播放音乐，此时LED彩灯全亮；相反就可以弹琴，LED灯显示不同的变化模样，同时数码管显示相应的音符数字。

4.6总电路图

图7

4程序设计（软件设计）

4.1延时参数

决定程序中延时参数的方法

C调各音节的频率如表1所列，根据此频率表可计算出程序中所需的延时参数。

先以中音DO说明如下。

音阶

DO

RE

MI

FA

SO

LA

SI

中音

音符

1

2

3

4

5

6

7

频率/Hz

262

294

330

349

392

440

494

表1

（1）DO的频率为262Hz，所以

周期T=1/f=1/262s=3816us

半周期t=T/2=1908us

（2）若以程序

MOVR6，#data;1周共需耗时3个机器周期，

ACALLDELAY;2周即耗时1us*3=3us

DELAY:

MOVB,R6；2周需耗时2个机器周期，即耗时2us

MOVR7，#6;1周此循环部分，每执行一次供需耗时

DL：

DJNZR7，$;2周15个机器周期，即耗时

DJNZR6，DL;2周1us*15=15us

MOVR6，B;2周共需耗时4个机器周期，即耗时

RET;2周1us*4=4us

来达成延时t的目的，则因t=1908，且

MOVR6，#data

ACALLDELAY

MOVB,R6

MOVR6，B

RET

这5个指令共耗时9us，所以在DELAY子程序中，循环部分只能是

1908us-9us=1899us

（3）循环的部分每执行一次耗时15us，故要延时1899us需重复执行1899/=

次，即R6=126就可产生所需的DO音调。

（4）其他音调所需的R6值，算法一样。

4.2简谱对应简谱码，T值，节拍数

发音

简谱码

T值

节拍码

节拍数

低5SO

1

64260

1

1/4拍

低6LA

2

64400

2

2/4拍

低7SI

3

64524

3

3/4拍

中1DO

4

64580

4

1拍

中2RE

5

64684

5

1又1/4拍

中3MI

6

64777

6

1又2/4拍

中4FA

7

64820

7

1又3/4拍

中5SO

8

64898

8

2拍

中6LA

9

64968

9

2又1/4拍

中7SI

A

65030

A

2又2/4拍

高1DO

B

65058

B

2又3/4拍

扬声器能发出不同的声音是因为不同的音高和节拍，对应不同音高有对应的16进制数。

4.3电子琴流程图

图8

4.4源程序

ORG0000H

AJMPMAIN；上电，转向主程序

ORG000BH；定时器T0入口地址

JMP  TIM0；转向中断服务程序

  ORG 0030H；主程序

MAIN:

SETBP3.3；P3.3口置1

SETBP3.4；P3.4口置1

SETBP3.5，P3.5口置1

CLRP3.6；P3.6口置0

CLRP3.7；P3.7口置0

LOOP:

JBP3.4,S1；判断P3.4口，为1则转向S1，否则顺序执行

SETBP3.6

CLRP3.7

AJMPPIANO；转向PIANO

S1:

JBP3.3,LOOP；判断P3.3口，为1则转向S2，否则顺序执行

SETBP3.7

CLRP3.6

ACALLMM

AJMPLOOP

MM:

MOV  TMOD,#01H ；设定时方式

  MOV  IE,#82H ；开中断   

START0:

  MOV  30H,#00H;

NEXT:

 MOVA,30H

  MOV DPTR,#TABLE

  MOVC  A,@A+DPTR ； 查表取音调和节拍

MOV R2,A

  JZ    END0   ； 为零,不进行处理  

  ANL A,#0FH

 MOV  R5,A  ；将节拍存入R5  

  MOV A,R2

  SWAP  A

  ANL A,#0FH

  JNZ  SING  ；  根据音调决定是否演奏.  

  CLR TR0

  JMP  D1

SING:

DEC  A

MOV  22H,A  ；  将音调存入22H. 

 RL  A

 MOV DPTR,#TABLE1

 MOVC A,@A+DPTR   ；根据音调决定定时器初值

 MOV  TH0,A   ； 放入TH0 

MOV   21H,A

MOV  A,22H

 RL A

 INC  A

 MOVC  A,@A+DPTR

 MOV TL0,A   ； 放入TL0 

 MOV  20H,A

 SETB TR0   ；启动定时器T0     

D1:

CALL  DELAY

 INC  30H

 JMP  NEXT

END0:

CLR  TR0

 JMP  START0

TIM0:

            ；定时器中断服务程序

PUSH  ACC

PUSH  PSW

 MOV  TL0,20H   ；重赋初值

 MOV  TH0,21H

 CPL P0.7

 POP  PSW

 POP  ACC

 RETI

DELAY:

MOV R7,#02H   ；延时子程序

D2:

  MOV  R4,#187

D3:

  MOV  R3,#248

    DJNZ  R3,$

     DJNZ R4,D3

     DJNZ   R7,D2

     DJNZ R5,DELAY

   RET

TABLE1:

；决定音调的定时初值.

DW64260,64400,64524,64580

DW64684,64777,64820,64898

DW64968,65030,65058,65110

DW65157,65178,65217

TABLE:

；决定音调和节拍的表格,不同的歌曲只是此表不同

DB4H,02H,82H,64H,54H

DB64H,54H,48H

DB64H,02H,52H,44H,24H

DB44H,54H,64H,44H

DB44H,54H,64H,44H

DB64H,74H,88H

DB64H,74H,88H

DB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H,82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H

DB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H,0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H,0C4H,0B4H,04H

DB82H,01H,81H,94H,84H,0B4H,0A4H,04H,82H,01H,81H,94H,84H,0C4H,0B4H,04H

DB82H,01H,81H,0F4H,0D4H,0B4H,0A4H,94H,0E2H,01H,0E1H,0D4H,0D4H,0C4H,0B4H,04H,00

PIANO:

ORLP1,#0FFH；把P1，P3口嵌在高电平，等待任一键被按下

ORLP3,#0FFH

ANLP2,#00H；P2口清零，上电后LED灯全不亮

TEST:

JNBP3.2,SOL；判断哪个键被按下，发现有键被按下直接跳到相关程序执行操作

JNBP3.1,LAL

JNBP3.0,SIL

JNBP1.7,DO

JNBP1.6,RE

JNBP1.5,MI

JNBP1.4,FA

JNBP1.3,SO

JNBP1.2,LA

JNBP1.1,SI

JNBP1.0,DOH

AJMPTEST；重新再判断按键

SOL:

MOVR6,#170；设定相对应的延时参数R6，使按下键时发出相应的音调

MOVP0,#92H；数码管显示相应的音符数字

MOVP2,#81H；LED灯显示对应键被按下的闪烁模式

AJMPOUTPUT；跳到OUTPUT，输出一周

LAL:

MOVR6,#150

MOVP0,#82H

MOVP2,#42H

AJMPOUTPUT

SIL:

MOVR6,#134

MOVP0,#0F8H

MOVP2,#24H

AJMPOUTPUT

DO:

MOVR6,#126

MOVP0,#0F9H

MOVP2,#18H

AJMPOUTPUT

RE:

MOVR6,#113

MOVP0,#0A4H

MOVP2,#24H

AJMPOUTPUT

MI:

MOVR6,#100

MOVP0,#0B0H

MOVP2,#42H

AJMPOUTPUT

FA:

MOVR6,#95

MOVP0,#99H

MOVP2,#81H

AJMPOUTPUT

SO:

MOVR6,#85

MOVP0,#92H

MOVP2,#0C0H

AJMPOUTPUT

LA:

MOVR6,#75

MOVP0,#82H

MOVP2,#30H

AJMPOUTPUT

SI:

MOVR6,#67

MOVP0,#0F8H

MOVP2,#0CH

AJMPOUTPUT

DOH:

MOVR6,#63

MOVP0,#0F9H

MOVP2,#03H

OUTPUT:

SETBP0.7；令扬声器通电

ACALLDELAY1；延时半周期t

CLRP0.7；令扬声器断电

ACALLDELAY1；延时半周期t

AJMPTEST；重新测试按

DELAY1：

MOVB,R6

DL:

MOVR7,#6

DJNZR7,$

DJNZR6,DL

MOVR6,B

RET

END；结束

5总结

历时两个星期的单片机课程设计已经结束了，我基本完成了任务。

在这个电子琴的设计与制作上，我真的学到了很多书本上无法学到的实用知识，同时在知识的巩固和动手能力的锻炼上得到了很大的进步。

从方案的确定，功能的设计，程序的编写与调试，每一步都学习到比较深入才能合理运用知识，从而应用到实际，完成设计。

我在编写程序时遇到很多很多问题，都基本都可以通过同学间相互讨论研究，向其他同学请教，参考指导书，并且在网络上得到帮助。

经过这样学习研究的过程，我不止学习到了东西和完成设计任务，我更学习到与伙伴，同学互相学习一起进步的道理。

编写程序时想要实现什么功能必须十分清楚，而这次设计我是先写比较简单的功能的程序，并且分模块进行，最后把几个小程序连在一起，既可以分块研究学习，又可以达到清晰思路的效果。

通过这次的课程设计，我得到了一定的实践能力的锻炼，这对我以后的实际工作能力有重要的影响，增加了我的经验。

在当今时代的电子行业中，单片机是是十分重要的，充当着不可或缺的要员，在生活中也可以说是无处不在的。

因此，学好单片机对当代工科生十分重要。

同时，通过这次的课程设计，我更加深刻了解到理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，所以这样一个课程设计就可以很好地让学生把学到的知识应用到实际上去，这才是学以致用。

这个电子琴的设计中，我还为此学习了音符节拍的知识以及它们的表示方法，如何写进单片机程序中。

经过这次课程设计，很好地把在书本上学到的知识整理了一翻，把该学的知识弄得更透彻，不再停留在理论上，更注重的是如何运用这些知识达到我想要的效果。