可存儲式電子琴

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)課程設(shè)計課程設(shè)計 可存儲式電子琴系統(tǒng)設(shè)計可存儲式電子琴系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)生姓名李真，謝偉志，武光霞，李真，謝偉志，武光霞，孫宏杰，孫宏杰，鄭悅，鄭悅，周錦波，周錦波，學(xué)號學(xué)號7所在專業(yè)所在專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化所在班級所在班級機 071-6指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師劉鵬 負責(zé)內(nèi)容負責(zé)內(nèi)容同組人員同組人員精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)可存儲式電子琴可存儲式電子琴一、任務(wù)書一、任務(wù)書 本設(shè)計利用 8051 單片機的控制程序結(jié)合 LCD 設(shè)計一臺數(shù)字式可存儲是電子琴?；竟δ転椋?、使用 LCD 顯示器來顯示音節(jié)輸入的相關(guān)信息；2、當按下鍵盤組相對按鍵

2、，壓電喇叭會發(fā)出相對音節(jié)單音，共有兩個八度音階；3、所有單音會存入 8051 內(nèi)而保存起來；4、至多可以輸入 64 個單音，可以一起演奏出來；演奏時可以按鍵中斷；可以實時顯示目前正演奏的單音碼.二、原理說明二、原理說明精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)A 8051 單片機介紹單片機介紹2.12.1 基本特性基本特性8051 單片機主要功能特點如下：（1）8 位 CPU;片內(nèi) 128B RAM （2）片內(nèi) 4KBROM/EPROM； 特殊功能寄存器區(qū)（3）2 個優(yōu)先級的 5 個中斷源結(jié)構(gòu)；4 個 8 位并行 I/O 口(P0、P1、P2、 P3)（4）2 個 16 位定時/計數(shù)器(MCS

3、-52 子系列為 3 個)；全雙工串行口（5）布爾處理器；64KB 外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間（6）64KB 外部程序存儲器地址空間；片內(nèi)振蕩器及時鐘電路8051 片內(nèi)程序存儲器為掩膜 ROM，可根據(jù)特殊要求和用途在制造芯片是將專用程序固化進去，成為專用單片機。引腳功能 MCS-51 系列單片機大多都采用 40 條引腳雙列直插式器件，引腳除5V(VCC40 腳)和電源地（VSS20 引腳）外，按其功能主要由以下三大部分組成。右圖為為 8051 的引腳圖。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)2.22.2 時鐘電路時鐘電路XTAL1(19 腳)芯片內(nèi)部振蕩

4、電路（單極反相放大器）輸入端。TAL2(18 腳)芯片內(nèi)部振蕩電路（單極反相放大器）輸出端。MCS-51 的時鐘可由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。2.32.3 控制信號控制信號2.3.1 RST/VPD (9 腳腳)復(fù)位信號復(fù)位信號時鐘電路工作后，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部進行初始復(fù)位，復(fù)位后片內(nèi)寄存器狀態(tài)如下表所示。寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTMOD 00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P30FFHSCON00HIP00000SBUF不定IE000000PCON00000精選優(yōu)

5、質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)P0P3 口輸出高電平，初值 07H 寫入堆棧指針 SP、清 0 程序計數(shù)器PC 和其余特殊功能寄存器。但初始復(fù)位不影響片內(nèi) RAM 狀態(tài)，只要該引腳保持高電平，MCS-51 將循環(huán)復(fù)位。RST/VPD從高電平變成低電平時，單片機將從 0 號單元開始執(zhí)行程序。另外該引腳還具有復(fù)用功能。只要將VPD接+5v 電源，一旦 VCC電位突然或斷電，能保護片內(nèi) RAM 中的信息不會丟失，復(fù)電后能正常工作。2.3.2 ALE/(30 引腳引腳)地址鎖存信號地址鎖存信號_PROG當訪問外部存儲器時，P0 口輸出的低八位地址由 ALE 輸出的控制信號鎖存到片外地址鎖存器，P

6、0 口輸出地址低八位后，又能與片外地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口，那么 P0 口上的信息究竟時地址還是數(shù)據(jù)完全又 ALE 來定義，ALE 高電平期間，P0 口上一般出現(xiàn)地址信息，在 ALE 下降沿是，將 P0 口上地址信息鎖存到片外地址鎖存器，在 ALE 低電平期間 P0 口上一般出現(xiàn)指令和數(shù)據(jù)信息。平時不訪問片外存儲器時，該端也以六分之一的時鐘頻率固定輸出正脈沖。 因而亦可作系統(tǒng)其它芯片的時鐘源。ALE 可驅(qū)動 8 個 TTL 門。2.3.3(29 腳腳)片外程序存儲器讀選通片外程序存儲器讀選通_PSEN低電平有效，8051 訪問片外程序存儲器時，程序計數(shù)器 PC 通過_PSENP2 口和 P0 口輸出十

7、六位指令地址，作為程序存儲器讀信號，輸出負脈_PSEN沖將相應(yīng)存儲單元的指令讀出并送到 P0 口上，供 8051 執(zhí)行。同樣可_PSEN驅(qū)動 8 個 TTL 門輸入。2.3.4/VPP（31 腳）內(nèi)部和外部程序存儲器選擇信號腳）內(nèi)部和外部程序存儲器選擇信號_EA精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)對于 8051 來說，內(nèi)部有 4K 字節(jié)的程序存儲器，當為高時，CPU 訪_EA問程序存儲器有兩種情況：a、地址小于 4K 時訪問內(nèi)部程序存儲器。b、地址大于 4K 時訪問外部程序存儲器。若接地，則不使用內(nèi)部程序存儲器，不管地址大小，取指時總是訪問_EA外部程序存儲器。對于 EPROM 型的單片

8、機，在 EPROM 編程時，此引腳用于施加 21 伏編程電壓 VPP。2.42.4 I/O 口口8051 單片機有 4 個雙向 8 位 I/O 口 P0P3,P0 口為三態(tài)雙向口，負載能力為 8 個 LSTTL 門電路，P1P3 為準雙向口（用作輸入時，口鎖存器必須先寫“1”），負載能力為 4 個 LSTTL 門電路。2.5 8051 定時定時/計數(shù)器計數(shù)器一般單片機內(nèi)部都設(shè)有定時/計數(shù)器，因為有的測控系統(tǒng)是按時間間隔定時控制的，如定時對物理過程（如溫度）的采樣測量等，雖然可以通過延時程序?qū)崿F(xiàn)定時，但這會降低 CPU 的工作效率。如果能利用一個可編程的實時時鐘獲得延時定時，就可以提高 CPU

9、的工作效率。另外，也有一些測控系統(tǒng)時根據(jù)外部信號的計數(shù)結(jié)果來實現(xiàn)控制的，必須對外部隨機時間（往往為脈沖信號）進行計數(shù)。因此，單片機內(nèi)部一般都設(shè)置可變成的定時/計數(shù)器，以簡化系統(tǒng)設(shè)計，提高系統(tǒng)功能。所謂可編程就是指可通過指令來確定或改變其工作方式，應(yīng)包括以下幾個方面5：(1) 確定其工作方式是定時還是計數(shù)；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)(2) 預(yù)置定時或計數(shù)初值；(3) 當定時時間到或家戶終止時，要不要發(fā)中斷請求；(4) 如何啟動定時或計數(shù)器工作。2.5.12.5.1 定時定時/ /計數(shù)器結(jié)構(gòu)與工作原理計數(shù)器結(jié)構(gòu)與工作原理從圖 1-2（定時/計數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu)圖）可以看出，2 個 16

10、位定時/計數(shù)器 T0和 T1，分別由 8 位計數(shù)器 TH0、TL0 和 TH1、TL1 構(gòu)成，他們都是以加“1”的方式完成計數(shù)。特殊功能寄存器 TMOD 控制定時/計數(shù)器的工作方式，TCON 控制定時/計數(shù)器的啟動運行并記錄 T0、T1 的溢出標志。通過對TH0、TL0 和 TH1、TL1 的初始化編程可以預(yù)置 T0、T1 的計數(shù)初值。通過對 TMOD 和 TCON 的初始化編程可以分別置入方式字和控制字，以指定其工作方式并控制 T0、T1 按規(guī)定的工作方式計數(shù)。 T1 T0a)工作原理a、定時器當設(shè)置為定時器工作方式時，計數(shù)輸入信號來自內(nèi)部振蕩信號，在每個機器周期內(nèi)定時器的計數(shù)器做一次“1”

11、運算。因此定時器亦可視為計算機機器周期的計數(shù)器。而每個機器周期又等于 12 個振蕩脈沖，故定時器的工作 方式工作方式啟動溢出啟動溢出內(nèi)總線(8AH)H(8CH)H(8BH)CPUTL1(8 位)TH0(8 位)TL0(8 位)TCON (88H)TMOD(89H)(8DH)HTH1(8 位)T0 (P3.4)T1 (P3.5)定時/計數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)計數(shù)速率為振蕩頻率的（即 12 分頻）。若單片機的晶振主頻為 12MHz，121則計數(shù)周期為。如果定時器的計數(shù)器“1”產(chǎn)生溢出，則標志著定時時s1間到。b、計數(shù)器當設(shè)置為計數(shù)器工作方式時，計數(shù)輸入信號來自外部引

12、腳 T0（P3.4）、T1(P3.5)上的計數(shù)脈沖，外部每輸入一個脈沖，計數(shù)器 TH0、TL0(或 TH1、TL1)做一次“1”運算。而在實際工作中，計數(shù)器由計數(shù)脈沖的下降沿觸發(fā)，及 CPU 在每個機器周期的 S5P2 期間對外部輸入引腳 T0(T1)采樣，芮在 一個機器周期中采樣值位高電平，而在下一個機器周期中采樣值為低電平，則緊跟著的再下一個機器周期的 S3P1 期間計數(shù)值就“+1”，完成一次計數(shù)操作。因此確認一次外部輸入脈沖的有效跳變至少要花費 2 個機器周期，即 24 個振蕩周期，所以最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的。為了確保計數(shù)脈沖不被丟失，則脈沖241的高電平及低電平均應(yīng)保持一個機器周期以

13、上。對外部計數(shù)脈沖的基本要求如上圖所示，T為機器周期。CY不管時定時還是計數(shù)工作方式，定時器 T0 或 T1 再對內(nèi)部時鐘或外部脈沖計數(shù)時，不占用 CPU 的時間，除非產(chǎn)生溢出才可能中斷 CPU 的當前操作。由此可見，定時/計數(shù)器是單片機內(nèi)部效率高且工作靈活的部件。計數(shù)器計數(shù)脈沖的基本要求 TCY TCYT1精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)另外，每個定時/計數(shù)器還有四種工作方式，即有四種邏輯結(jié)構(gòu)模式。其中工作方式 02 對 T0 和 T1 都是一樣的，而方式 3 對兩者是不同的。2.5.22.5.2 8051 定時器模式的工作定時器模式的工作8051 內(nèi)含有 2 個 16 位的定時計

14、數(shù)器，稱為定時器 0 及定時器 1，如同一般定時計數(shù)器的功能，其主要有兩種作用：第一、執(zhí)行一段特定時間長短的計時。第二、可以計算由 T0 或 T1 引腳輸入的脈沖數(shù)。前者在應(yīng)用上可以產(chǎn)生正確的時間延遲及定時去執(zhí)行中斷服務(wù)例程，這是單片機在軟件控制程序上常用到的技巧，而后者的應(yīng)用則是計數(shù)器或是計數(shù)器的設(shè)計。 這兩個定時器本身都有 4 種工作模式可供使用：（1）模式 0：13 位計時工作模式。（2）模式 1： 16 位計時工作模式。（3）模式 2： 具有自動重新加載計數(shù)值的 8 位計時工作模式。（4）模式 3： 在此模式工作時，定時器 1 本身停止計時的工作。而定時器 0 分為兩個獨立的 8 位定

15、時器由 TL0 及 TH0 來負責(zé)計時的任務(wù)。模式 0 到模式 2 中，定時器 0 和定時器 1 的使用方法都一樣，只有在模式3 時才不同。2.5.32.5.3 定時計數(shù)器相關(guān)控制寄存器定時計數(shù)器相關(guān)控制寄存器設(shè)計定時器相關(guān)控制寄存器說明如下表所示.（1）TCON 寄存器每個位都可按位尋址，可分別設(shè)置或清除，適當?shù)乜刂七@些位便可控制定時器地動作。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IE0 其中有關(guān)符號說明如下：a. TF1: TCON.7，定時器 1 溢位標志，當定時器計時終止產(chǎn)生溢位

16、時，硬件會自動設(shè)為 1，而在執(zhí)行過中斷服務(wù)程序后，硬件會自動清除該位。b. TR1: TCON.6, 定時器 1 計時啟動位，通過軟件來設(shè)置或清除做啟動或停止計數(shù)的功能。c. TF0: TCON.5, 定時器 0 溢位標志，其功能同 TF1。d. TR0: TCON.4, 定時器 0 定時啟動位，其功能同 TR1。e. IE1: TCON.3, 外部中斷 1（引腳 INT1）的中斷設(shè)置標志。當 INT1引腳由外部送入中斷信號，而硬件檢測到此信號時，會將此位設(shè)置。在執(zhí)行過中斷服務(wù)例程后，硬件會自動清除此位。f. IT1: TCON.2, 外部中斷 1 的中斷信號類型設(shè)置，當 IT1=1 時，中斷

17、信號位負緣觸發(fā)。若 IT1=0 時則為低電平觸發(fā)。g. IE0: TCON.1, 外部中斷 0（引腳 INT0）的中斷設(shè)置，當 INT0 引腳由外部送入中斷信號，而硬件檢測到此信號時將此位設(shè)置，在執(zhí)行過中斷服務(wù)程序后，硬件自動清除此位。h. IT0: TCON.0, 外部中斷 0 的中斷信號類型設(shè)置，當 IT0=1 時，中斷信號為負緣觸發(fā)。若 IT0=0 時，則為低電平觸發(fā)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)定時器 1定時器 0定時計數(shù)器相關(guān)控制寄存器及其說明（2）TMOD 計時模式選擇寄存器 此寄存器不可按位尋址，其結(jié)構(gòu)如下：B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0GATE C

18、/T M1 M0 GATE C/T M1 M0其中的有關(guān)符號說明如下：a. GATE: 定時器動作的開關(guān)控制位，當 GATE=0 時，定時器在TR0=1 或 TR1=1 時會工作。而當 GATE=1 時，且 TR0=1 或 TR1=1,定時器要在 INT0 或 INT1 引腳成為高電平時才會執(zhí)行計時的工作。b. C/T: 計時功能或計數(shù)功能的選擇位，C/T=0 執(zhí)行計時工作，而C/T=1 時才執(zhí)行計數(shù)的功能。c. M0、M1: 工作模式選擇，其設(shè)置情況說明如表 1-4 所示。名 稱地址功能TCON88H定時器控制寄存器TMOD89H定時器工作模式選擇寄存器TH08CH定時器 0 高 8 位計時

19、寄存器TL08AH定時器 0 低 8 位計時寄存器TH18DH定時器 1 高 8 位計時寄存器TL18BH 定時器 1 低 8 位計時寄存器精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（3）IE: 中斷啟用寄存器 可按位尋址，地址A8H，用來啟用各種中斷信號的產(chǎn)生，各個位說明如下：B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0其中的有關(guān)符號說明如下：a. EA(IE.7): EA=0 時，所有中斷禁用（中斷不產(chǎn)生）；EA=1 時，各中斷的產(chǎn)生由個別的啟用位決定。b. （IE.6）: 保留。c.ET2(IE.5): 啟用定時器 2 溢位的中斷（8

20、052 用）。M1 M0 工作模式0 0 模式 00 1 模式 1 1 0 模式 21 1 模式 3TMOD 寄存器的 B1、B0 位的設(shè)置及其說明精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)d. ES (IE.4) : 啟用串行端口的中斷（ES1 啟用，ES=0 禁用）。e.ET1(IE.3): 啟用定時器 1 中斷。f.EX1(IE.2): 啟用外部中斷 INT1 的中斷。g. ET0(IE.1): 啟用定時器 0 中斷。h. EX0(IE.0): 啟用外部中斷 INT0 的中斷。BLED 原理原理選用的是共陰極的 LED精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)發(fā)光二極管的陰極連在一起的稱

21、為共陰極顯示器。通常的七段 LED 顯示塊中有八個發(fā)光二極管，故也稱為八段顯示器。其中七個發(fā)光二極管構(gòu)成七筆字型“8”一個發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點。七段顯示塊與單片機接口非常容易。只要將一個八位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管相連即可。八位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符。C蜂鳴器蜂鳴器1、蜂鳴器模擬輸出DO,RE,MI.的音階聲音。蜂鳴器發(fā)聲過程仍由按精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)鍵啟動，定時器控制鳴叫頻率。2、據(jù)不同音階的頻率，計算出定時器的定時初值和定時周期。D、鍵盤掃描、鍵盤掃描1. 鍵盤輸入信息的主要過程鍵盤輸入信息的主要過程a、CPU 判斷是否有鍵按下；b

22、、確定按下的是哪一個鍵；c、把此鍵代表的信息翻譯成計算機所能識別的代碼，如 ASCII 或其他特征碼。以上 1.2 和 1.3 是由軟件來完成的，所以用非編碼鍵盤。2掃描程序查詢的內(nèi)容為：掃描程序查詢的內(nèi)容為：a、查詢是否有鍵按下 首先對 P0 口進行初始化 P0=0 xF0,利用 if 語句進行判斷，判斷表達式是精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)P1!=0 xF0,如果為真則執(zhí)行 key scan()子程序，如果為假則執(zhí)行 else.b、查詢按下鍵的行列位置。利用 key_scan()來進行鍵盤查詢檢測，先判斷列，在判斷行，具體見程序。c、對得到的行號和列號進行譯碼，得到鍵值。d、鍵

23、盤的判斷是均進行延時，以防止鍵盤抖動的干擾。利用 key_scan()來進行鍵盤查詢檢測。E E、以定時器產(chǎn)生各種頻率的聲音、以定時器產(chǎn)生各種頻率的聲音原理及說明原理及說明由于定時器可以產(chǎn)生各種頻率的聲音，所以由喇叭發(fā)出“DO”、“RE”、“ME”.的音階。定時器 0 工作于模式 0，計時時間長短所發(fā)音的頻率而 定，下表列出各個音符對應(yīng)的頻率值： 簡譜12345671234567音符C5D5E5F5G5A5B5C6D6E6F6G6A6B6頻率523 5876596987848809871046117413181396156717601975由頻率值推得定時器計數(shù)初值，可由以下關(guān)系式求得： )(

24、/1sft精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2/(int)tco 32)8192(00colo32/ )8192(cohi其中符號的含義說明如下：頻率值f ：方波寬度，以表示ts：定時器所計數(shù)的次數(shù)co：計數(shù)初值低字節(jié)lo：計數(shù)初值高字節(jié)hi經(jīng)計算得到以下一些數(shù)據(jù)：XTAL12 MHZf523 co=956 TH0 value=226 TL0 value=4f587 co=851 TH0 value=229 TL0 value=13f659 co=758 TH0 value=232 TL0 value=10f698 co=716 TH0 value=233 TL0 value=20f7

25、84 co=637 TH0 value=236 TL0 value=3f880 co=568 TH0 value=238 TL0 value=8f987 co=506 TH0 value=240 TL0 value=6f1046 co=478 TH0 value=241 TL0 value=2f1174 co=425 TH0 value=242 TL0 value=23f1318 co=379 TH0 value=244 TL0 value=5f1396 co=358 TH0 value=244 TL0 value=26精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)f1567 co=319 TH0

26、 value=246 TL0 value=1f1760 co=284 TH0 value=247 TL0 value=4f1975 co=253 TH0 value=248 TL0 value=3精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)附錄附錄 1：流程圖：流程圖確定鍵盤位置執(zhí)行 else判斷式為真判斷式為假將鍵值 K 賦予 LED 子程序，使 LED 顯示相應(yīng)數(shù)值，并激活計數(shù)器，延時1ms，當計數(shù)器計數(shù)完畢后，產(chǎn)生溢出中斷，觸發(fā)發(fā)聲程序，發(fā)聲程序調(diào)用相應(yīng)數(shù)組中的相應(yīng)發(fā)聲頻率，發(fā)聲，并進行延時 1ms.主程序P0 初始化，計數(shù)器選擇方式 1 下工作，開中斷 T0,計數(shù)器初始化。執(zhí)行 while 條件語句P0 初始化，判斷鍵盤是否被按下精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)附錄附錄 2：原理圖：原理圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)附錄附錄 3：程序清單：程序清單精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專