音樂演奏器設(shè)計(jì)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1項(xiàng)目四 音樂演奏器設(shè)計(jì) 第1頁/共39頁定時(shí)或延時(shí)功能實(shí)現(xiàn)的一般方法： 1.軟件定時(shí)：程序 2.不可編程的硬件定時(shí)：時(shí)基電路555， 外接定時(shí)部件-電阻和電容 3.可編程的定時(shí)器任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第2頁/共39頁循循環(huán)環(huán)程程序序設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)1 1S S延時(shí)程序延時(shí)程序程序：程序：void delay1s()/子函數(shù)體子函數(shù)體uint i,j; /定義局部變量定義局部變量for(i=1000;i0;i-) /i=1000,即延時(shí)約即延時(shí)約1000ms=1s for(j=110;j0;j-);任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第3頁/共39頁相關(guān)知識：相關(guān)知識：定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器

2、計(jì)數(shù)器1 1、定時(shí)器、定時(shí)器0 0和定時(shí)器和定時(shí)器1 1（1 1）定時(shí)）定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器的組成框圖計(jì)數(shù)器的組成框圖圖4-1 8051定時(shí)器/計(jì)數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu)圖 P3.4P3.5任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第4頁/共39頁 由圖4-1可知，8051單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器由定時(shí)器0（T0）、定時(shí)器1（T1）、定時(shí)器方式寄存器TMOD和定時(shí)器控制寄存器TCON組成 。 16位的加1計(jì)數(shù)器（高8位、低8位）T0、T1 TMOD-定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式寄存器，工作方式設(shè)置； TCON-定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器，啟動(dòng)、停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。 任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第5頁/共39頁（2 2）定時(shí)）定時(shí)/

3、 /計(jì)數(shù)器的工作原理計(jì)數(shù)器的工作原理 由TMOD中的控制位（CT）來決定T0和T1是工作在定時(shí)器方式還是計(jì)數(shù)器方式。1.1. 定時(shí)功能定時(shí)功能-計(jì)數(shù)脈沖信號:內(nèi)部振蕩電路經(jīng)12分頻后輸出的脈沖進(jìn)行加1計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)頻率是振蕩頻率的1/12 fc=1/12*fosc。2. 2. 計(jì)數(shù)功能計(jì)數(shù)功能-計(jì)數(shù)脈沖信號：來自外部輸入引腳-(T0為P3.4，T1為P3.5）的負(fù)跳變信號進(jìn)行加1計(jì)數(shù) fc=1/24*fosc 。任務(wù)1 音樂門鈴的分析與仿真第6頁/共39頁（3 3）定時(shí)）定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器的方式寄存器和控制寄存器計(jì)數(shù)器的方式寄存器和控制寄存器1 1) )定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON（88H）D7D

4、6D5D4D3D2D1D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0中斷請求標(biāo)志觸發(fā)方式選擇啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 低電平1 下降沿0 停止1 啟動(dòng)任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第7頁/共39頁2)2)工作方式控制寄存器TMOD（89H）T1控制T0控制M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7GATE 門控位。門控位。 GATE = 0 啟動(dòng)由啟動(dòng)由TR0（或（或TR1）一位控制；）一位控制； GATE = 1 啟動(dòng)受啟動(dòng)受 TR0和和/INT0 （或或TR1TR1和和 /INT1 ）兩位）兩位控制?？刂啤?C/T 外部計(jì)數(shù)器外部計(jì)數(shù)器

5、/ 定時(shí)器方式選擇位定時(shí)器方式選擇位 C/T = 0 定時(shí)方式；定時(shí)方式； C /T = 1 計(jì)數(shù)方式。計(jì)數(shù)方式。 M1 M0 工作模式選擇位（編程可決定四種工作模式）工作模式選擇位（編程可決定四種工作模式）。 任務(wù)1 音樂門鈴的分析與仿真第8頁/共39頁M1 M0工工 作作 方方 式式功功 能能 說說 明明 0 0方 式 013位位計(jì)數(shù)器 0 1方 式 116位位計(jì)數(shù)器 1 0方 式 2自動(dòng)再裝入8位位計(jì)數(shù)器 1 1方 式 3定時(shí)器0：分成兩個(gè)8位位計(jì)數(shù)器定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)表4-1 定時(shí)器方式選擇任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第9頁/共39頁（1） 方式013位方式 TF0T0TR0GA

6、TEINT011&C/T=1振蕩器1/12C/T=0TL0 TH08位低5位13位計(jì)數(shù)器中斷中斷TCON定時(shí)時(shí)間：定時(shí)時(shí)間：t=（213-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc (s)2 2、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第10頁/共39頁（2） 方式116位方式 定時(shí)時(shí)間：定時(shí)時(shí)間：t=（216-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc （s）振蕩器1/12TL0 TH0TF011&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=18位8位16位計(jì)數(shù)器中斷中斷任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第11頁/共39頁（3） 方式28位自動(dòng)

7、裝入時(shí)間常數(shù)方式 TF0振蕩器1/1211&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=1TL0 TH0中斷中斷定時(shí)時(shí)間：定時(shí)時(shí)間：t=（28-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc （s）任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第12頁/共39頁（4） 方式32個(gè)8位計(jì)數(shù)器方式 僅T0可以工作在方式3此時(shí)T0分成2個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器TL0和TH0 ：前者用原來T0的控制信號（TR0、TF0），后者用原來T1的控制信號（TR1、TF1）。INT0TF0T0TR0GATE11&C/T=1振蕩器1/12C/T=0TL0中斷中斷振蕩器1/12TF1TH0中斷中斷TR1(P3.4)(P3.2)定

8、時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器固定為定時(shí)器固定為定時(shí)器任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第13頁/共39頁二者的定時(shí)時(shí)間分別是：二者的定時(shí)時(shí)間分別是：TL0：t=（28-TL0初值）初值）12/fosc （s）TH0：t=（28-TH0初值）初值）12/fosc （s） 此時(shí)定時(shí)器此時(shí)定時(shí)器T1仍然可設(shè)置成方式仍然可設(shè)置成方式0、1或或2，但，但TR1和和TF1被定時(shí)器被定時(shí)器T0占用，一般用作串行口波特率發(fā)生器或不占用，一般用作串行口波特率發(fā)生器或不需要中斷的場合。需要中斷的場合。任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第14頁/共39頁例4-1 假設(shè)晶振頻率是12MHz，用定時(shí)器1方式0實(shí)現(xiàn)1s的延時(shí)。解

9、：因方式0采用13位計(jì)數(shù)器,其最大定時(shí)時(shí)間為： 213131s =81921s = 8.192ms，因此，可選擇定時(shí)時(shí)間為5ms，再循環(huán)200次。 1 1、 （2 21313- -X X）12/12=512/12=510103 3 X=8192-5000X=8192-5000 =3192= =3192=0110 00110110 0011 1100011000 B B （TH1）= 63H （TL1）=18H2、TMOD：0000 0000-00H任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第15頁/共39頁可編得1s延時(shí)子程序如下： void delay1s()/1s延時(shí)函數(shù)延時(shí)函數(shù)-定時(shí)器定時(shí)器5m

10、s，循環(huán)，循環(huán)200次次 uchar i; /設(shè)置為字符型變量設(shè)置為字符型變量 TMOD=0 x00;/T0為工作方式為工作方式0-M1M0=00 for(i=0;i0 xc8;i+) /循環(huán)循環(huán)200次次 TH1=(8192-5000)/32; /延時(shí)延時(shí)50ms的初值的初值6318H TL1=(8192-5000)%32; TR1=1; /啟動(dòng)啟動(dòng)T1 while(!TF1); /TF1由由0變?yōu)樽優(yōu)?，定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)時(shí)間到 TF1=0; /50ms定時(shí)時(shí)間到定時(shí)時(shí)間到,將將TF1清零清零 任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第16頁/共39頁DELAY：MOV R3 , #14H ；（；

11、（20） MOV TMOD ，#10H ；設(shè)；設(shè)T1工作于方式工作于方式1定時(shí)定時(shí) MOV TL1 ，#0B0H ；裝入計(jì)數(shù)值低；裝入計(jì)數(shù)值低8位位 MOV TH1 ，#3CH ；裝入計(jì)數(shù)值高；裝入計(jì)數(shù)值高8位位 SETB TR1 ；啟動(dòng)定時(shí)器；啟動(dòng)定時(shí)器 LP1:JBC TF1 , LP2 ;查詢計(jì)數(shù)溢出查詢計(jì)數(shù)溢出 SJMP LP1 LP2: MOV TL1 ，#0B0H ；重裝初值；重裝初值 MOV TH1 ，#3CH DJNZ R3, LP1 RET 1、 （216-X）12/12=50103 X=65535-50000=15536=0011 1100 1011 0000B （TH1）

12、= 3CH （TL1）=B0H2、TMOD：0001 0000-10HM0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7T1控制T0控制定時(shí)時(shí)間：定時(shí)時(shí)間：t=（216-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc （s）第17頁/共39頁可編得1s延時(shí)子程序如下： void delay1s() /1s延時(shí)函數(shù)延時(shí)函數(shù)-定時(shí)器定時(shí)器50ms，循環(huán)循環(huán)20次次 uchar i; /設(shè)置為字符型變量設(shè)置為字符型變量 TMOD=0 x10;/T1為工作方式為工作方式1-M1M0=10 for(i=0;i0 x14;i+)/循環(huán)循環(huán)20次次 TH1=(65536-50000)/25

13、6; /延時(shí)延時(shí)50ms的初值的初值-3CB0H TL1=(65536-50000)%256; TR1=1; while(!TF1); /TF1由由0變?yōu)樽優(yōu)?，定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到時(shí)間到 TF1=0;/查詢方式時(shí)，查詢方式時(shí)，TF*必須由軟件必須由軟件清零清零 任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第18頁/共39頁例4-2 假設(shè)晶振頻率是12MHz，用定時(shí)器1方式2實(shí)現(xiàn)1s延時(shí)。解：因?yàn)榉绞?是8位計(jì)數(shù)器，其最大定時(shí)時(shí)間為：2561s = 256s，為實(shí)現(xiàn)1s延時(shí)，可選擇定時(shí)時(shí)間為250s，再循環(huán)4000次。1 1、 （2 28 8-X-X）12/12=25012/12=250 X=256-250

14、X=256-250 =6= =6=0000 01100000 0110 B B （TH1）= 06H （TL1）=06H2、TMOD：0010 0000-20H任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第19頁/共39頁可編得1s延時(shí)子程序如下： void delay1s() /1s延時(shí)函數(shù)延時(shí)函數(shù)-定時(shí)器定時(shí)器250us，循，循環(huán)環(huán)4000次次 uint i; /設(shè)置為整型變量，范圍為設(shè)置為整型變量，范圍為0-65535 TMOD=0 x20; /T1為工作方式為工作方式2-M1M0=10 TH1=6; /延時(shí)延時(shí)250us的初值的初值-6 TL1=6; /放在放在for循環(huán)之外循環(huán)之外 for(i

15、=0;i4000;i+) /循環(huán)循環(huán)4000次次 TR1=1; /啟動(dòng)啟動(dòng)T1while(!TF1); /TF1由由0變?yōu)樽優(yōu)?，定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)時(shí)間到TF1=0; /250us定時(shí)時(shí)間到定時(shí)時(shí)間到,將將TF1清清零零 任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第20頁/共39頁1. 方式013位方式 定時(shí)器使用時(shí)定時(shí)時(shí)間：定時(shí)器使用時(shí)定時(shí)時(shí)間： t=（213-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc (s)2. 方式116位方式 t=（216-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc (s)3. 方式28位自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式 t=（28-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc (s)4. 方式32個(gè)8

16、位計(jì)數(shù)器方式 TL0：t=（28-TL0初值）初值）12/fosc （s）TH0：t=（28-TL1初值）初值）12/fosc （s）任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第21頁/共39頁3 3、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的編程和應(yīng)用5000us5000us5000us5000us定時(shí)時(shí)間：定時(shí)時(shí)間：t=（216-定時(shí)器初值）定時(shí)器初值）12/fosc （s）1、 （216-X）12/12=5103 X=60536=1110 1100 0111 1000B （TH0）= 0ECH （TL0）=78H2、TMOD：0000 0001 -01H任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第22頁/

17、共39頁/*- 定時(shí)器中斷子程序定時(shí)器中斷子程序-*/void Timer0(void) interrupt 1 using 1 TH0=(65536-5000)/256; /重新賦值重新賦值 12M晶振計(jì)算，指令周期晶振計(jì)算，指令周期1uS， TL0=(65536-5000)%256; /10mS方波半個(gè)周期方波半個(gè)周期5000uS，即定時(shí)，即定時(shí)5000次次 /溢出然后輸出端取反溢出然后輸出端取反 OUT=OUT; /用示波器可看到方波輸出用示波器可看到方波輸出 任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第23頁/共39頁/*- 名稱：定時(shí)器名稱：定時(shí)器0 內(nèi)容：通過定時(shí)產(chǎn)生內(nèi)容：通過定時(shí)產(chǎn)生10

18、mS方波方波-方式方式1、中斷方式、中斷方式-*/#include /包含頭文件包含頭文件sbit OUT=P30; /定義定義OUT輸出端口輸出端口/*- 主程序主程序-*/main() TMOD = 0 x01; /使用模式使用模式1，16位定時(shí)器，位定時(shí)器， EA=1; /總中斷打開總中斷打開 ET0=1; /定時(shí)器中斷打開定時(shí)器中斷打開 TR0=1; /定時(shí)器開關(guān)打開定時(shí)器開關(guān)打開 while(1);任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第24頁/共39頁編程方法計(jì)算計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值: 編程時(shí)將計(jì)數(shù)初值送THi、 TLi(i=0或i=1)； 可編程器件T0T0、T1T1在使用前需要進(jìn)行初始

19、化：確定TMOD控制字：編程時(shí)將控制字送TMOD； （如果使用中斷方式）開中斷: 編程時(shí)置位EA、ETi （如果使用查詢方式）觀察TFi TRi位置位控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止。任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第25頁/共39頁1. 方式013位方式 計(jì)數(shù)器使用時(shí)：計(jì)數(shù)器使用時(shí)： 定時(shí)器初值定時(shí)器初值= 213-計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值2. 方式116位方式 3. 方式2、38位方式 定時(shí)器初值定時(shí)器初值= 216-計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值定時(shí)器初值定時(shí)器初值= 28-計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值任務(wù)任務(wù)1 1 音樂門鈴音樂門鈴 第26頁/共39頁itfT212016知識拓展：定時(shí)器發(fā)聲原理知識拓展：定時(shí)器發(fā)聲原理第27頁/共39頁音

20、符音符( (低音低音) )頻率/Hz定時(shí)初值音符音符( (中音中音) )頻率/Hz定時(shí)初值音符音符( (高音高音) )頻率/Hz定時(shí)初值 1 DO262F88C(63628) 1 DO523FC44(64580) 1 DO1046FE22(65058) 2 RUI294F95B(63835) 2 RUI587FCAC(64684) 2 RUI1175FE56(65110)3 MI330FA15(64021)3 MI659FD09(64777)3 MI1318FE85(65157)4 FA349FA67(64103)4 FA698FD34(64820)4 FA1397FE9A(65178)5 S

21、O392FB04(64260)5 SO784FD82(64898)5 SO1568FEC1(65217)6 LA440FB90(64400)6 LA880FDC8(64968)6 LA1760FEE4(65252)7 XI494FC0C(64524)7 XI988FE06(65030)7 XI1976FF03(65283)方式方式1 ：(216-X)*12/12=956us X=64580-FC44H (TL0=44H TH0=0FCH)中音中音DO:T=(1/523) =1.912ms 方波：方波： 1.912ms /2=0.956ms=956us定時(shí)器定時(shí)時(shí)間定時(shí)器定時(shí)時(shí)間（半個(gè)周期）半個(gè)

22、周期）定時(shí)器發(fā)聲原理定時(shí)器發(fā)聲原理第28頁/共39頁曲調(diào)值曲調(diào)值1/41/4拍時(shí)間拍時(shí)間（msms）1/81/8拍時(shí)間拍時(shí)間（msms）調(diào)調(diào)4/412562調(diào)調(diào)3/418794調(diào)調(diào)2/4250125定時(shí)器發(fā)聲原理定時(shí)器發(fā)聲原理第29頁/共39頁相關(guān)知識：鍵盤相關(guān)知識：鍵盤1 1、鍵盤工作原理、鍵盤工作原理 （1 1）按鍵的分類）按鍵的分類1）按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類: 觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如機(jī)械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等； 無觸點(diǎn)開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。 前者造價(jià)低，后者壽命長。目前，單片機(jī)系統(tǒng)中最常見的是觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵。 2）按鍵按照接口原理可分為: 編碼鍵盤。編碼鍵盤主要是用硬件

23、來實(shí)現(xiàn)對鍵的識別。 非編碼鍵盤。非編碼鍵盤主要是由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識別。 任務(wù)任務(wù)2 2 音樂演奏器音樂演奏器第30頁/共39頁任務(wù)二任務(wù)二 音樂演奏器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)音樂演奏器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（2 2）鍵輸入原理）鍵輸入原理1） 鍵盤接口的基本功能 鍵掃描：監(jiān)測有無鍵按下。判別是否有鍵按下的方式有中斷方式和查詢方式兩種： 中斷方式：當(dāng)鍵按下時(shí)，就向CPU發(fā)出中斷請求。CPU響應(yīng)后，對鍵盤掃描，進(jìn)行識別，取出鍵值，作相應(yīng)處理。 查詢方式：每隔一定時(shí)間，CPU掃描鍵盤一次，查詢有無鍵按下。若有鍵按下，則再查鍵值，作相應(yīng)處理。 去抖動(dòng)： 一個(gè)電壓信號通過機(jī)械觸點(diǎn)的開/關(guān)過程中，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在開關(guān)瞬間均有抖動(dòng)過程，會(huì)出現(xiàn)一系列的負(fù)脈沖， 圖4-2 機(jī)械觸點(diǎn)的開/關(guān)過程 第31頁/共39頁任務(wù)二任務(wù)二 音樂演奏器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)音樂演奏器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)a）硬件去抖 硬件消抖可以采用R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)電路構(gòu)成去抖電路，分別如圖4-18所示。 硬件消抖因?yàn)橐黾佑布_銷， 造成電路復(fù)雜，除了在數(shù)字電路里使用外，在單片機(jī)系統(tǒng)中不太采用。 b）軟件去抖 在檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵是否保持閉合狀態(tài)。另外一種方法是連續(xù)判斷按鍵所在線路的電平，如果連續(xù)100次（甚至更多）都出現(xiàn)低電平（一般按鍵都是低電平表示按下），就認(rèn)為按鍵已經(jīng)穩(wěn)定，可以進(jìn)行識