燕山大學(xué)簡(jiǎn)易電子琴的

1、燕山大學(xué)簡(jiǎn)易電子琴的燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目：簡(jiǎn)易電子琴 電氣工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)： 精儀一班學(xué) 號(hào)： 100103020115學(xué)生姓名： 王蘇楊指導(dǎo)教師： 孟宗教師職稱： 副教授第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書院 （ 系 ）： 電 氣 工 程 學(xué) 院基層教學(xué)單位：儀器科學(xué)與工程系專業(yè)學(xué) 1001030 學(xué)生王蘇 精儀（班號(hào) 20115 姓名 楊 一班級(jí)）設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)易電子琴，按下不同按鍵，能夠發(fā)出不同的聲脈沖，經(jīng)過揚(yáng)聲器發(fā)出不同頻率音調(diào)。演奏一首歌曲。求第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕

2、山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書工量 滿。工作查閱資料進(jìn)行設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)硬件電路、編制程序，編計(jì) 制程序、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、撰寫任務(wù)書。單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及其應(yīng)用 張淑清 國(guó)防工業(yè)指 導(dǎo)基層教學(xué)單教師簽位主任簽字字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2013.7.6目錄第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書摘要 3電 子 琴 的 發(fā) 聲 原1理51.1發(fā)聲原理51.2 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易電子琴原理及代碼值的計(jì)算52程序的設(shè)計(jì)思想及執(zhí)行流程82.1 主程序的流程82.2 單發(fā)音子程序的執(zhí)行流程112.3 播放歌曲子程序的執(zhí)行流程 113硬件系統(tǒng)

3、連接 133.1 89c51 芯 片 簡(jiǎn)介133.2 蜂鳴器的電路連接及實(shí)現(xiàn)14第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書3.3 4X4矩陣鍵盤154總結(jié)17參考文獻(xiàn)24摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。單片機(jī)的第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書成為高科技和工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。擇、聲音強(qiáng)弱控制、節(jié)拍器、自動(dòng)放音們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用AT89S51 單片機(jī)第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書塊上設(shè)有16 個(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。本系統(tǒng)高等，具有一定的實(shí)用和參

4、考價(jià)值。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 電子琴 節(jié)拍器 自動(dòng)放音1、電子琴的發(fā)聲原理11電子琴發(fā)聲原理二胡、笛子、鋼琴、黑管以及鑼鼓等不第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書理是怎樣的？大家知道，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，能夠發(fā)出聲音。振動(dòng)的頻率不同，沒有振動(dòng)的弦、簧、管等物體，卻有許多特殊的電裝置，每個(gè)電裝置一工作，音。子琴發(fā)聲的響度就隨之變化。第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書聽到的樂器的聲音是它發(fā)出的基音和音來。1.2 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易電子琴原理及代碼計(jì)算本課程設(shè)計(jì)的題目為簡(jiǎn)易電子琴能：矩陣鍵盤的1E按鍵分別第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè)

5、 計(jì) 說 明 書14個(gè)音符，當(dāng)按下某一按鍵，會(huì)發(fā)出以實(shí)現(xiàn)樂曲的演奏。的“0”鍵觸發(fā)，當(dāng)在單片機(jī)處于該音樂播放模式時(shí)，可以通過按鍵“F”和“E”對(duì)該音樂的播放進(jìn)行暫停、播放和停止操作等控制。代碼值的計(jì)算要的音樂了。假如發(fā)生裝置為脈沖型的蜂鳴器，第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書將其連接在P1.0上。按每個(gè)音符對(duì)應(yīng)的頻率和拍長(zhǎng)對(duì)P1.0施以有效的脈沖片機(jī)來說產(chǎn)生不同的頻率和一定長(zhǎng)度單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生這樣方波首歌的音階和頻率即拍長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)即可。計(jì)時(shí)終止后就將P1.0反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。就可在P1.0引腳上得到將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用AT89S

6、52的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式工作方式1值以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書法。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式(如式2-1所示)是：N 12fosc2（式1-1）fr是產(chǎn)生需要脈沖所需的計(jì)數(shù)值，fosc體振蕩器為 是想要產(chǎn)生的頻fr率；相應(yīng)的計(jì)數(shù)初值T的求法如下：T65536N（式1-2）以音符DO為例，詳述得到對(duì)應(yīng)的頻率所需的計(jì)數(shù)初值：本次課程設(shè)計(jì)所使用的實(shí)驗(yàn)箱上的單片機(jī)晶振為6Hz,對(duì)應(yīng)的每次計(jì)數(shù)時(shí)間間隔為2us，低音DO對(duì)應(yīng)的頻率為第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書262Hz，其周期T1/2623

7、817s。低音高音DO（1046Hz）的計(jì)數(shù)值。T65536N65536 /12/ /2ffoscr655366000000/12/ 65536fr250000/fr低音DO的T65536250000/26264582中音DO的T65536250000/52365058高音DO的T65536250000/104665297片機(jī)通過查表的方式來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，單片機(jī)6MHZ晶振，高中低音符與計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表1所示：音符 頻 率代 碼音符 頻 率代 碼第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書低 1262 64582中 5784 65217DO SO低 2294 6

8、4686中 6880 65252RE LA低 3330 64779中 7988 65283SI低 4349 64820高 11046 65297FA DO低 5392 64898高 21175 65323SO RE低 6440 64968高 31318 65346LA低 7494 65030高 41397 65357SI FA中 1523 65058高 51568 65377DO SO第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書中 2587 65110高 61760 65394中 3659 65157高 71967 65409M中 4698 65178FA表 1-1 音符

9、1-2所示：表 2-1 曲調(diào)對(duì)于不同的曲調(diào)，本課程設(shè)計(jì)采用啟動(dòng)與關(guān)閉，進(jìn)而時(shí)長(zhǎng)的方法來實(shí)現(xiàn)第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書的。2程序的設(shè)計(jì)思想及執(zhí)行流程2.1主程序的流程主程序的執(zhí)行流程如圖2-1中包含的功能及其子程序有：一、鍵盤掃描：續(xù)檢測(cè)；二、多功能的實(shí)現(xiàn)：歌曲播放鍵“0”鍵則跳轉(zhuǎn)連續(xù)發(fā)音子值，查詢音律表，給計(jì)時(shí)器T0 賦值，第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書按下；是歌曲播放鍵“0”鍵時(shí)執(zhí)行該程序，單片機(jī)自動(dòng)播放事先已經(jīng)存放好的歌曲，同時(shí)每隔一定時(shí)間掃描一次鍵盤，檢測(cè)是否有暫停鍵“”或停止鍵“”放完畢之后自動(dòng)返回至鍵盤掃描程

10、序，繼續(xù)等待是否有鍵按下。第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書開鍵盤掃根據(jù)按鍵值，燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書返回鍵盤掃圖 2-1 主程序2.2 單發(fā)音子程序的執(zhí)行流程根據(jù)檢測(cè)到得按鍵值，查詢音律表，給計(jì)時(shí)器T0賦值，同時(shí)調(diào)用固定程如圖3-2所示單發(fā)音根據(jù)鍵值第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書將代碼值轉(zhuǎn)使能調(diào)用固定時(shí)長(zhǎng)延返回鍵盤圖 2-2 單發(fā)音2.3 播放歌曲子程序的執(zhí)行流程檢測(cè)到按鍵按下的是歌曲播放鍵“0”鍵時(shí)執(zhí)行該程序，單片機(jī)自動(dòng)播第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書鍵按下 執(zhí)行流程

11、如圖3-3所示：。播放歌曲子取歌譜取對(duì)應(yīng)音符的代返回第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書賦值定時(shí)器延時(shí)掃描否掃描是否停第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書是返圖 3-3 自動(dòng)播3硬件系統(tǒng)連接3.1 89C51芯片簡(jiǎn)介功能描述（1）AT89C51是一種帶4K字節(jié)Falsh Programmable and ErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說

12、 明 書ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。（2）振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信保證脈沖的高低電平要求的寬度。第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書（3）芯片擦除：整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的保持 ALE 管腳處

13、于低電平 10ms 來完“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可停止工作。但RAM，定時(shí)器，RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)下一個(gè)硬件復(fù)位為止。主要特性與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.2 蜂鳴器的電路連接及實(shí)現(xiàn)的基極連接在P1.0P1.0以一脈沖驅(qū)動(dòng)型，

14、其發(fā)聲頻率由P1.0的輸出頻率決定，發(fā)聲長(zhǎng)度由P1.0輸出的脈沖信號(hào)的有效時(shí)長(zhǎng)確定其電路連接圖2-2如圖所示第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書圖3.3 4X4矩陣鍵盤本次課程設(shè)計(jì)采用的WAVE2000試驗(yàn)箱，課程設(shè)計(jì)的功能均由鍵盤控制實(shí)現(xiàn)，鍵盤系統(tǒng)的硬件連接圖如圖2-3.12-3.2所示44矩陣鍵盤的列掃描信號(hào)和行掃描信號(hào)分別由74HC374和74HC245控制Key_LED_CS連接在一起，可以與試驗(yàn)箱上的CS0CS70X002H和0X001H。采用AT89C51的并行口P0口作為數(shù)第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書據(jù)信號(hào)線，輸

15、出列掃描信號(hào)，讀入行掃描信號(hào)。每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。鍵盤處理程序的行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼表中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，并調(diào)用發(fā)聲程序。第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書圖2-3.1 鍵盤系圖2-3.2 簡(jiǎn)化的第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書4 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)通過制作簡(jiǎn)易電子琴，實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)箱上的蜂鳴器模塊、4X4矩陣鍵盤模塊以及51單片機(jī)的定時(shí)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴的基本思的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂率關(guān)系弄清楚，利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)

16、器T0/T1來產(chǎn)生這樣的脈沖頻率信我們利用蜂鳴器電路將音樂聲音發(fā)出。單片機(jī)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)我們實(shí)第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書際工作能力的具體訓(xùn)練和考察。在設(shè)計(jì)的介紹，向老師同學(xué)請(qǐng)教程序的匯編，將很大一部分時(shí)間花在研究程序怎么我學(xué)會(huì)了應(yīng)用所學(xué)的匯編語(yǔ)言來完成改，不斷的改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必要步到簡(jiǎn)潔易懂。深了我對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言和硬件連接感謝老師的耐心指導(dǎo)和給與的幫助。第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書參考文獻(xiàn)單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及其應(yīng)用張淑清 國(guó)防工業(yè)出版社單片

17、機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 張淑清國(guó)防工業(yè)出版社匯編語(yǔ)言 王爽 清華大學(xué)出版社第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書附 源程序代碼OUT_ADDS EQU 08002HIN_ADDSEQU 08001HPai_NUM EQU 30HSing_NUM EQU 31HTone_High EQU 32HTone_Low EQU 33HToneBuf EQU 34HKeyBuf EQU 35H第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJM

18、P INT_T0ORG 001BHLJMP INT_T1START:MOV SP, #70HMOV TMOD, #11H;MOV IE, #8AH ;MOV ToneBuf,#0MLOOP:CALL TestKeyJZ MLOOPCALL DelayCALL TestKeyJZ MLOOP第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書CALL Get_CharMOV b, ACJNE A,#0,utterMOV Sing_NUM,#00next: MOV A, Sing_NUMMOV DPTR,# Sing_TabMOVC A,A+DPTRMOV R2,AJZ end_si

19、ngANL A,#0FHMOV R5,AMOV A,R2SWAP AANL A,#0FHJNZ singCLR TR1JMP DM1sing:第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書DEC AMOV 22H,ARL AMOV DPTR,#Sing_Tab0MOVC A,A+DPTRMOV TH1,AMOV 21H,AMOV A,22HRL AINC AMOVC A,A+DPTRMOV TL1,AMOV 20H,ASETB TR1DM1:CALL Delay1INC Sing_NUMCALL TestKey第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明

20、書JZ nextCALL DelayCALL TestKeyJZ nextCALL Get_CharCJNE A,#0FH,next1next0:CLR TR1CALL TestKeyJZ next0CALL DelayCALL TestKeyJZ next0CALL Get_CharCJNE A,#0FH,nextAJMP next0; SETB TR1; JMP next第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書next1:CJNE A,#0EH,nextCLR TR1LJMP MLOOP;JMP nextend_sing:CLR TR1LJMP MLOOPutte

21、r:DEC BMOV A, BRL AMOV B, AMOV DPTR, #Tone_TableMOVC A, A+DPTRMOV Tone_High, AMOV TH0, AMOV A, B第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書INC AMOVC A, A+DPTRMOV Tone_Low, AMOV TL0, ASETB TR0MOV Pai_NUM, #100next2:MOV A,Pai_NUMJNZ next2CLR TR0LJMP MLOOPTone_Table:DW 64578, 64686, 64778,64821, 64898, 64968, 65

22、029DW 65058,65110,65157,65178,65217, 65252, 65283,65029Sing_Tab0:DW第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283DW65296,65323,65346,64898,64968,65030Sing_Tab:DB0C4H,0C2H,32H,22H,32H,12H,0D2HDB 0CCH,04HDB 32H,64H,52H,32H,22H,12H,22HDB3CH,32H,52H,;DB34H,34H,34H,32H,52H,DB

23、66H,72H,62H,52H,32H,22HDB 12H,14H,22H,38HDB 26H,32H,0D2H,0C2H,0B4HDB 0CCH, 02H,32HDB 54H,52H,32H,34H,02H,32HDB 84H,82H,62H,64H,62H,82H第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書DB 64H,54H,12H,24HDB 3CH,02H,32H,DB86H,62H,066H,062H;DB86H,92H,0A4H,0A4HDB 86H,92H,0A6H,0A2H,92H,76H,52HDB 6CH,04H,DB 0C6H,32H,22H,32

24、H,12H,0D2HDB 0CCH,04HDB 32H,64H,52H,32H,22H,12H,22HDB 34H,34H,34H,32H,52HDB 64H,62H,72H,62H,52H,32H,22HDB 12H,14H,22H,34H,34HDB 24H,22H,32H,72H,62H,54HDB 6CH,00HTestKey:MOV DPTR, #OUT_ADDS第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書MOV A, #0MOVX DPTR, AMOV DPTR, #INMOVX A, DPTRCPL AANL A, #0FHRETGet_Char:MOV R1, #20HMOV R2, #6L1:MOV DPTR, #OUT_ADDSMOV A, R1CPL AMOVX DPTR, ACPL ARR AMOV R1, A第 16 頁(yè) 共24 頁(yè)燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書MOV DPTR,#IN_ADDSMOVX A,DP