简易7按键电子琴的设计Word格式文档下载.docx

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AT89C51、LM324，喇叭，按键等

1.能够实现基本的琴键功能

即每按下一个琴键，单片机能够检测到键盘的按键，并根据按键的位置通过程序来控制，使蜂鸣器发著不同频率的声音，声音延迟延迟一段时间，等到按键放开后，声音停止。

然后再继续扫描，看是否有键按下，如此循环下去，即实现基本的琴键功能。

2.能够实现调节电子琴银色功能

在键盘上设置功能键，通过按键选择不同的因素。

3.能够实现通过按键自动播放歌曲的功能

在键盘上设置几个功能键，按下之后会根据功能键跳转到自动播放歌曲的程序，来播放相应的歌曲。

2.2系统的总框图

2.3系统工作原理

乐音实际上是有固定周期的信号。

我们可以用AT89C51的一个定时器（如T1）控制,在P3．4脚上输出方波周期信号,产生乐音。

根据不同的按键,调节T1的溢出时间,可输出不同频率的乐音,这样就做出了一台微型电子琴。

　　每个乐音的音高（频率）是固定的,表1列出了一个8度以及其上下共16个音的音名、频率及定时器T1初值对照（设晶体频率为6MHz）

音乐产生原理及硬件设计由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。

本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T=216--5﹡105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，电子琴的具体工作原理图如下图所示。

简易电子琴的工作原理图

第3章硬件电路的设计

由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。

本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T=216--5﹡105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示：

音符

频率（HZ）

简谱码（T值）

中1DO

523

64580

中2RE

587

64684

中3M

659

64777

中4FA

698

64820

中5SO

784

64898

中6LA

880

64968

中7SI

988

65030

采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应的数据：

TABLEDW64580，64684，64777，64820，64898，64968，65030

第4章软件设计

4.1程序流程图

图3.2简易电子琴的工作流程图

4.2程序设计说明

4.2.1对声音的控制

①对音调的控制：

根据不同的按键，对定时器T1送入不同的初值，调节T1的溢出时间，这样就可以输出不同音调频率的方波。

不同音调下各个音阶的定时器

②对音长的控制：

先向定时器T0送入一个固定初值，控制中断循环的次数，从而得到成倍数关系的时间间隔。

按一拍0.64S计算，取1/16拍为最小间隔，即0.04S，为此设定T0的初值为63C0。

③乐谱的编码规则：

对于每个音符，定义用8位二进制数表示。

其中，最高位为1的字符为结束符，当读到最高位为1时，停止播放；

低3位存储音阶码，即音阶表的列数，可为000B～111B（1～7和休止符），休止符表示停顿，不发音，只有时间长短属性；

第3位和第4位存储音高码，即音阶表的行数，可为00B～10B；

第5位和第6位存储音长码，即中断次数，可为00B～10B。

4.2.2对演奏的控制

在手动演奏时，规定先按音调键，后按音阶键。

每次音阶键按下时，调用键盘扫描子程序，获得键值，查询音阶表，获取定时器Ｔ１的计时初值，向喇叭输入相应频率的驱动脉冲，发出相应的声音，若按键没有松开，则一直发声；

若按键松开，则停止发声。

在自动演奏时，通过选曲键来确定要播放的音乐，根据键值查询曲目表获取所点歌曲的首地址，依次读取歌曲的代码，获得音阶、音调和音长信息，播放相应的音乐。

当读到结束符时，停止播放音乐。

第5章总结

通过一周的紧张工作，终于完成了简易电子琴的设计，这个课程设计使我受益匪浅，他使我了解了硬件设计的整个流程，并且加深了我对计算机组成原理这门的课内容的理解，通过这个课程设计，不仅使我了解了组成原理的脊髓，而且使我对单片机从陌生到初步理解，扩充的我的知识面。

这个课程设计也培养了我们的耐心和毅力，一个小小的错误就会导致结果的不正确，而对错误的检查要求我要有足够的耐心，由于这个课程设计也使我积累了一些经验，相信这些经验在我以后的学习工作中会有很大的作用。

此课程设计也使我了解了单片机设计的方便灵活性，这是我们跨入计算机硬件行业很好的一次锻炼。

参考文献

【1】单片微型计算机接口技术及应用 

张淑清姜万录等著编（国防工业出版社 

2003年1月）

【2】8051单片机实践与应用 

吴金戌沈庆阳郭庭吉编著（清华大学出版社 

2001年8月）

【3】微型计算机原理与接口技术 

冯博琴主编（清华大学出版社 

2004年4月）

【4】新颖实用电子设计与制作 

张友汉主编（福建科学技术出版社 

2000年1月）

【5】C语言程序设计教程（第二版） 

谭浩强等著编（高等教育出版社）

【6】数字电子技术基础简明教程（第二版）余孟尝主编

附录

（一）硬件电路图：

附录

（二）源代码

1.方案一：

产生按键音符

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPBREAK

MAIN:

MOVTMOD,#01H 

;

设置定时器0的工作方式

SETBEA

SETBET0 

;

设置定时器0中断

SETBTR0 

启动定时器0

WAIT1:

LCALLKEY 

调用KEY子程序，判断有键按下否？

第几个键？

CLREA 

屏蔽中断

CJNER3,#00H,WAIT1 

如果R3=0，表示有键按下

MOVA,22H 

将22H里存放的按键号送给A

RLA 

因为查表里都是字，所以得乘2查得数据

MOVDPTR,#TABLE 

指向表头

MOVCA,@A+DPTR 

查表

MOVTH0,A 

将数据高位送TH0

MOV21H,A 

将高位备份

因为查表里都是字，所以得乘2查得数据

INCA 

取低位数据

MOVCA,@A+DPTR

MOVTL0,A

MOV20H,A

WAIT2:

LCALLKEY

SETBEA

CJNER3,#00H,WAIT1

JMPWAIT2

KEY:

MOVR3,#00H 

KEY子程序，判断有键按下否？

MOVR1,#0FFH

MOVR0,#00H

MOVA,R1

MOVP2,A

MOVA,P2

CLRC

CPLC 

利用标志位CY来判断是哪个键按下

MOVR2,#08H

WAIT3:

RLCA 

移位判断

JNCSTORE

INCR0 

DJNZR2,WAIT3

STORE:

MOV22H,R0 

将按键号存22H，R3=0有键按下

MOVR3,#00H

RET

BREAK:

PUSHACC 

中断产生方波，从P1.0口输出

PUSHPSW

MOVTL0,20H

MOVTH0,21H

CPLP1.0

POPPSW

POPACC

RETI

TABLE:

DW65030,64968,64898,64820,64777,64684,64580;

7，6，5，4，3，2，1

END

方案二：

SJMPSTART

ORG000BH

AJMPINT_0

ORG0030H

START:

MOVP1,#00H

计数器0

MOVTMOD,#02H

MOVTH1,#09CH

MOVTL1,#09CH 

定时器初植

CLRTR0 

定时器不允许

SCAN:

键盘扫描

MOVA,P2 

判断键盘按下，跳到SCAN_1，若未按，继续扫描

CJNEA,#0FFH,SCAN_1

NOP

SJMPSCAN

SCAN_1:

ACALLDELAY;

是不是真的要按下？

如果是，则跳转SU_KEY查询是哪个按下？

CJNEA,#0FFH,SU_KEY

SU_KEY:

JNBP2.1,MU_1 

判断是哪个键按下？

JNBP2.2,MU_2

JNBP2.3,MU_3

JNBP2.4,MU_4

JNBP2.5,MU_5

JNBP2.6,MU_6

JNBP2.7,MU_7

R1信号周期

MU_1:

MOVR1,#19 

如果第一个按键按下，则R1=19，同时程序转NEXT

SJMPNEXT

MU_2:

MOVR1,#17 

MU_3:

MOVR1,#15

MU_4:

MOVR1,#14

MU_5:

MOVR1,#13

MU_6:

MOVR1,#11

MU_7:

MOVR1,#10

NEXT:

MOVA,R1 

MOVR0,A

启动定时器0 

NEXT_1:

MOVA,P2 

没键按下继续执行，有键按下，返回读引脚

CJNEA,#0FFH,NEXT_1

ACALLDELAY

真的没键按下？

不响

AJMPSCAN 

扫描键盘去

INT_0:

中断程序

DJNZR0,RE 

R0不等于0时，返回

RE:

DELAY:

MOVR7,#100 

延长时间等待，键盘消抖

D1:

MOVR6,#10

D2:

DJNZR6,D2

DJNZR7,D1

大庆石油学院课程设计成绩评价表

课程名称

单片机原理及应用课程设计

题目名称

基于51单片机简易电子琴设计

学生姓名

高尚

学号

060901140501

指导教师姓名

职称

序号

评价项目

指标

满分

评分

1

工作量、工作态度和出勤率

按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。

20

2

课程设计质量

课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。

45

3

创新

工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。

5

4

答辩

能正确回答指导教师所提出的问题。

30

总分

评语：

指导教师：

年月日