南京工程学院单片机课程设计报告电子琴.docx
《南京工程学院单片机课程设计报告电子琴.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《南京工程学院单片机课程设计报告电子琴.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![南京工程学院单片机课程设计报告电子琴.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2022-11/17/09f520cc-2742-4383-add0-9be0c47ff8e2/09f520cc-2742-4383-add0-9be0c47ff8e21.gif)
南京工程学院单片机课程设计报告电子琴
一、设计任务〔要求〕
利用51系列单片机、按键、扬声器等器件,设计一个电子琴。
具体功能要求如下:
设计键盘电路,使其具有数字键1、2、3、4、5、6、7、8、9作为电子琴按键,演示键DEMO,其中1~7号键按下后即发出相应的音调。
8号键按下后依次发出“1、2、3、4、5、6、7〞音调,9号键按下后依次发出“7、6、5、4、3、2、1〞音调,按下DEMO键,自动演示一首歌曲,用单片机某一接口发出音频脉冲,驱动扬声器发音。
利用定时器定时,可以发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经扬声器驱动电路放大滤波后,就会发出不同的音调.定时器按设置的定时参数产生中断,一次中断发出脉冲低电平,下一次反转发出脉冲高电平.由于定时参数不同,就发出了不同频率的脉冲.按键一次,发50个脉冲.发完后继续检测键盘,如果键还按下,继续发音,发脉冲个数的多少可以决定节拍的长短。
二、总体案
按照设计任务〔要求〕,电子琴的主要涉及以下几个模块:
1、定时器控制不同频率发音;
2、矩阵键盘的扫描;
3、除此以外,我还在本次设计中参加了数码管显示,分别显示当前弹奏的音符。
于是又多了数码管显示模块;
实现案:
通过不断地键盘进展扫描。
当有按键按下时,执行该按键对应的程序,包括:
发出相应的音符或音乐、数码管显示当前音符。
当按键松开,将音符停顿发出,如果是音乐,将进展演奏。
其中,不同的音符,采用定时器中断,从而发出不同的音符。
即改变不同的定时器初始值。
对于音乐的音符,采用自编的特殊编码,以便程序的调用。
本程序的设计采用了三位数编码,即:
利用三位数表示一个音符。
第一位由1-7组成,表示音符1-7;第二位由1-4组成,表示音阶的低、中、高和超高;第三位由1-9组成,表示该音阶的拍数,计算式是1/2拍
数字。
例如:
6,2,2……表示一拍中音6;4,3,1……表示半拍高音4。
关于对音符编码的调用,设一个音的编码为
那么,调用的频率参数为
,该参数用于修改定时器初始值;调用的时间参数为
,该参数用于修改定时器执行时间。
三、原理框图
四、系统模块详细设计与调试
〔一〕键盘扫描模块
1、矩阵键盘工作原理
矩阵键盘的按键设在行、列线的交点上。
行线通过上拉电阻接到+5V电源上。
无键盘按下时,行线出于高电平状态;当有按键按下时,行线电平状态将由此按键相连接的列线的电平决定。
2、设计思路
通过扫描法识别键盘。
即,先将某一列线置为低电平,其余各列线置为高电平,检查各行线电平的变化,如果某行线电平的为低电平,就可以确立此行此列穿插点处的按键被按下。
〔二〕数码管显示模块
1、硬件电路
数码管的显示,是通过74LS374锁存器来实现的。
段选和位选分别是P3.5和P3.4。
数据的输出为P0口。
〔详见附录一:
硬件原理图〕
2、设计思路
通过分别控制段选、位选锁存器的导通〔低电平〕、锁存信号〔高电平〕。
从而分时给数码管写入数据并锁存。
〔三〕音调编码读取模块
1、编码规那么
本程序的设计采用了三位数编码,即:
利用三位数表示一个音符。
第一位由1-7组成,表示音符1-7;第二位由1-4组成,表示音阶的低、中、高和超高;第三位由1-9组成,表示该音阶的拍数,计算式是1/2拍
数字。
例如:
6,2,2……表示一拍中音6;4,3,1……表示半拍高音4。
2、读取式
首先读取前两位数,以确定音调。
然后读取最后一位,以确定拍数〔时间〕。
然后依次递增3位。
音调确定后,通过查表获取定时器初始值,并调用定时器中断。
拍数,即定时器中断执行的循环次数,以此来控制声音的时间。
〔四〕定时器中断模块
1、定时器的调用
本程序的设计采用定时器中断的法来使蜂鸣器发出不同的频率声音,从而实现电子琴的音调。
定时器的初始值不同,产生的频率也就不同。
定时器的调用是循环不断的,它的循环包括两类:
一类是一个音节频率的循环,从而控制一个拍数的长短;另一类是下一个音节的到来,重新写入初值,直至完毕标志位的到来,即0,0,0。
如果再调用程序中,再参加一个整体循环,那么可以反复执行音乐播放。
即,检测到完毕标志后,重新播放音乐而不连续。
〔本程序,没有使用该循环。
〕
2、初始值的生成与写入
定时器的初始值,是通过网络搜索得到的,不同的初值代表着会发出不同频率的音调。
将它制成表,以便程序读取。
五、设计总结
我课程设计的题目是电子琴的设计。
主要用的了之前所学的定时器中断、矩阵键盘扫描、数码管显示、C51编程等相关的单片机及接口技术的知识和理论。
在课设中,也充分的做到了学以致用,把之前所学的知识应用的实际当中去。
同时,也通过实践来检验之前所学的理论,发现了很多对理论知识的误解。
这些,也都在实践中得到了很好的弥补。
在设计程序的初始阶段,我本打算一次性完成任务,但每次尝试都以失败告终。
后来,我学会了分模块处理问题,逐一突破。
这也是我在此次课程设计中的一大收获。
让我充分懂得了,如去处理一个较大的工程工程。
首先,我先实现了使单片机发出不同音调的根本功能,然后开场考虑键盘扫描。
但是在调试时,总是出现BUG。
在局部按键按下后,蜂鸣器会一直响,无法终止。
这个问题一直困扰了我很久,尝试了很多法都没能成功,终于在一天早上醒来后的第一次尝试,终于成功了,即在键盘扫描中参加一个程序,当音乐执行到完毕标志后,此时假设没有键盘被按下时,令蜂鸣器停顿鸣叫不做任响应,直至有键盘再被按下。
最后,我将两个模块进展结合,于是便成功的写出了电子琴的程序。
而且成功进展了调试。
第一天验收,教师让我再参加数码管显示功能。
于是,我又写了数码管显示模块的程序。
数码管显示是通过锁存器来完成的。
当我程序写完之后进展调试,数码管没有进展显示,屡次调试发现:
只有长时间按下按键才会有相应字符显示。
于是我尝试把段选信号的选通与锁存指令和P0数据写在一起,这样就可以立即显示当前字符了。
第二天验收,顺利通过。
事后,我又采用了外部中断的法进展电子琴的模式切换等其他功能,从而不断地丰富了电子琴的功能。
同时,也对程序进展了整理,使程序更加规、美观、易读。
总而言之,此次课设,我学的东西很多。
也深深地懂得理论不进展实际,是不行的。
只有通过实践才能检验自己对理论知识的理解和掌握。
在写程序的时候,一定要有良好的习惯,格式要有自己的排版式,不能混乱。
这样易于检查和调整。
通过这次课设。
大大提高了我对单片机以及编程的能力与信心。
我相信,以后通过自己的不断深入的学习,我一定能够熟练的运用单片机到实际当中去。
六、参考文献
[1]升,?
单片机原理与接口技术?
,:
大学,2011年7月;
[2]网友:
lv_xiaowei,?
音调与频率对应关系表?
,wenku.baidu./view/d90a081a6edb6f1aff001f45.html,2012年01月03日;
七、附件材料
附录一:
硬件原理图
附录二:
程序清单及说明
附录三:
元器件清单
附录四:
实物图
/***********************************************************
***课程设计:
电子琴〔工程学院自动化学院〕***
******
***开发平台:
AT80C52***
******
***程序设计:
施国庆203100423***
***********************************************************/
/*______________________________
/ooooooooooooooo/\
/oooooooooooooo//
/_________________________//
//////I///LOVE//U////////
/___//////////////////////////_//
\____\________________________\_*/
/***********************************************************
***头文件***
***********************************************************/
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitspeaker=P3^6;
sbita0=P2^0;
sbita1=P2^1;
sbita2=P2^2;
sbita3=P2^3;
sbita4=P2^4;
sbitb2=P3^2;
sbitb4=P3^4;
sbitb5=P3^5;
unsignedchartimer0h,timer0l;
voidjian();
//--------------------------------------
/***********************************************************
***音调设置及数码管编码***
***********************************************************/
//频率-半期数据表高八位
codeunsignedcharFREQH[]={
0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,//低音1234567
0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,//1,2,3,4,5,6,7
0xFC,0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,//高音1234567
0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF};//超高音1234567
//频率-半期数据表低八位
codeunsignedcharFREQL[]={
0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6,//低音1234567
0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,//1,2,3,4,5,6,7
0x8F,0xEE,0x44,0x6B,0xB4,0xF4,0x2D,//高音1234567
0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16};//超高音1234567
//--------------------------------------
unsignedcharconstdisplay[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
/***********************************************************
***乐谱及其独立音调***
***********************************************************/
//-----------------乐谱---------------------//
codeunsignedcharsszymmh[]={
6,2,3,5,2,1,3,2,2,5,2,2,
1,3,2,6,2,1,5,2,1,6,2,4,
3,2,2,5,2,1,6,2,1,5