单片机课程设计简易电子琴设计.docx
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单片机课程设计简易电子琴设计
单片机课程设计--简易电子琴设计
郑州轻工业学院
计算机与通信工程学院
单片机与接口技术课程设计总结报告
设计题目：
简易电子琴设计
学生姓名：
毛二松
系别：
计算机与通信工程学院
专业：
电子信息科学与技术
班级：
09-01
学号：
540907020127
指导教师：
韩雪琴杨永双
2011年12月26日
简易电子琴设计
电子琴概述
这次设计的电子琴与市场上的电子琴相比虽然音色逊了一点，但是其物美价廉，功能强大，携带方便，深受大家喜欢。
此次课程设计的电子琴是有4*4矩阵键盘来实现发音，其中4个键是功能键，剩下的12键实现真正的发音。
此外在电子琴的功能上又加上了音乐播放功能、选择歌曲、暂停以及录音回放功能，使电子琴变得更强大。
让电子琴不再是简单的弹出音调简单的电子琴，而是一个功能齐全的电子琴。
本设计功能
1.通过矩阵键盘能够弹出美妙的音乐。
2.通过功能切换，能够切换到音乐播放器功能
3.能够把弹出的音乐录制下来，并且还能够回放出来。
本设计的仿真图
引脚描述：
矩阵键盘接的是P3口，显示部分的段控制口接的是P0口，位控制口接的是P2.0、P2.1、P2.2、P2.4、P2.5，蜂鸣器接的P2.3口。
各种功能键如图所示。
设计的流程图
我负责的模块
主程序：
也就是本程序的整体构造、功能构造。
主程序程序：
voidmain（）
{
init（）;//初始化
while
（1）
{
keyscan（）;//调用键盘扫描
display（）;//显示
if（key_function==1）//如果选择音乐播放
{
switch（count）
{
case1:
play（music1,music1_L）;break;//播放第一首
case2:
play（music2,music2_L）;break;//播放第二首
case3:
play（music3,music3_L）;break;//播放第三首
}
}
else//否则选择为电子琴
{
if（key_record==2）//判断是否回放
replay（record,record_L）;
}
}
}
录音功能。
录音程序和键盘扫描再一个模块中。
功能描述：
它能够把你所弹的音调、按下键盘的时间即音长以及键与键之间的时间给记录下来，它完全模拟了现实中电子琴的功能，功能之强大。
时间的记录是利用定时器1实现的。
定时器0是产生一定频率的方波，使蜂鸣器发出不同的音调。
本功能程序：
voidkeyscan（）//键盘扫描：
线反转法
{
ucharh,l;//h：
行l：
列
if（key_record==1&&flag==0）//记录键与键之间的时间
{
TH1=（65536-5000）/256;
TL1=（65536-5000）%256;
TR1=1;
flag=1;
}
P3=0xf0;//列全置低电平，行全置高电平
h=P3&0xf0;
while（h!
=0xf0）//若有键按下则行会出现低电平
{
delay（10）;//按键去抖
P3=0xf0;//列全置低电平，行全置高电平
h=P3&0xf0;
while（h!
=0xf0）
{
if（key_record==1）//如果有按键按下，则把按键前的时间记录下来
{
TR1=0;//关闭计时
record_L[b]=a;//把按键前的时间记录下来
a=0;//时间次数清零
b++;//下标加一
}
h=P3&0xf0;//读入行值
P3=0x0f;//电平反转
l=P3&0x0f;//读入列值
k=h+l;
switch（k）
{
case0xee:
temp=0;key_function++;
if（key_function==2）
key_function=0;
break;//功能选择按钮
case0xed:
temp=0;count++;next_flag=1;
if（count==4）
count=1;
break;//选曲按钮
case0xeb:
temp=0;key_record++;
if（key_record==3）
key_record=0;
break;//录音、回放、返回
case0xe7:
temp=0;pause++;
if（pause==2）
pause=0;
break;//
case0xde:
temp=6;break;//6
case0xdd:
temp=7;break;//7
case0xdb:
temp=11;break;//11
case0xd7:
temp=12;break;//12
case0xbe:
temp=13;break;//13
case0xbd:
temp=14;break;//14
case0xbb:
temp=15;break;//15
case0xb7:
temp=16;break;//16
case0x7e:
temp=17;break;//17
case0x7d:
temp=21;break;//21
case0x7b:
temp=22;break;//22
case0x77:
temp=23;break;//23
}
display（）;//显示
if（key_record==1&&temp!
=0）//录音时，如果有按键按下且不是功能键
{
record[j]=8;//先把按键前的初始值记下
record[j+1]=temp;//再把此按键的值记下
j=j+2;//下标值加2
TH1=（65536-5000）/256;//装初始值
TL1=（65536-5000）%256;
TR1=1;//启动定时
}
if（temp!
=0）//如果不是功能按键则发出声音
{
TH0=table[temp]/256;
TL0=table[temp]%256;
TR0=1;
}
while（h!
=0xf0）//检查按键是否弹起
{
P3=0xf0;//列全置低电平，行全置高电平
h=P3&0xf0;
}
TR0=0;//弹起后关闭定时
if（key_record==1&&temp!
=0）//录音时，如果有按键按下且不是功能键
{
TR1=0;//关闭计时
record_L[b]=a;//把按键的时间记下
a=0;//时间次数清零
flag=0;
b++;
}
}
}
BUZZER=1;//把蜂鸣器关闭
}
回放功能：
就是把录的音给回放出来
源程序：
voidreplay（uint*Song,uint*Song_L）//回放功能
{
uinti;
for（i=0;i{
temp=Song[i];//把音谱频率赋给n
m=Song_L[i];//把音长赋给m
if（temp==8）//如果此时播放的是键与键之间的空隙时间
{
TR0=0;//定时关闭即不发出声音
BUZZER=1;//关闭蜂鸣器
temp=Song[i-1];
}
else//否则
{
TH0=table[temp]/256;
TL0=table[temp]%256;
TR0=1;
}
delay1（m/2）;
}
j=0;a=0;b=0;//把录音清除
TR0=0;//关闭定时
BUZZER=1;//把蜂鸣器关闭
}
实验总结
经过这次课程设计，我真正学会了如何使用单片机，懂得了仿真和用真实的单片机板子实现本功能的差别，仿真毕竟不是真实的现象，有时候仿真能实现，但是把程序下载到板子上后现象可能不是你所想的那样。
做这个设计给我最大的感触就是当一个模块实现了，但是当把各个模块结合到一块后就会变得有点复杂。
当然刚开始做这个程序时，要从实现简单的功能入手，然后一点点把功能做大做强。
在做这个设计时我也遇到了很多问题:
比如，做录音、回放功能的时候，记录键与键之间的时间的设置时，记录的时间很短，原因就是当没有键按下的时候，程序会一直进行键盘扫描，而且每次都会重新进行定时初始值设置，我们希望的现象是定时初始值设置一次就够了，如果每次都重新设置定时器初始值，那么记录的时间就会不准确。
所以这时就要设置一个标志，开始时标志变量为0，如果是第一次设置，则设置完后就令这个标志变量置1，下次循环的时候，程序就不会进行重新设置定时初始值了。
所以这个标志位再程序设计的时候显得很重要。
1和0是二进制数，有时它不仅仅是一个数值，它也可以是代表一件事，1代表这件事做了，0则相反。
标志变量就像是一个站岗放哨的人，只有这个人同意了，你才能进入。
所以当我做这个课程设计所遇到的问题以及我如何解决的过程，我感觉这个过程是如此的美妙，我丝毫感觉不到这是一件痛苦的事情，反而觉得这是一件让人上瘾的趣事。
每当遇到的问题解决了，我都把他们当做是一笔财富。
我觉得我们学习的不仅是单片机本门课的知识，而且是学习获得知识的方法。
授之鱼不如授之渔，这句话也体现了方法的重要性。
7、参考文献
[1]张毅刚彭喜来.《单片机原理与应用设计》[Ｍ].电子工业出版社，2011
[2]张毅刚．《MCS-51单片机应用设计》（第二版）．哈尔滨大学出版社，2002
8、附录
本课程设计的源程序：
一个.c文件，两个.h文件
主程序源程序：
#include
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
voidinit（）//初始化程序
{
TMOD=0X11;//定时器0、1都设为工作方式1
EA=1;//总中断打开
ET0=1;//允许T0定时
ET1=1;//允许T1定时
}
voidmain（）
{
init（）;//初始化
while
（1）
{
keyscan（）;//调用键盘扫描
display（）;//显示
if（key_function==1）//如果选择音乐播放
{
switch（count）
{
case1:
play（music1,music1_L）;break;
case2:
play（music2,music2_L）;break;
case3:
play（music3,music3_L）;break;
}
}
else//否则选择为电子琴
{
if（key_record==2）//判断是否回放
replay（record,record_L）;
}
}
}
voidT0_time（）interrupt1//用于音乐播放器定时产生音调
{
TH0=table[temp]/256;
TL0=table[temp]%256;
BUZZER=!
BUZZER;
}
voidtimer1（）interrupt3//用于电子琴录音计时
{
TH1=（65536-10000）/256;
TL1=（65536-10000）%256;
a++;
}
keyscan.h—键盘扫描源程序（录音、显示程序也在里面）
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uintrecord_replay（）;//录音/回放
voiddisplay（）;
sbitBUZZER=P2^3;
//sbitkey3=P2^4;
sbitw1=P2^0;
sbitw2=P2^1;
sbitw3=P2^2;
sbitw5=P2^4;
sbitw6=P2^5;
sbitdula=P2^6;
sbitwela=P2^7;
ucharj,a,b,flag,count=1;
ucharkey_function,key_record,next_flag;
uintrecord[20],record_L[20];//存储回放的音调
ucharn,m,k,temp,pause;
ucharcodeled[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0-f
uintcodetable[]={0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0,
0,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,0,0,
0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0};//每个音符的简谱码（T值）
voiddelay1（uintj）
{
while（j--）
{
uintx;
for（x=125;x>0;x--）;
display（）;
}
}
voiddelay（uinta）//1ms延时
{
uintx;
while（a--）
{
for（x=0;x<125;x++）;
}
}
voiddisplay（）
{
dula=1;
P0=led[key_function];
dula=0;
wela=1;
P0=0xfe;//数码管第一位亮
wela=0;
delay
（2）;
dula=1;
P0=led[count];
dula=0;
wela=1;
P0=0xfd;//数码管第二位亮
delay
（2）;
dula=1;
P0=led[key_record];
dula=0;
wela=1;
P0=0xfb;//数码管第三位亮
wela=0;
delay
（2）;
dula=1;
P0=led[temp/10];
dula=0;
wela=0;
P0=0xef;//数码管第四位亮
wela=1;
delay
（2）;
dula=1;
P0=led[temp%10];
dula=0;
wela=0;
P0=0xdf;//数码管第五位亮
wela=1;
delay
（2）;
}
voidkeyscan（）//键盘扫描：
线反转法
{
ucharh,l;//h：
行l：
列
if（key_record==1&&flag==0）//记录键与键之间的时间
{
TH1=（65536-5000）/256;
TL1=（65536-5000）%256;
TR1=1;
flag=1;
}
P3=0xf0;//列全置低电平，行全置高电平
h=P3&0xf0;
while（h!
=0xf0）//若有键按下则行会出现低电平
{
delay（10）;//按键去抖
P3=0xf0;//列全置低电平，行全置高电平
h=P3&0xf0;
while（h!
=0xf0）
{
if（key_record==1）//如果有按键按下，则把按键前的时间记录下来
{
TR1=0;//关闭计时
record_L[b]=a;//把按键前的时间记录下来
a=0;//时间次数清零
b++;//下标加一
}
h=P3&0xf0;//读入行值
P3=0x0f;//电平反转
l=P3&0x0f;//读入列值
k=h+l;
switch（k）
{
case0xee:
temp=0;key_function++;
if（key_function==2）
key_function=0;
break;//功能选择按钮
case0xed:
temp=0;count++;next_flag=1;
if（count==4）
count=1;
break;//选曲按钮
case0xeb:
temp=0;key_record++;
if（key_record==3）
key_record=0;
break;//录音、回放、返回
case0xe7:
temp=0;pause++;
if（pause==2）
pause=0;
break;//
case0xde:
temp=6;break;//6
case0xdd:
temp=7;break;//7
case0xdb:
temp=11;break;//11
case0xd7:
temp=12;break;//12
case0xbe:
temp=13;break;//13
case0xbd:
temp=14;break;//14
case0xbb:
temp=15;break;//15
case0xb7:
temp=16;break;//16
case0x7e:
temp=17;break;//17
case0x7d:
temp=21;break;//21
case0x7b:
temp=22;break;//22
case0x77:
temp=23;break;//23
}
display（）;//显示
if（key_record==1&&temp!
=0）//录音时，如果有按键按下且不是功能键
{
record[j]=8;//先把按键前的初始值记下
record[j+1]=temp;//再把此按键的值记下
j=j+2;//下标值加2
TH1=（65536-5000）/256;//装初始值
TL1=（65536-5000）%256;
TR1=1;//启动定时
}
if（temp!
=0）//如果不是功能按键则发出声音
{
TH0=table[temp]/256;
TL0=table[temp]%256;
TR0=1;
}
while（h!
=0xf0）//检查按键是否弹起
{
P3=0xf0;//列全置低电平，行全置高电平
h=P3&0xf0;
}
TR0=0;//弹起后关闭定时
if（key_record==1&&temp!
=0）//录音时，如果有按键按下且不是功能键
{
TR1=0;//关闭计时
record_L[b]=a;//把按键的时间记下
a=0;//时间次数清零
flag=0;
b++;
}
}
}
BUZZER=1;//把蜂鸣器关闭
}
play_music.h—音乐播放源程序（回放功能也在里面）
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
voidplay（uint*Sound,uint*Sound_L）;//音乐播放
//第一首音乐：
一分钱
uintcodemusic1[]={15,21,16,21,15,13,15,12,13,15,8,
13,15,16,21,15,16,15,13,15,11,13,12,8,
13,12,11,12,13,16,15,13,15,16,8,
15,21,16,15,13,15,12,15,12,13,12,11,
0x0};//音调
uintcodemusic1_L[]={4,4,2,2,4,2,2,2,2,4,4,
2,2,2,2,2,2,2,2,2,4,2,4,4,
2,2,2,2,4,4,2,2,2,2,4,
4,2,2,2,2,2,2,4,2,2,2,2,4,4,
4};//音长
//第二首音乐：
小兔子乖乖
uintcodemusic2[]={15,21,16,15,15,13,15,16,21,15,15,16,15,13,12,12,13,15,13,12,11,
16,15,16,15,13,16,15,12,15,13,12,11,6,11,12,13,11,
0x0};
uintcodemusic2_L[]={4,2,2,4,4,2,2,2,2,4,4,4,2,2,4,4,4,2,2,4,4,
2,2,2,2,2,2,4,2,2,2,2,4,4,2,2,2,2,4,4,
4};
//第三首音乐：
祝你生日快乐
uintcodemusic3[]={15,15,16,15,21,17,
15,15,16,15,22,21,
15,15,25,23,21,17,16,
24,24,23,21,22,21,
0x0};
uintcodemusic3_L[]={2,2,4,4,4,8,
2,2,4,4,4,8,
2,2,4,4,4,4,8,
2,2,4,4,4,4,2};
voidreplay（uint*Song,uint*Song_L）//回放功能
{
uinti;
TR1=0;
for（i=0;i{
temp=Song[i];//把音谱频率赋给n
m=Song_L[i];//把音长赋给m
if（temp==8）//如果此时播放的是键与键之间的空隙时间
{
TR0=0;//定时关闭即不发出声音
BUZZER=1;//关闭蜂鸣器
temp=Song[i-1];
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