单片机课程设计报告电子琴.docx
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单片机课程设计报告电子琴
电子音调发生器
一、实验目的
1.了解计算机发声原理。
2.熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。
二、实验完成的功能
1.利用键盘1~7进行音调选择，即按下音符产生对应音调。
2.事先存储三首歌曲，并可进行选择播放。
3.谱曲功能：
通过按键对LCD菜单选项进行选择，进入谱曲界面，通过按键1~7分别输入音高与几分音符类型，由按键输入若干数据完成谱曲。
4.在播放存储歌曲与谱曲播放时，对应音符及其节奏LCD显示对应频谱。
5.在播放音乐时按“返回”键出现返回界面，由键盘按“确认”键选择返回主菜单或循环播放。
三、实验原理
1.音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系如表
（1）所示。
要产生音频方波，只要计算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。
利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出方波的I/O（P1.7）反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在P1.7脚得到此频率的方波。
将P1.7经过驱动电路与蜂鸣器相连，随着P1.7口输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。
音乐的节拍是由延时实现的，如果1拍的时间为0.4秒，1/4拍是0.1秒。
只要设定延时时间，就可得到节拍的时间。
延时实现基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍。
每个音节相应的定时器初值计算公式如下:
（1/2）*（1/f）=（12/fose）*（216-x）
即x=216-（fose/24f）
其中，f是音调频率，当晶振fosc=11.0592MHz时，音节“1”相应的定时器初值为x，则可得到x=63777D=F921H，其它的可同样得到。
表
（1）音节与频率的关系
音调
频率（Hz）
X（HEX）
1
262
F921
2
294
F9E1
3
330
FA8C
4
349
FAD8
5
392
FB68
6
440
FBE9
7
494
FC5B
i
523
FC8F
在编写歌曲代码过程中，音高由三位数字组成：
个位是表示1~7这七个音符；十位是表示音符所在的音区:
1-低音，-中音，-高音；百位表示这个音符是否要升半音:
0-不升，-升半音。
音长最多由三位数字组成：
个位表示音符的时值，其对应关系是：
|数值（n）:
|0|1|2|3|4|5|6
|几分音符:
|1|2|4|8|16|32|64音符=2^n
十位表示音符的演奏效果（0-2）:
0-普通，-连音，-顿音，百位是符点位:
0-无符点，1-有符点。
2．键盘扫描
将单片机P1.0~P1.7（引脚1~8）与键盘上对应引脚相连，其中P1.0~P1.3控制键盘的行，P1.4~P1.7控制键盘的列，这次使用的键盘是4行4列，键盘上的第一行到第四行由8位十六进制代码的低四位控制，即第一行若有键按下，则8位十六进制代码的后四位为0x8，第二行有按键按下，则后四位代码为0x4，依此规律类推；键盘上的第一列到第四列由8位十六进制代码的高四位控制，即第一列若有键按下，则8位十六进制代码的前四位为0x8，第二列有按键按下，则前四位代码为0x4，依此规律类推。
综上所述，可以根据8位十六进制的高四位和低四位数据，分别确定按下的键处于第几行第几列，从而确定按键的位置，实现键盘扫描的功能。
3．LCD显示
根据写命令函数wrcomd和写数据函数wrdata分别控制LCD的命令写入和数据写入。
具体操作方法是由写命令函数wrcomd编程控制数据输入的行列，再由写数据函数wrdata编程写入需要在LCD上显示的数据或应执行的操作，结合两个命令一起控制LCD显示。
四．产品展示
五.实验程序
#ifndef_DRIVEFUTION_H_
#define_DRIVEFUTION_H_
/*********************EEPROM函数*******************/
/**************************************************/
/******************关闭ISP,IAP功能**************/
voidISP_IAP_disable（void）
{
ISP_CONTR=0X00;
ISP_CMD=0X00;
ISP_TRIG=0x00;
}
/*******************字节读***************************/
ucharByte_read（uintbyte_addr）
{
EA=0;//关中断
ISP_CONTR=En_Wait_TIME;//开启ISP/IAP;并送等待时间
ISP_CMD=Read_COM;//送字节读命令字
ISP_ADDRH=（uchar）（byte_addr>>8）;//送地址高字节
ISP_ADDRL=（uchar）（byte_addr&0X00FF）;//送地址低字节
ISP_TRIG=0X46;//送触发命令字0X46、0XB9
ISP_TRIG=0XB9;
_nop_（）;
ISP_IAP_disable（）;//关闭ISP/IAP功能
EA=1;//开中断
return（ISP_DATA）;
}
/********************字节编程***********************/
voidByte_program（uintbyte_addr,ucharisp_iap_data）
{
EA=0;//关中断
ISP_CONTR=En_Wait_TIME;//开启ISP/IAP;并送等待时间
ISP_CMD=Prog_COM;//送字节编程命令字
ISP_ADDRH=（uchar）（byte_addr>>8）;//送地址高字节
ISP_ADDRL=（uchar）（byte_addr&0X00FF）;//送地址低字节
ISP_DATA=isp_iap_data;//送数据进ISP_DATA
ISP_TRIG=0X46;//送触发命令字0X46、0XB9
ISP_TRIG=0XB9;
_nop_（）;
ISP_IAP_disable（）;//关闭ISP/IAP功能
EA=1;//开中断
}
/*********************扇区擦除*********************/
voidSector_erase（uintsector_addr）
{
EA=0;//关中断
ISP_CONTR=En_Wait_TIME;//开启ISP/IAP;并送等待时间
ISP_CMD=Dele_COM;//送扇区擦除命令字
ISP_ADDRH=（uchar）（sector_addr>>8）;//送地址高字节
ISP_ADDRL=（uchar）（sector_addr&0X00FF）;//送地址低字节
ISP_TRIG=0X46;//送触发命令字0X46、0XB9
ISP_TRIG=0XB9;
_nop_（）;
ISP_IAP_disable（）;//关闭ISP/IAP功能
EA=1;
}
/*********************写入函数**********************/
voidEEPROM_write（uintaddr,ucharin_data）
{
Sector_erase（addr）;
Byte_program（addr,in_data）;
}
/*********************EEPROM函数*******************/
/**************************************************/
/***************音乐播放相关子函数*******************/
/****************************************************/
voidInitialSound（void）//初始化定时器
{
BeepIO=0;
Sound_Temp_TH1=（65535-（1/1200）*SYSTEM_OSC）/256;//计算TL1应装入的初值（10ms的初装值）
Sound_Temp_TL1=（65535-（1/1200）*SYSTEM_OSC）%256;//计算TH1应装入的初值
TH1=Sound_Temp_TH1;
TL1=Sound_Temp_TL1;
TMOD|=0x11;
ET0=1;
ET1=0;
TR0=0;
TR1=0;
EA=1;
}
voidBeepTimer0（void）interrupt1//音符发生中断函数
{
BeepIO=!
BeepIO;
TH0=Sound_Temp_TH0;
TL0=Sound_Temp_TL0;
}
/*********************END****************************/
/****************************************************/
/*****************LCD操作子函数**********************/
/****************************************************/
voidwrcomd（charcomd）//写入命令
{
cs=0;_nop_（）;
rs=0;_nop_（）;
e=1;_nop_（）;
rw=0;_nop_（）;
P0=comd;_nop_（）;
rw=0;_nop_（）;_nop_（）;
rw=1;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
}
voidwrdata（chardata_wri）//往液晶中写入数据
{
cs=0;_nop_（）;
rs=1;_nop_（）;
e=1;_nop_（）;
rw=0;_nop_（）;
P0=data_wri;_nop_（）;
rw=0;_nop_（）;_nop_（）;
rw=1;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
}
voidbmp（chardata_write,introw_start,introw_end,ucharcolumn_start,ucharcolumn_end）//刷屏子函数
//初始化设置，对屏幕清零,默认值，为0，0，8，2，132
{
unsignedchari,j;
intnum_3;
charnum_0=0xb0;
//ucharcolumn_h,column_l;
num_0+=row_start;
for（i=row_start;i{
num_3=column_end;
wrcomd（num_0）;//写入命令设置页，从0页开始，0xb0=10110000；delay（time_def）;//设置页
wrcomd（0x10|（0xf0&column_start）>>4）;//设置列,先写入高4位再写入低四位
wrcomd（0x00|（0x0f&column_start））;
for（j=column_start;j{
wrdata（data_write）;
}
num_0++;
}
}
voiddelay（longinttime_delay）//延时子程序，执行time_delay个_nop_（）延时
{
longinti;
for（i=0;i_nop_（）;
}
voidwrite_word（char*p_word,intnum,intpos_x,intpos_y,intwidth,intheight）//写汉字/字符子函数
//对应参数数据数组名，数组中位置，行位置，列位置，宽，高
{
charpage;//页号
unsignedinti,j,k,p;
p=（unsignedint）num*2*width;//p确定汉字字模数据初始位置
i=height%8;
k=（i）?
（height/8+1）:
（height/8）;
page=0xb0+pos_y;
for（i=0;i<2;i++）
{
wrcomd（page）;
wrcomd（0x10|（0xf0&pos_x）>>4）;
wrcomd（0x00|（0x0f&pos_x））;
for（j=0;j{
wrdata（p_word[j+p]）;
}
p=p+width;
page++;
if（page-（unsignedchar）0xb0>7||page-（unsignedchar）0xb0<0）
return;
}
}
/**************************END***********************/
/****************************************************/
/******************键盘扫描函数*********************/
/****************************************************/
/****************判断是否有键盘输入*********************/
bitCheckState（void）//键盘状态判断子函数
{
bitstate=0;
P1=0x0F;//键盘扫描
if（P1!
=0x0F）state=1;//检测是否有按键输入
elsestate=0;
return（state）;
}
/******************获取键盘输入值*****************/
ucharGetKeys（void）//键盘值获取子函数
{
ucharcolumn,line;
scan=0xFE;
while（（scan&0x10）!
=0）
{
P1=scan;
if（（P1&0xF0）!
=0xF0）//line1havekeypressed
{
column=~（P1|0x0F）;
line=~（scan|0xF0）;
key=column+line;
return（key）;
}
elsescan=（scan<<1）|0x01;
}
return（0）;
}
/******************应用子函数*****************/
/*********************************************/
voidcsh（void）//初始化，清屏
{
inti;
res=0;
delay（time_def）;
delay（time_def）;
res=1;
delay（time_def）;
cs=0;//片选一直有效
delay（time_def）;
delay（time_def）;
for（i=0;i<12;i++）//初始命令写入
{
wrcomd（tab1[i]）;
delay（time_def）;
}
bmp（0,0,8,0,132）;
}
voidstart_print（void）//开机显示画面子函数
{
inti,j;
for（i=0;i<4;i++）
{
write_word（star_welcome,i,36+i*16,2,16,16）;
if（（i+4）<7）
{
write_word（star_welcome,i+4,44+i*16,4,16,16）;
if（（i+7）<10）
{
write_word（star_welcome,i+7,36+i*16,6,16,16）;
}
}
}
write_word（number,10,4+5*16,6,8,16）;
for（j=5;j>=0;j--）
{
write_word（number,j,12+5*16,6,8,16）;
delay（5000）;
}
}
voidmenu_first_symbol（intchoose）//菜单选择符刷新子函数，即“打钩项”
{
bmp（0,0,8,4,18）;
write_word（menu_one,20,4,choose*2,16,16）;
}
/*********************音乐播放显示函数******************/
/*******************************************************/
voidmusic_display_one（unsignedchars,unsignedintx）//显示最底层子函数
{
inti;
bmp（0,2,8,18+x*16,34+x*16）;
for（i=3;i>0;i--）
{
if（s!
=0）
{
write_word（display,1,20+16*x,2*i,16,16）;
s=s-1;
}
else
{
write_word（display,0,20+16*x,2*i,16,16）;
//delay（200）;
}
}
}
voidmusic_display_two（unsignedintp_x）//显示次底层子函数
{
intsign;
sign=mc_size[p_x][0];
if（sign）
{
if（!
size[p_x]）
{
sign=0;
mc_size[p_x][0]=sign;
mc_size[p_x][1]=0;
}
else
{
music_display_one（size[p_x],p_x）;
mc_size[p_x][1]+=1;
if（mc_size[p_x][1]>3）
size[p_x]-=1;
else
size[p_x]+=1;
}
}
/*************************************/
else
{
bmp（0,2,8,18+p_x*16,34+p_x*16）;
write_word（display,2,20+16*p_x,6,16,16）;
//delay（500）;
}
/************************************/
}
voidmusic_display_three（unsignedintmc）//音符状态置位函数
{
mc_size[mc-1][0]=1;
mc_size[mc-1][1]=1;
size[mc-1]=1;
}
voidmusic_display_four（void）//显示次顶层子函数
{
inti;
for（i=0;i<7;i++）
{
music_display_two（i）;
}
}
voidmusic_display_five（）//显示顶层子函数
{
inti;
allsize=0;
for（i=0;i<7;i++）
allsize+=mc_size[i][0];
music_display_four（）;
}
/*
voidmusic_display（void）//显示主函数
{
inti;
for（i=0;i<10;i++）
{
music_display_three（music_code[i]）;
music_display_five（）;
}
while（allsize）
music_display_five（）;
}*/
voiddisplay_between_musicplay（unsignedinttone）//播放音乐同时显示音符显示界面
{
music_display_three（tone）;
music_display_five（）;
}
/****************************************************/
/*********************播放子程序*********************/
voidmusic_play_one（uint*NewFreTab,ucharTone,ucharLength,uintLDiv0,uintLDiv1）
//频率表，音符，音长，12000/Speed，（（12000/Speed）/4）-（（12000/Speed）/4）*SOUND_SPACE
{
unsignedcharSL,SH,SM,SLen,XG,FD;
uinti,Temp_T,CurrentFre,LDiv,LDiv2,LDiv3;
SL=Tone%10;//计算出音符
SM=Tone/10%10;//计算出高低音
SH=Tone/100;//计算出是否升半
CurrentFre=NewFreTab[SignTab[SL-1]+SH];//查出对应音符的频率
if（SL!
=0）
{
if（SM==1）CurrentFre>>=2;//低音
if（SM==3）CurrentFre<<=2;//高音
Temp_T=65536-（50000/CurrentFre）*10/（12000000/SYSTEM_OSC）;//计算计数器初值
Sound_Temp_TH0=Temp_T/256;
Sound_Temp_TL0=Temp_T%2
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