c51单片机课程设计——电子琴.doc
课程设计报告姓名：曹 飞 龙班级：101班学号：课程设计名：简易电子琴指导老师：胡启龙一、概述：本系统设计制作一个可演奏的电子琴。综合应用了两项设计：（1）能产生纯音，了解音调高低的控制方法，用键盘代替电子琴的键盘，控制演奏音乐。（2）演奏一支乐曲（天空之城）。 那音阶要怎么使用C51单片机产生呢？C51在这项工作中运用它哪些资源呢？我们怎么实现一个按键对应一个音阶呢？二、系统描述：（1）我们从初中开始就知道，声音是由振动产生的，基本的这7个音阶的频率之间满足某种数学关系由低到高排列的自然音，所以我们可以通过改变单片机输出频率就可以得到不同的音阶；（2）为了得到精确的频率（周期的倒数），我们可以使用C51单片机定时中断模块。（3）通过判断按键是否被按下，然后执行该按键按下时的函数（在程序中是改变T1的初值得到实现）。需要注意的是，在该程序中让8051的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下,改变记数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。例如频率为523HZ,其周期T=1/523=1912微秒,因此只要令计数器定时956/1=956在每记数9次时将I/O口反相,就可得到中音D0(523HZ)。记数脉冲值与频率的关系公式如下：N=Fi/2/Fr N：记数值Fi：内部计时一次为1微秒故其频率为1MHZ Fr；要产生的频率起记数值的求法如下：T65536N65536Fi2Fr例如：设K65536，FFi1MHZ，求低音D0（523HZ），高音的D0（1046HZ）的记数值。T65536N65536Fi2Fr655362Fr65536Fr低音D0的T6553626263627中音D0的T6553652364580低音D0的T65536104765059详细的音阶频率与计数初值可参考附录一；三、电路设计1单片机最小系统模块2.三极管信号放大模块扬声器发出对应音符模块如下：3.按键电路模块：四程序设计：本系统的程序流程图如下：开始模块初始化音乐控制按键是否按下？播放音乐音符按键是否按下？播放音符按键所对应的音符终止程序如下：#include <reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit kongzhi=P11;sbit fm=P10; /蜂鸣器输出的IO口uchar timeh,timel,i=8,t; /timeh，timel为定时器高低4位，i为演奏音符个数uchar code yinyue=0x63,0x71,0x83,0x71,0x82,0xA2,0x76,0x32,0x32,0x63,0x51,0x62,0x82,0x54,0x32,0x32,0x42,0x32,0x42,0x11,0x32,0x81,0x81,0x81,0x73,0x41,0x41,0x71,0x74,0x63,0x71,0x83,0x71,0x82,0xA2,0x74,0x31,0x31,0x63,0x51,0x62,0x82,0x54,0x31,0x42,0x83,0x71,0x71,0x83,0x91,0x91,0xA1,0x82,0x83,0x71,0x61,0x61,0x72,0x51,0x66,0xff;/-简谱-/1-7代表中音dosi,8代表高音douchar code yinfu=0x11,0x21,0x31,0x41,0x51,0x61,0x71,0x81,0xff;/-简谱音调对应的定时器初值-uchar code cuzhi= 0xff,0xff, /占位符0xFC,0x44,0xFC,0xAD,0xFD,0x0A,0xFD,0x34,0xFD,0x83,0xFD,0xC8,0xFE,0x06, /中音dosi的T计数初值0xFE,0x22,0xFE,0x57,0xFE,0x85,0xFE,0x9B,0xFE,0xC2,0xFE,0xE4,0xFF,0x03; /高音do的T计数初值void delay1ms(unsigned int ms); /延时ms毫秒子程序void delay165ms(uint z); /延时165ms,即1/4拍子程序void keysong(); /演奏子程序int key();void song();main()kongzhi=1;EA=1; /开总中断ET0=1; /开定时器0TMOD=0x01; /定时器0工作在方式1TH0=0;TL0=0;TR0=1;P3=0xff;while(1) if(kongzhi=0)song();elsekey(); keysong(); void song()uint temp;uchar jp; /jp是简谱18的变量t=0;while(1)temp=yinyuet; if(temp=0xff) break; /到曲终则跳出循环 jp=temp/16; /取数的高4位作为音调if(jp!=0)timeh=cuzhijp*2; /取T的高4位值timel=cuzhijp*2+1; /取T的低4位值elseTR0=0;fm=1; /关蜂鸣器delay165ms(temp%16); /取数的低4位作为节拍TR0=0; /唱完一个音停10msfm=1;delay1ms(10); TR0=1; t+;TR0=0;fm=1;void timer0() interrupt 1 /定时器0溢出中断子程序用于产生各种音调TH0=timeh;TL0=timel;fm=fm; /产生方波void keysong()uint temp;uchar jp; /jp是简谱18的变量i=key();delay1ms(50);if(i!=8)TR0=1;temp=yinfui; jp=temp/16; /取数的高4位作为音调if(jp!=0)timeh=cuzhijp*2; /取T的高4位值timel=cuzhijp*2+1; /取T的低4位值elseTR0=0;fm=1; /关蜂鸣器delay165ms(temp%16); /取数的低4位作为节拍TR0=0; /唱完一个音停10msfm=1;delay1ms(10); /TR0=1;/i+;TR0=0;fm=1;int key()switch(P2)case 0xfe: return 0;case 0xfd: return 1;case 0xfb: return 2;case 0xf7: return 3;case 0xef: return 4;case 0xdf: return 5;case 0xbf: return 6;case 0x7f: return 7;default: return 8;/函数名：delay165ms/函数功能：采用软件实现延时约z*165ms/形式参数：无 /返回值：无void delay165ms(uint z) /延时165ms,即1/4拍uint x;for(x=0;x<z;x+) delay1ms(165);/函数名：delay1ms/函数功能：采用软件实现延时约ms*1ms/形式参数：无 /返回值：无void delay1ms(unsigned int ms) unsigned int i,j; for(j=0;j<ms;j+) for(i=0;i<0x100;i+); 五制作与调试： 最后制作出的成品：六测试结果。该成品外观虽然不够美观，但是播放音乐功能，一个按键对应一个音阶的功能十分到位。总的来说，对于该成品老师和同学达成了同一共识：虽然丑了点，但很“温柔”（声音较小）。七结论。本次综合设计主要涉及硬件和软件两方面的内容，通过这次课程，我的硬件和软件开发能力都获得了提高。首先硬件方面，更加熟悉了51单片机的结构以及它的实用，基本了解了电子产品的开发流程和所要做的工作。 通过课程设计，我学到了很多，这些不仅仅局限于巩固复习了课本上知识点，还锻炼了自己分析问题以及动手实际操作的能力，将以前学过的零散的知识串到一起，学以致用。本系统基本上实现了按下键盘，扬声器播放对应的音符，同时单个程序也能播放歌曲，不足之处在于不能将按键和播放音乐的程序不能完美融合，只能在一定范围内满足按键或播放歌曲一种需要，且播放的声音太小，放大电路的选择方面的工作做得不是很好。附录一：音阶频率与计数初值对照表：音符频率计数处之音符频率计数初值音符频率计数初值低音12200xefa9中音14400xf7d8高音18800xfbef低音22470xf173中音24940xf8bd高音29880xfc62低音32770xf307中音35540xf987高音311090xfcc7低音42940xf3c8中音45870xf9e4高音411750xfcf6低音53300xf51e中音56590xfa90高音513180xfd4b低音63700xf64c中音67400xfb29高音614800xfd98低音74150xf75a中音78310xfbb1高音716610xfddc
