计算机硬件技术基础综合性实验任务书电子琴B.doc

个人收集整理 勿做商业用途河北工业大学计算机硬件技术基础(MCS51单片机原理及应用）综合性实验任务书学院 班级 设计人 _ 成绩 _ 一、题目:简易电子琴的设计二、目的与要求1 目的:（1）能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有进一步的认识，独立对其进行测试与检查。（2）熟悉8051单片机的内部结构和功能，合理使用其内部寄存器，能够完成相关软件编程设计工作。（3)实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析,及时修改相关软硬件.（4）对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。2 基本要求：（1)要按任务书的要求认真分析问题，并解决问题；(2）要求用MCS51单片机知识完成程序的设计;(3）在实验室利用现有的设备，完成题目的设计与调试。3 创新要求在基本要求达到后，可以进行创新设计，如更加完善程序功能。4 书写设计报告的要求设计报告中包含以下几个方面:1、 设计题目2、 总体设计1) 所实现的功能描述.2) 设计方案的描述.3、 硬件系统设计，包括所需设备，接线方式,以及资源分配。4、 软件系统的设计,包括划分功能模块，写出各个功能模块实现的功能。画出程序流程图5、 列出程序清单,并加以必要的注释6、 写出调试程序的方法7、 指出所设计问题的不足和改进方案8、 自评分和收获体会三、设计方法和基本原理1 问题描述:设计一个简易的电子琴,要求用DP51PROC的按键K1K7作为电子琴的按键,控制蜂鸣器能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符。电路图如下:2 问题的解决方案:由于一首音乐是由许多不同音阶组成,每个音阶对应不同的频率,这样我们可用不同频率组合，即可构成我们想要的音乐了，当然对单片机产生不同的频率非常方便，我们可用单片机的定时/计数器0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系设定正确即可。对于晶振频率为11。0592MHz的单片机,定时器假如选择工作方式1，那T值便为T216-5*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。建立这样一个数据表,然后采用查表程序即可。连线要求：用导线将A2的P3。3 （INT1）与B5区的BUZZ接口相连,用排线将D1区的 J53 与 A2区的J61相连，如上图所示。四、课程设计的考核方式及评分方法1考核方式课程设计结束时，在机房当场验收.（1） 学生演示,老师检查运行结果是否正确。（2） 回答教师提出的问题。（3） 学生提交课程设计报告(A4纸打印），并将电子文档和源程序发至知道教师信箱。2评分方法(1) 出勤率(2) 课程设计准备工作(3) 课程设计期间纪律(4） 课程设计运行结果(5） 课程设计报告 （6）答辩情况附件1：音节与频率第一个问题:八度音的频率关系。 每相邻的两个半音，高音频率是低音频率的“2的1/12次方倍”. 例如国际标准音A的频率是440HZ,那么比它高半音的bB,频率就是： 4402(1/12)=466.13HZ. 所以，以此类推，一个八度的12个音，连乘下来,结果正好得2。通俗一点儿也就是说，高音1的频率是比他低一个八度的那个1的频率的两倍。 第二个问题:不同乐器的同一个音的振动频率是否相同. 大至相同，但有微小的差别。比如吉他的国际标准音A的频率是440HZ，而小提琴的这个A就用441HZ。音階與頻率的轉換標準A = 440 Hz高8度音的頻率為原來音頻率的2倍下圖為音階圖，每一格為一個半音。若f1距f2 n個半音，則運算公式:n個半音 = 1/12 log2（f1/f2）,若f1f2則nf2則n0。例:C比A低9個半音，計算C的頻率f， 9 = 1/12 log2（f/440) 得f =261。6C調音階do, re， mi, fa， so， la， ti， do， 為261。6, 293。7， 329。6， 349。2, 392。0， 440。0， 493.9， 523.2。其中第一個do為261。6Hz，第二個do為523。2Hz是第一個do的2倍。一拍 = 四分音符，若建議速度=120(BPM)，則表示一秒 = 兩拍 = 兩個四分音符,若建議速度=60(BPM）,則表示一秒 = 一拍 = 一個四分音符。电子琴1实验任务（1）.由4X4组成16个按钮矩阵，设计成16个音。（2）.可随意弹奏想要表达的音乐.2电路原理图 图4。22。13系统板硬件连线 （1).把“单片机系统”区域中的P1。0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上；(2）。把“单片机系统“区域中的P3.0P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1C4R1R4端口上；4相关程序内容 （1)。4X4行列式键盘识别；（2).音乐产生的方法；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.现在以单片机12MHZ晶振为例，例出高中低音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示音符频率（HZ）简谱码（T值) 音符频率(HZ）简谱码（T值)低1DO26263628# 4 FA#74064860#1DO27763731中 5 SO78464898低2RE29463835 5 SO#831649342 RE#31163928中 6 LA88064968低 3 M33064021 693264994低 4 FA34964103中 7 SI98865030 4 FA#37064185高 1 DO104665058低 5 SO39264260 1 DO#110965085# 5 SO#41564331高 2 RE117565110低 6 LA44064400 2 RE124565134 646664463高 3 M131865157低 7 SI49464524高 4 FA139765178中 1 DO52364580# 4 FA148065198 1 DO55464633高 5 SO156865217中 2 RE58764684 5 SO166165235# 2 RE62264732高 6 LA176065252中 3 M65964777 6186565268中 4 FA69864820高 7 SI196765283下面我们要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低音019之间，中音在2039之间，高音在4059之间TABLE： DW 0,63628，63835，64021，64103,64260，64400,64524,0,0 DW 0,63731，63928，0,64185，64331，64463，0，0，0 DW 0,64580，64684，64777，64820,64898,64968，65030,0，0 DW 0,64633，64732,0，64860,64934,64994,0，0，0 DW 0,65058，65110，65157,65178，65217，65252，65283,0，0 DW 0，65085，65134，0,65198,65235,65268，0，0,0 DW 02、音乐的音拍，一个节拍为单位（C调)曲调值DELAY 曲调值DELAY调4/4125ms 调4/462ms调3/4187ms 调3/494ms调2/4250ms 调2/4125ms对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。下面就用AT89S51单片机产生一首“生日快乐”歌曲来说明单片机如何产生的。在这个程序中用到了两个定时/计数器来完成的。其中T0用来产生音符频率，T1用来产生音拍.5程序框图图4。22.26汇编源程序 KEYBUF EQU 30H STH0 EQU 31H STL0 EQU 32H TEMP EQU 33H ORG 00H LJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0 START： MOV TMOD,#01H SETB ET0 SETB EA WAIT: MOV P3,#0FFH CLR P3.4 MOV A,P3 ANL A，#0FH XRL A，0FH JZ NOKEY1 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A，0FH XRL A,#0FH JZ NOKEY1 MOV A,P3 ANL A，#0FH CJNE A，0EH，NK1 MOV KEYBUF，#0 LJMP DK1 NK1: CJNE A,#0DH,NK2 MOV KEYBUF，#1 LJMP DK1 NK2: CJNE A,#0BH，NK3 MOV KEYBUF，#2 LJMP DK1 1NK3： CJNE A，#07H,NK4 MOV KEYBUF，3 LJMP DK1 NK4： NOP DK1： MOV A,KEYBUF MOV DPTR，TABLE MOVC A，A+DPTR MOV P0，A MOV A,KEYBUF MOV B，#2 MUL AB MOV TEMP，A MOV DPTR,TABLE1 MOVC A，A+DPTR MOV STH0，A MOV TH0,A INC TEMP MOV A，TEMP MOVC A,A+DPTR MOV STL0，A MOV TL0,A SETB TR0 DK1A: MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,0FH JNZ DK1A CLR TR0 NOKEY1： MOV P3,#0FFH CLR P3。5 MOV A,P3 ANL A，0FH XRL A，0FH JZ NOKEY2 LCALL DELY10MS MOV A，P3 ANL A,#0FH XRL A,0FH JZ NOKEY2 MOV A,P3 ANL A，0FH CJNE A,#0EH，NK5 MOV KEYBUF，4 LJMP DK2 NK5： CJNE A，0DH，NK6 MOV KEYBUF，#5 LJMP DK2 NK6： CJNE A，0BH，NK7 MOV KEYBUF，#6 LJMP DK2 NK7: CJNE A,#07H，NK8 MOV KEYBUF，#7 LJMP DK2 NK8: NOP DK2： MOV A，KEYBUF MOV DPTR,TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0，A MOV A，KEYBUF MOV B,2 MUL AB MOV TEMP，A MOV DPTR,TABLE1 MOVC A，A+DPTR MOV STH0,A MOV TH0,A INC TEMP MOV A,TEMP MOVC A,A+DPTR MOV STL0,A MOV TL0,A SETB TR0 DK2A： MOV A,P3 ANL A，#0FH XRL A，#0FH JNZ DK2A CLR TR0 NOKEY2: MOV P3,0FFH CLR P3.6 MOV A，P3 ANL A，#0FH XRL A，0FH JZ NOKEY3 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A，#0FH JZ NOKEY3 MOV A，P3 ANL A,#0FH CJNE A，#0EH,NK9 MOV KEYBUF,8 LJMP DK3 NK9： CJNE A，0DH,NK10 MOV KEYBUF，9 LJMP DK3 NK10: CJNE A,#0BH,NK11 MOV KEYBUF，10 LJMP DK3 NK11： CJNE A,#07H,NK12 MOV KEYBUF,11 LJMP DK3 NK12: NOP DK3： MOV A,KEYBUF MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0，A MOV A,KEYBUF MOV B,#2 MUL AB MOV TEMP，A MOV DPTR,TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV STH0，A MOV TH0,A INC TEMP MOV A,TEMP MOVC A，A+DPTR MOV STL0，A MOV TL0,A SETB TR0 DK3A： MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A,0FH JNZ DK3A CLR TR0 NOKEY3： MOV P3,0FFH CLR P3.7 MOV A,P3 ANL A，#0FH XRL A，#0FH JZ NOKEY4 LCALL DELY10MS MOV A,P3 ANL A,#0FH XRL A，0FH JZ NOKEY4 MOV A,P3 ANL A，0FH CJNE A,0EH，NK13 MOV KEYBUF，#12 LJMP DK4 NK13： CJNE A，#0DH，NK14 MOV KEYBUF，13 LJMP DK4 NK14: CJNE A,#0BH,NK15 MOV KEYBUF，14 LJMP DK4 NK15: CJNE A，#07H,NK16 MOV KEYBUF,15 LJMP DK4 NK16： NOP DK4: MOV A，KEYBUF MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0，A MOV A,KEYBUF MOV B，2 MUL AB MOV TEMP,A MOV DPTR，TABLE1 MOVC A，A+DPTR MOV STH0，A MOV TH0，A INC TEMP MOV A，TEMP MOVC A,A+DPTR MOV STL0,A MOV TL0，A SETB TR0 DK4A: MOV A,P3 ANL A，#0FH XRL A，#0FH JNZ DK4A CLR TR0 NOKEY4: LJMP WAIT DELY10MS： MOV R6，10 D1： MOV R7,248 DJNZ R7, DJNZ R6,D1 RET INT_T0： MOV TH0，STH0 MOV TL0，STL0 CPL P1。0 RETI TABLE： DB 3FH,06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH，39H,5EH,79H，71H TABLE1: DW 64021，64103,64260,64400 DW 64524,64580,64684，64777 DW 64820，64898，64968,65030 DW 65058,65110,65157,65178 END 7C语言源程序 #include unsigned char code table=0x3f，0x06,0x5b，0x4f， 0x66,0x6d,0x7d，0x07， 0x7f，0x6f,0x77,0x7c， 0x39，0x5e,0x79,0x71; unsigned char temp； unsigned char key； unsigned char i,j； unsigned char STH0; unsigned char STL0； unsigned int code tab=64021,64103,64260，64400， 64524，64580,64684,64777, 64820,64898,64968,65030， 65058,65110,65157,65178； void main(void） TMOD=0x01； ET0=1; EA=1; while(1) P3=0xff; P3_4=0； temp=P3； temp=temp & 0x0f; if (temp!=0x0f） for(i=50；i0;i-) for（j=200；j0；j)； temp=P3; temp=temp & 0x0f; if (temp！=0x0f) temp=P3； temp=temp 0x0f; switch（temp） case 0x0e： key=0; break; case 0x0d: key=1； break； case 0x0b： key=2； break； case 0x07: key=3; break； temp=P3； P1_0=P1_0; P0=tablekey； STH0=tabkey/256; STL0=tabkey%6; TR0=1; temp=temp 0x0f； 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if (temp!=0x0f） temp=P3; temp=temp & 0x0f; switch(temp) case 0x0e: key=12; break; case 0x0d： key=13; break; case 0x0b： key=14； break； case 0x07： key=15； break； temp=P3; P1_0=P1_0；