單片機(jī)課程設(shè)計報告蜂鳴器

1、河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院單片機(jī)課程設(shè)計報告 課 程 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 設(shè)計題目 蜂鳴器演奏歌曲 年級專業(yè) 2011級計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號 11 047000000 學(xué)生姓名 李 指導(dǎo)教師 瑩 2014年 6 月 15 日蜂鳴器演奏歌曲實(shí)驗(yàn)報告一、要求 完成驅(qū)動蜂鳴器歌曲演奏的實(shí)驗(yàn)二、目的1、學(xué)習(xí)KEIL軟件的使用方法；2、掌握BST-V51單片機(jī)學(xué)習(xí)板設(shè)計蜂鳴器音樂的發(fā)生；3、掌握設(shè)計中各模塊的功能，能夠填入并演奏曲子；4、學(xué)習(xí)樂譜的基本知識，掌握其演奏的原理。三、分析1、基本原理簡述 聲音是通過振動產(chǎn)生的。單片機(jī)對某一引腳以一定的頻率循環(huán)置1置0，該引腳便產(chǎn)生一定頻率的方波，方波通過放大

2、，作用于一定的物理實(shí)件（蜂鳴器），就產(chǎn)生了一定頻率的聲音。若改變輸出方波的頻率，產(chǎn)生的聲音隨之改變。通過控 制 輸 出 方 波 的 時 間 長 短，聲 音 的長 短 也 可 以 得 到 控 制 ，因 此 ，根 據(jù) 樂 譜 ，以 類 似的音及同樣的節(jié)拍，單片機(jī)就可以產(chǎn)生電子音樂。音樂的播放選擇可以通過按鍵的輸入得以實(shí)現(xiàn)。 為簡便起見，以一定的頻率方波產(chǎn)生的音在其每個周期內(nèi)高低幅值得時間各占 一 半 。因 此 ，輸 出 引 腳 在 每 個 方 波 周 期 內(nèi) 要 動 作 兩 次 ：一 次 升 高 ，一 次 降 低 。即 輸出引腳的頻率是原音頻率的兩倍。2、單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率脈沖信號的原理 （1）要

3、產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的脈沖（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時間，利用定時器計時這個半周期的時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計時此半周期的時間再對I/O反相，就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。 （2）利用8051的內(nèi)部定時器使其工作在計數(shù)器模式MODE1下，改變計數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法如下： 例如，頻率為523Hz，其周期天/523 S=1912uS，因此只要令計數(shù)器計時956uS/1us=956，在每計數(shù)956次時就將I/O反接，就可得到中音DO（532Hz）。計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下： N=Fi/2/Fr（N：計數(shù)值，F(xiàn)i：

4、內(nèi)部計時一次為1uS，故其頻率為1MHz，F(xiàn)r：要產(chǎn)生的頻率 ） （3）其計數(shù)值的求法如下：T=65536-N=65536-Fi/2/Fr計算舉例： 設(shè)K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計數(shù)值。T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=65536-1000000/2/Fr=65536-500000/Fr低音DO的T=65536-500000/262=63627中音DO的T=65536-500000/523=64580高音DO的T=65536-500000/1047=65059 （4）C調(diào)個音符頻

5、率與計數(shù)值T的對照表如下表所示： C調(diào)各音符頻率與計數(shù)值T的對照如下：音符頻率（Hz）簡譜碼T值音符頻率（Hz）簡譜碼T值低1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763731中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83164923#2RE#31163928中6LA88064968低3M33064130#693264994低4FA34964130中7SI98865030#4FA#37064260高1DO104665058低5SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE

6、#124565124#646664463高3M131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#148065198每個音符使用1個字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的節(jié)拍，下表為節(jié)拍碼的對照。但如果1拍為0.4秒，1/4拍是0.1秒，只要設(shè)定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間。假設(shè)1/4節(jié)拍為1DELAY，則1拍應(yīng)為4DELAY，以此類推。所以只要求得1/4拍的DELAY時間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)，如下表為1/4和1/8節(jié)拍的時間設(shè)定。 節(jié)拍與節(jié)拍碼對照如下：節(jié)拍碼節(jié)拍數(shù)節(jié)拍碼節(jié)拍數(shù)11/4拍 11/8拍22/4拍21/4拍33/4拍

7、33/8拍41拍41/2拍51又1/4拍55/8拍61又1/2拍63/4拍71又3/4拍77/8拍82拍81拍92又1/4拍91又1/8拍A2又1/2拍A1又1/4拍B2又3/4拍B1又3/8拍C3拍C1又1/2拍D3又1/4拍D1又5/8拍E3又1/2拍E1又3/4拍F3又3/4拍F1又7/8拍1/4節(jié)拍與1/8節(jié)拍的時間設(shè)定如下：曲調(diào)值DELAY曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125毫秒調(diào)4/462毫秒調(diào)3/4187毫秒調(diào)3/494毫秒調(diào)2/4250毫秒調(diào)2/4125毫秒（5）建立音樂的步驟： 1）先把吧樂譜的音符找出，然后由上表建立T值表的順序。 2）把T值表建立在TABLE1，構(gòu)成發(fā)音符的計數(shù)

8、值放在“TABLE”。 3）簡譜碼（音符）為高位，節(jié)拍為（節(jié)拍數(shù)）為低4位，音符節(jié)拍碼放在程序的“TABLE”處。四、設(shè)計1、硬件設(shè)計1.1總體設(shè)計框圖AT89C51單片機(jī) 按鍵輸入 蜂鳴器1.2硬件設(shè)計及原理1.2.1 BST-V51單片機(jī)學(xué)習(xí)板簡介：實(shí)驗(yàn)板資源配置如下： BST-V51單片機(jī)學(xué)習(xí)板包括STC89C52單片機(jī)，其支持USB口或者是串口兩種下載程序方式不用另買燒寫器編程器等產(chǎn)品可以方便的燒寫程序到單片機(jī)里。USB供電系統(tǒng)，直接插接到電腦USB口即可提供電源，不需另接直電源。以及包括8位LED發(fā)光二極管（做跑馬燈實(shí)驗(yàn)交通燈實(shí)驗(yàn)）、8位數(shù)碼管、4*4矩陣鍵盤、蜂鳴器（做單片機(jī)發(fā)聲實(shí)

9、驗(yàn)播放音樂實(shí)驗(yàn)報警實(shí)驗(yàn)等聲響實(shí)驗(yàn)）、DS18B20溫度傳感器、AT24C08外部EEPROM存儲芯片、SPI串行實(shí)時時鐘DS1302、MAX232芯片RS232通訊接口、字符液晶1602LCD接口、圖形點(diǎn)陣液晶12864接口和ISP下載接口。 BST-V51單片機(jī)學(xué)習(xí)板如下圖： 1.2.2 AT89C52 簡介 AT89C52是美國Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)檫寫的程序存儲器和12B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存

10、儲單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C52單片機(jī)屬于AT89C51單片機(jī)的增強(qiáng)型，與Intel公司的80C52在引腳排列、硬件組成、工作特點(diǎn)和指令系統(tǒng)等方面兼容。其主要工作特性是： 片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲器，可擦寫壽命為1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級程序鎖定位；AT89C52工作電源電壓

11、為5（1+0.2）V，且典型值為5V；AT89C52最高工作頻率為24MHz，在這里我們用的是11.0592MHz。AT89C52圖如下： 1.2.3蜂鳴器簡介：（一）蜂鳴器的介紹 1蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 2蜂鳴器的分類 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 3蜂鳴器的電路圖形符號 蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。（二）蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理 1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩

12、器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 2電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。 接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。蜂鳴器電路圖：2、軟件

13、編程（包括軟件介紹、流程圖、完整的匯編源程序及其注釋）2.1 Keil Software簡介及開發(fā)流程：Keil Software 的8051開發(fā)工具提供以下程序，你可以用它們來編譯你的C源碼，匯編你的匯編源程序，連接和重定位你的目標(biāo)文件和庫文件，創(chuàng)建HEX文件，調(diào)試你的目標(biāo)程序。Windows應(yīng)用程序uVision3是一個集成開發(fā)環(huán)境，它把項(xiàng)目管理，源代碼編輯，程序調(diào)試等集成到一個功能強(qiáng)大的環(huán)境中。C51美國標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化C交叉編譯器從你的C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)文件。A51宏匯編器從你的8051匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)文件。BL51連接/重定位器組合你的由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)

14、文件，生成絕對目標(biāo)文件。LIB51庫管理器組合你的目標(biāo)文件，生成可以被連接器使用的庫文件。OH51目標(biāo)文件到HEX格式的轉(zhuǎn)換器從絕對目標(biāo)文件創(chuàng)建Intel HEX 格式的文件。RTX-51實(shí)時操作系統(tǒng)簡化了復(fù)雜和對時間要求敏感的軟件項(xiàng)目。軟件開發(fā)流程 ：1、創(chuàng)建一個項(xiàng)目，從器件庫中選擇目標(biāo)器件，配置工具設(shè)置。2、用C語言或匯編語言創(chuàng)建源程序。3、用項(xiàng)目管理器生成你的應(yīng)用。4、修改源程序中的錯誤。5、測試，連接應(yīng)用。 圖為：軟件開發(fā)流程圖2.2 流程圖： 開始 開始 微處理器時鐘初始化 微處理器時鐘初始化 系統(tǒng)外設(shè)初始化 系統(tǒng)外設(shè)初始化 開啟蜂鳴器 接受傳感器信息 接受反饋信號 發(fā)送控制信號 控

15、制電機(jī)的狀態(tài)2.3匯編源程序及其注釋： OUT BIT P2.3 /該引腳接蜂鳴器 ORG 0000H ;主程序起始地址 LJMP START ;長跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 000BH ;TIMERO中斷起始地址 INC 20H ;中斷服務(wù),中斷計數(shù)器加1 MOV TH0,#0D8H ;T0賦初值 MOV TL0,#0EFH ;12M晶振，形成10毫秒中斷 RETI ;中斷返回START: MOV SP,#50H ;堆棧從五十開始 MOV TH0,#0D8H ;T0賦初值 MOV TL0,#0EFH ;12M晶振，形成10毫秒中斷 MOV TMOD,#01H ;設(shè)置定時器0工作方式為1即16位定時

16、器 MOV IE,#82H ;中斷使能MUSIC0:NOP ;延時 MOV DPTR,#DAT ;表頭地址送DPTR MOV 20H,#00H ;中斷計數(shù)器清0 MOV B,#00H ;表序號清0MUSIC1:NOP ;延時 CLR A ;清零A MOVC A,A+DPTR ;查表取代碼 JZ END0 ;是00H,則結(jié)束 CJNE A,#0FFH,MUSIC5 ;如果是休止符，往下執(zhí)行 LJMP MUSIC3 ;長跳轉(zhuǎn)MUSIC5:NOP ;延時 MOV R6,A ;RH=18H音符的頻率 INC DPTR ;DPTR加一 MOV A,B ;傳送指令，把B的內(nèi)容傳送到A MOVC A,A+D

17、PTR ;取節(jié)拍代碼送R7 MOV R7,A ;R7=30H音符發(fā)音的時間 SETB TR0 ;啟動計數(shù)MUSIC2:NOP ;延時 CPL OUT ;頻率產(chǎn)生 MOV A,R6 ;把寄存器R6的內(nèi)容送到累加器A中 MOV R3,A ;R3=R6=18H LCALL DEL ;調(diào)用DEL函數(shù) MOV A,R7 ;把寄存器R7的內(nèi)容送到累加器A中 CJNE A,20H,MUSIC2 ;中斷計數(shù)器(20H)=R7否?;不等,則繼續(xù)循環(huán) MOV 20H,#00H ;等于,則取下一代碼 INC DPTR ;DPTR加一 INC B ;B加一 LJMP MUSIC1 ;長跳轉(zhuǎn)MUSIC3:NOP ;延時

18、 CLR TR0 ;休止100毫秒 MOV R2,#0DH ; R2=13MUSIC4:NOP ;延時 MOV R3,#0FFH ;R3=255 LCALL DEL ;調(diào)用DEL函數(shù) DJNZ R2,MUSIC4 ;延音程序 INC DPTR ;DPTR加一 LJMP MUSIC1 ;長跳轉(zhuǎn)END0: NOP ;延時 MOV R2,#64H ;歌曲結(jié)束,延時1秒后繼續(xù)MUSIC6:MOV R3,#00H ;和低字節(jié)清零 LCALL DEL DJNZ R2,MUSIC6 ;延音程序 LJMP MUSIC0DEL: NOP ;延時DEL3: MOV R4,#02H ;延時子程序，12M晶振延時約1

19、秒DEL4: NOP ;延時 DJNZ R4,DEL4 ;延時程序 NOP ;延時 DJNZ R3,DEL3 ;延時程序 RET ;子程序返回 NOP ;延時程序DAT: ;歌譜 DB 32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,48,16,64 DB 32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,48,16,64 DB 32,32,32,32,32,16,16,32,32,32,16,16,32,32,32,32,32,64 DB 32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,32,16,16,64 END ;結(jié)束3、調(diào)試說明在熟悉掌握KELL軟件操作后，先截取一小段代碼試運(yùn)行，運(yùn)行成功后正式