單處機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)學(xué) 院：信 息 學(xué) 院 班 級(jí)：電 科 0703 姓 名：程 銀 兵 學(xué) 號(hào)：20074360310 指導(dǎo)老師：金 廣 鋒 完成日期：2010 1任務(wù)及要求1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1設(shè)計(jì)一個(gè)2X4的8個(gè)按鍵矩陣，并且每個(gè)鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)音。2. 設(shè)計(jì)一個(gè)3個(gè)按鍵來控制低，中，高三種頻段的聲音。3. 設(shè)計(jì)完整的原理圖電路，包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及鍵盤接口電路等。4用AT89C51將鍵盤連接設(shè)計(jì)成為電子琴。5編寫電子琴的程序，要達(dá)到可以隨意彈奏想要表達(dá)的音樂的目的。6程序的分析與調(diào)試。1.2 設(shè)計(jì)要求1用C語言編程實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)。2利用查表，定時(shí)中斷等方式實(shí)現(xiàn)目的。3系統(tǒng)的各各功能模塊要清楚，有

2、序。2設(shè)計(jì)思想2.1 硬件設(shè)計(jì)思想電子琴的原理框圖如圖一所示。它由以下幾個(gè)部件組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51、2*4的8個(gè)按鈕矩陣、3個(gè)頻段控制開關(guān)，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，音頻放大模塊。2.2 軟件設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序、時(shí)間調(diào)整或定時(shí)設(shè)置程序三大模塊。定時(shí)器初始化函數(shù)：void Init_timer0()TMOD=0x01;/使用定時(shí)器0的16位工作模式 TR0 = 0;ET0 = 1;EA = 1;P2=0XFF;P3=0XFF;定時(shí)器溢出中斷函數(shù)：void timer0() interrupt 1TL0=tl0_f;TH0=th0_f; /調(diào)入預(yù)定時(shí)值BEE

3、P=BEEP; /取反音樂輸出IO3電路原理與電路圖3.1 電路原理主要分為二個(gè)部分：4放大電路分析 此部分的放大電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)?？梢圆捎靡粋€(gè)小功率PNP型硅管9012，利用“分壓偏置式工作點(diǎn)穩(wěn)定直流通路”，達(dá)到了對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。分壓電阻分別選擇1K和5.5K。蜂鳴器一端接+5V電壓，一端接晶體管的發(fā)射極。由P1.0輸出預(yù)定的方波，加到晶體管進(jìn)行放大，再輸出到嗡寧器，很好的實(shí)現(xiàn)了頻率、聲音的轉(zhuǎn)換。 放大電路輸出原理圖5時(shí)鐘電路分析 此系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大

4、器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容CX1和CX2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12 MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為30pF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。下圖為復(fù)位電路的原理圖。 復(fù)位電路原理圖MSC-51片內(nèi)振蕩電路時(shí)鐘電路原理圖 6復(fù)位電路的論證和分析：MS-5

5、1的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路，如圖所示。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用12MHz時(shí)，C取1F，R1約為10K。（1）2X4行列式鍵盤識(shí)別；（2）音樂產(chǎn)生的方法；一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，當(dāng)然對(duì)于單片機(jī)來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來產(chǎn)生這樣方波頻率信

6、號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可?，F(xiàn)在以單片機(jī)12MHZ晶振為例，列出高中低音符與單片機(jī)計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表3.1所示.下面我們要為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，有助于單片機(jī)通過查表的方式來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)：低音015之間，中音在1631之間，高音在3247之間uchar code freq=0xf8,0x8c,0xf9,0x5b,0xfa,0x15,0xfa,0x67,0xfb,0x04,0xfb,0x90,0xfc,0x0c,0xfc,0x44,0xfc,0x44,0xfc,0xac,0xfd,0x09,0xfd,0x34,0xfd,0x82,0xfd,0xc8,0xfe

7、,0x06,0xfe,0x22,0xfe,0x22,0xfe,0x56,0xfe,0x85,0xfe,0x9a,0xfe,0xc1,0xfe,0xe4,0xff,0x03,0xf8,0x8c;表3.1 高中低音符與單片機(jī)計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值表音符頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（T值）  音符頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（T值）低1DO26263628# 4 FA#74064860#1DO#27763731中 5 SO78464898低2RE29463835# 5 SO#83164934#2 RE#31163928中 6 LA88064968低 3 M33064021# 693264994低 4 FA349

8、64103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 RE#124565134# 646664463高 3 M131865157低 7 SI49464524高 4 FA139765178中 1 DO52364580# 4 FA#148065198# 1 DO#55464633高 5 SO156865217中 2 RE58764684# 5 SO#166165235# 2 RE#622

9、64732高 6 LA176065252中 3 M65964777# 6186565268中 4 FA69864820高 7 SI1967652833.2 電路原理圖 4流程圖與算法描述4.1 流程圖 圖4.1 系統(tǒng)主程序流程圖 圖4.2 4.3程序清單#include<reg52.h>#include"intrins.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit BEEP=P10;sbit b1=P35;sbit b2=P36;sbit b3=P37;sbit p20=P20;sbit p

10、21=P21;uchar key;uchar code freq=0xf8,0x8c,0xf9,0x5b,0xfa,0x15,0xfa,0x67,0xfb,0x04,0xfb,0x90,0xfc,0x0c,0xfc,0x44,0xfc,0x44,0xfc,0xac,0xfd,0x09,0xfd,0x34,0xfd,0x82,0xfd,0xc8,0xfe,0x06,0xfe,0x22,0xfe,0x22,0xfe,0x56,0xfe,0x85,0xfe,0x9a,0xfe,0xc1,0xfe,0xe4,0xff,0x03,0xf8,0x8c;uchar th0_f,tl0_f;void time

11、r0() interrupt 1TL0=tl0_f;TH0=th0_f; /調(diào)入預(yù)定時(shí)值BEEP=BEEP; /取反音樂輸出IOvoid keyscan() uchar i,j;key=0;i=0xef;for(j=0;j<4;j+)P2=i;if(p20=0)break;key+;if(p21=0)break;key+;i=_crol_(i,1); void speak()uint i; keyscan();if(b1=0&&key!=8)th0_f=freq2*key;tl0_f=freq2*key+1;TL0=tl0_f;TH0=th0_f;TR0=1;for(i=

12、0;i<10000;i+); if(b2=0&&key!=8) th0_f=freq2*key+16;tl0_f=freq2*key+17;TL0=tl0_f;TH0=th0_f;TR0=1;for(i=0;i<10000;i+);if(b3=0&&key!=8) th0_f=freq2*key+32;tl0_f=freq2*key+33;TL0=tl0_f;TH0=th0_f;TR0=1;for(i=0;i<10000;i+);TR0=0;void Init_timer0()TMOD=0x01;/使用定時(shí)器0的16位工作模式 TR0 = 0;

13、ET0 = 1;EA = 1;P2=0XFF;P3=0XFF;void main()Init_timer0();while(1)speak(); 4.4仿真圖 圖4.34.5 仿真結(jié)果分析本設(shè)計(jì)主要是通過對(duì)電子琴主體部分的電路進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)，達(dá)到電子琴固有的基本功能，故叫簡(jiǎn)易電子琴。利用定時(shí)器可發(fā)出不同頻率的脈沖，不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動(dòng)電路放大濾波后，就會(huì)發(fā)出不同音調(diào)。其次，定時(shí)器按設(shè)置的定時(shí)參數(shù)產(chǎn)生中斷，這一次中斷發(fā)出脈沖低電平，下一次反轉(zhuǎn)發(fā)出脈沖高電平，由于定時(shí)參數(shù)不同，就發(fā)出不同頻率的脈沖，若此時(shí)又有鍵被按下，若被按下的仍為原鍵則聲音不變，否則鍵盤會(huì)譯出被按下的另一個(gè)鍵的音調(diào)。5設(shè)計(jì)總結(jié)5.1 設(shè)計(jì)體會(huì)以前學(xué)的理論知識(shí)總是不知道有多大的用處，也不知道有什么用，通過這次課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己學(xué)的知識(shí)還是很有用處的，并且通過動(dòng)手發(fā)現(xiàn)這比光學(xué)理論知道有趣的多，這次的課程設(shè)計(jì)是我自己獨(dú)立完成的，并且自己