單片機課程設(shè)計報告 電子琴

1、單片機課程設(shè)計基于ADuC848嵌入式系統(tǒng)的電子琴控制系統(tǒng)設(shè)計實驗者：黃永州電自8班學(xué)號：20080711108日期：2011年6月8日電子琴控制器功能描述：設(shè)計簡易電子琴，要求能夠發(fā)出1，2，3，4，5，6，7等7個音符，具有一般演奏功能。主要功能如下:1）具有一般演奏功能，利用所給鍵盤的1，2，3，4，5，6，7，8八個鍵，能夠發(fā)出8個不同的音調(diào)，并且要求按下按鍵發(fā)聲，松開延時一段時間停止，中間再按別的鍵則發(fā)另一個音調(diào)的聲音2）具有自動播放已存曲目功能3）顯示當(dāng)前正在播放的歌曲的名稱和歌詞4）顯示北京時間設(shè)計任務(wù):本設(shè)計以ADuC848單片機為核心,聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利

2、用程序來控制單片機某個口線不斷的輸出“高”“低”電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的方波，將該方波接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出波形的頻率，從而改變音調(diào)。樂曲中，每一音符對應(yīng)著確定的頻率，如果單片機某個口線輸出“高”“低”電平的頻率和某個音符的頻率一樣，那么將此口線接上喇叭就可以發(fā)出此音符的聲音。本系統(tǒng)就是根據(jù)此原理設(shè)計，對于ADuC848單片機來說要產(chǎn)生一定頻率的方波大致是先將某口線輸出高電平然后延時一段時間再輸出低電平，如此循環(huán)的輸出就會產(chǎn)生一定頻率的方波，通過改變延時的時間就可以改變輸出方波的頻率，而單片機延時主要有兩種方法：第一

3、種方法是使用循環(huán)語句來實現(xiàn)延時，讓單片機循環(huán)的執(zhí)行某條指令然后根據(jù)單片機每條指令運行的時間以及循環(huán)的次數(shù)來計算延時時間。第二種方法是使用單片機的定時/計數(shù)器延時。ADuC848單片機內(nèi)部有兩個16位的定時/計數(shù)器TO和T1,單片機的定時/計數(shù)器實際上是個計數(shù)裝置它既可以對單片機的內(nèi)部晶振驅(qū)動時鐘計數(shù)也可以對外部輸入的脈沖計數(shù)，對內(nèi)部晶振計數(shù)時稱為定時器,對外部時鐘計數(shù)時稱為計數(shù)器。當(dāng)對單片機的內(nèi)部晶振驅(qū)動時鐘計數(shù)時,每個機器周期定時/計數(shù)器的計數(shù)值就加1,當(dāng)計數(shù)值達到計數(shù)最大值時計數(shù)完畢并通知單片機的CPU；對外部輸入的時鐘信號計數(shù)時，外部時鐘的每個時鐘上升沿定時/計數(shù)器的計數(shù)值就加1,當(dāng)計數(shù)

4、值達到計數(shù)最大值時計數(shù)完畢并通知單片機的CPU。因此，如果知道單片機的機器周期或者外部輸入時鐘信號的周期，單片機就可以根據(jù)定時器的計數(shù)值計算出定時的時間。用此方法定時十分準(zhǔn)確，想得到多大的延時時間就可以給定時器賦一定的計數(shù)初值，定時器從預(yù)先設(shè)置的計數(shù)初值開始不斷增1當(dāng)增加到計數(shù)最大值時計數(shù)完畢，調(diào)整計數(shù)初值的大小就可以調(diào)整定時器定時的時間，從而達到準(zhǔn)確的延時。本系統(tǒng)中就采用第二種方法通過定時/計數(shù)器延時。電路連接圖:Z9咨bN心dIi3-JiflI:幣器器器3WXTIift-M尬hl.-.盧斗庁-ca?itC*?±T3-CAS鑒譏二L遼:F.二MCi30.5注AS415LtaiX=B

5、中:IiCEd£:E>K7g3£±沁QW3*C3w2flJG5瞅<±Lj6S葩ZJrkxl巫皿a>A£kiXcJC!®T8.B8B.BSB.B.:：，(一)定時計數(shù)器的工作方式及控制字特殊功能寄存器中TMOD和TCON是定時器的方式控制寄存器。圖2為TMOD寄存器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖3為TC0N寄存器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。TM0D和TC0N是寄存器的名稱，我們在寫程序時就可以直接用這個名稱來指定它們，當(dāng)然也可以直接用它們的地址89H和88H來指定它們。用于T1用于T0GATEC/TMlM0GATEC/TMlM0圖2TMON用于定時/

6、計數(shù)器用于中斷TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0圖3TCON單片機定時計數(shù)器有四種工作方式，方式0、方式1、方式2、方式3，除方式3外，T0和T1有完全相同的工作狀態(tài)1工作方式0定時器，計數(shù)器的工作方式O稱之為13位定時/計數(shù)方式。它由TL(1/O)的低5位和TH(O/1)的8位構(gòu)成13位的計數(shù)器，此時TL(1/0)的高3位未用。對于定時器的工作模式可以根據(jù)定時器的寄存器TMOD來設(shè)置： M1M0：定時/計數(shù)器共有四種工作方式，就是用M1M0來控制的，2位正好是四種組合。 C/T：定時/計數(shù)器即可作定時用也可用計數(shù)用，如果C/T為O就是用作定時器（開關(guān)往上打），如果C/T為1就是

7、用作計數(shù)器（開關(guān)往下打）。一個定時/計數(shù)器同一時刻要么作定時用，要么作計數(shù)用，不能同時用的。 GATE：當(dāng)我們選擇了定時或計數(shù)工作方式后，定時/計數(shù)脈沖卻不一定能到達計數(shù)器端，中間還有一個開關(guān)，顯然這個開關(guān)不合上，計數(shù)脈沖就沒法過去，那么開關(guān)什么時候過去呢?有兩種情況GATE=O，分析一下邏輯，GATE非后是1，進入或門，或門總是輸出1，和或門的另一個輸入端INT1無關(guān)，在這種情況下，開關(guān)的打開、合上只取決于TR1，只要TR1是1,開關(guān)就合上，計數(shù)脈沖得以暢通無阻，而如果TR1等于0則開關(guān)打開，計數(shù)脈沖無法通過，因此定時/計數(shù)是否工作，只取決于TR1。GATE=1，在此種情況下，計數(shù)脈沖通路上

8、的開關(guān)不僅要由TR1來控制，而且還要受到INT1引腳的控制，只有TRl為1,且INT1引腳也是高電平，開關(guān)才合上，計數(shù)脈沖才得以通過。這個特性可以用來測量一個信號的高電平的寬度。2工作方式1工作方式1是16位的定時/計數(shù)方式，將M1M0設(shè)為01即可，其它特性與工作方式0相同。3：工作方式28位自動裝入時間常數(shù)方式。由TL1構(gòu)成8位計數(shù)器，TH1僅用來存放時間常數(shù)。看圖5所示，每當(dāng)計數(shù)溢出，就會打開T（0/1）的高、低8位之間的開關(guān),計預(yù)置數(shù)進入低8位。這是由硬件自動完成的，不需要由人工干預(yù)。通常這種式作方式用于波特率發(fā)生器，用于這種用途時，定時器就是為了提供一個時間基準(zhǔn)。計數(shù)溢出后不需要做事情

9、，要做的僅僅只有一件，就是重新裝入預(yù)置數(shù)，再開始計數(shù)，而且中間不要任何延遲，可見這個任務(wù)用工作方式2來完成是最妙不過了。4工作方式32個8位的計數(shù)器，只適合于定時器0。這種式作方式之下，定時/計數(shù)器0被拆成2個獨立的定時/計數(shù)器來用。其中，TL0可以構(gòu)成8位的定時器或計數(shù)器的工作方式，而THO則只能作為定時器來用。我們知道作定時、計數(shù)器來用需要控制位TR0,計滿后溢出需要有溢出標(biāo)記TF0。T0被分成兩個來用，那就要兩套控制及溢出標(biāo)記，TLO還是用原來的T0的標(biāo)記，而TH0則借用T1的標(biāo)記。如此T1就無標(biāo)記、控制可用因此一般只有在T1以工作方式2運行（當(dāng)波特率發(fā)生器用）時，才讓T0工作于方式3的

10、。音符和音拍與單片機定時器/計數(shù)器T0的對應(yīng)關(guān)系：音樂的音符:利用單片機的定時器/計數(shù)器T0產(chǎn)生不同頻率的方波信號，設(shè)單片機的晶振頻率為12MHz，則高、中、低音符于單片機定時器/計數(shù)器TO的數(shù)值對應(yīng)關(guān)系如下表所示：符音率>ZH頻<值數(shù)符音率>ZH頻<值數(shù)符音率>ZH頻<值數(shù)Do低262Do中325Do高61X7724559O1XER2低492RE2中785ER2高571X32265421X33低O3333中9563M高831XFF4低943FF4中896FA4高793O73407O841Xso5低293so5中487OS5高8651X54431866LA6

11、低440LA6低O88LA6高O676642395681XIS7低494IS7中889IS7高7691X音樂的節(jié)拍利用單片機的定時器/計數(shù)器T1的延時功能還可以產(chǎn)生音樂不同的節(jié)拍，以C調(diào)為例，音拍與延時的對應(yīng)關(guān)系如下表：音拍延時時間調(diào)4/4125調(diào)3/4187調(diào)2/4250系統(tǒng)軟件流程圖:系統(tǒng)設(shè)計輸入：本實驗采用c語言，其主程序如下#include<aduc848.h>#include<intrins.h>#include"test.h"#include"musicode.h"#defineuintunsignedint#defi

12、neucharunsignedcharsbitBeep=P2人6;P2.6外接揚聲器ucharkey,n;unsignedcharc7,b7;unsignedchara7=55,53,16;/秒分時ucharcodeSegTable11=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09,0xff;ucharcodefretab=0x00,0x30,0x2b,0x26,0x24,0x20,0x1c,0x19,0x18;/頻率表voidkeydelayms(uintt)uinti,j;for(i=0;i<t;i+)for(j=0;j<1

13、10;j+);unsignedcharGetKey()行掃描信號為P1.0Pl.3,列掃描信號為P2.02.3unsignedchartemp;Pl&=0xf0;/Pl的低四位置零P2&=0xf0;temp=Pl&0x0f;/temp的高四位為零,低四位與Pl相同if(temp!=0x0f)/temp的低四位置1,即P1的低四位全為1時開始執(zhí)行下面程序keydelayms(10);/延時消抖if(temp=(P1&0x0f)/再次確認是否有鍵按P2|=0x0e;位或，之后值賦予P2,此時P2.0有效即掃描第一列的鍵盤switch(P1&0x0f)/位與c

14、ase0x0e:return1;case0x0d:return2;case0x0b:return3;case0x07:return4;case0x0f:break;default:return0x80;P2&=0xf0;P2|=0x0d;switch(P1&0x0f)case0x0e:return5;case0x0d:return6;case0x0b:return7;case0x07:return8;case0x0f:break;default:return0x80;P2&=0xf0;P1=OOOO1110,即P1.0=0,為低電平有效,/P1=00001101，即P1

15、.1=0/P2的低四位置零/P2.1有效,即掃描第二列的鍵盤/P1的高四位置0,低四位不變/P1=00001110,P2|=0x0b;switch(P1&0x0f)case0x0e:return9;case0x0d:return10;case0x0b:return11;case0x07:return12;case0x0f:break;default:return0x80;P2&=0xf0;P2|=0x07;switch(P1&0x0f)case0x0e:return13;case0x0d:return14;case0x0b:return15;case0x07:retur

16、n0;case0x0f:break;default:return0x80;/P2.2有效,即掃描第三列的鍵盤/P2.3有效,即掃描第四列的鍵盤return0x55;voidfredelay(uchart)uchari=3*t;while(-i);voiddelayms(unsignedchara)/豪秒延時子程序while(-a);voidmain()unsignedcharp,m;unsignedinti=0;unsignedchar*sound;TMOD&=0x0f;TMOD|=0x01;/模式控制寄存器tmod=0000000116位定時器工作在方式1TH0=0xd0;TL0=0

17、xef;IE=0x82;/IE=10000010開定時器0中斷while(1)start:n=0x40;/發(fā)聲的時間,大概600多msBeep=O;關(guān)蜂鳴器(Beep是一個產(chǎn)生方波頻率的信號)key=GetKey();P0=SegTablekey;if(key<9)m=fretabkey;key=10;/防止重復(fù)發(fā)聲TR0=1;/啟動定時器0while(n!=0)Beep=Beep;Beep=l,開啟蜂鳴器fredelay(m);/延時程序，產(chǎn)生方波TR0=0;gotostart;Beep=0;switch(key)case9:sound=oldboy;break;case10:soun

18、d=songbie;break;case11:sound=bygh;break;case13:gotoclock;break;default:gotostart;break;while(1)a:p=soundi;if(p=0x00)/如果碰到結(jié)束符,延時1秒,回到開始再來一遍i=0;delayms(1000);gotostart;elseif(p=0xff)若碰到休止符，延時100ms,繼續(xù)取下一音符i=i+1;delayms(100),TR0=0;gotoa;elsem=soundi+,n=soundi+;/取頻率常數(shù)和節(jié)拍常數(shù)TR0=1;while(n!=0)Beep=!Beep,fred

19、elay(m);/等待節(jié)拍完成,通過P2口輸出音頻TR0=0;clock:PLLCON&=0xf8;/設(shè)置頻率為12.58MHzCFG848l=0x01;使用片內(nèi)xramI2CCON=0xE8;SetTime(a);SwitchRTC(1);while(1)ReadTime(b);c0=b0%10;c1=b0/10;c2=22;c3=b1%10;c4=b1/10;c5=22;c6=b2%10;c7=b2/10;saomiao(10,c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7);voidt0()interrupt1/采用中斷0控制節(jié)拍TH0=0xd0;TL0=0xef;n-;樂曲程序

20、musicode:unsignedcharcodeoldboy=/*1*/0x20,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20,0x24,0x20,0x26,0x20,0x1c,0x20,0x19,0x20,0x18,0x10,0x19,0x10,0x20,0x30,0x01,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x1c,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x01,0x20,0x20,0x20,0x2

21、4,0x20,0x20,0x20,0x26,0x10,0x2b,0x20,0x30,0x10,0x2b,0x60,/*2*/0x20,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20,0x24,0x20,0x26,0x20,0x1c,0x20,0x19,0x20,0x18,0x10,0x19,0x10,0x20,0x30,0x01,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x1c,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x20,0x2

22、0,0x01,0x20,0x20,0x20,0x24,0x20,0x20,0x20,0x26,0x10,0x2b,0x20,0x30,0x10,0x2b,0x60,/11767112377550x30,0x40,0x18,0x20,0x19,0x20,0x1c,0x20,0x19,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x2b,0x20,0x13,0x20,0x19,0x20,0x19,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,/632211170x1c,0x20,0x13,0x10,0x15,0x10,0x15,0x20,0x18,0x20,0x18,0x40,0x18,

23、0x20,0x19,0x20,/67112377550x1c,0x20,0x19,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x15,0x20,0x13,0x20,0x19,0x20,0x19,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,/6322110x1c,0x20,0x13,0x10,0x15,0x10,0x15,0x20,0x18,0x20,0x18,0x60,/000000x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x60,/11555555777550x18,0x10,0x18,0x10,0x10,0x20,0x10,0x

24、10,0x10,0x10,0x10,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x19,0x10,0x19,0x10,0x19,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,/555565111120x10,0x20,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x20,0x0e,0x20,0x10,0x20,0x18,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x18,0x10,0x15,0x10,/32443324430x13,0x20,0x15,0x10,0x12,0x10,0x12,0x20,0x13,0x20,0x13,0x20,0x15,0x10,0x12

25、,0x10,0x12,0x20,0x13,0x20,/324430x13,0x20,0x15,0x10,0x12,0x10,0x12,0x20,0x13,0x20,/55110x10,0x40,0x10,0x20,0x18,0x10,0x18,0x10,/555555777550x10,0x20,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x19,0x10,0x19,0x10,0x19,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,/555565111120x10,0x20,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x20

26、,0x0e,0x20,0x10,0x20,0x18,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x18,0x10,0x15,0x10,/32443321710x13,0x20,0x15,0x10,0x12,0x10,0x12,0x20,0x13,0x20,0x13,0x20,0x15,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x19,0x10,0x18,0x60,0x01,0x40,0x01,0x40,/第二次/*3*/0x20,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20

27、,0x24,0x20,0x26,0x20,0x1c,0x20,0x19,0x20,0x18,0x10,0x19,0x10,0x20,0x30,0x01,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x1c,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x01,0x20,0x20,0x20,0x24,0x20,0x20,0x20,0x26,0x10,0x2b,0x20,0x30,0x10,0x2b,0x60,/*4*/0x20,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20

28、,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20,0x24,0x20,0x26,0x20,0x1c,0x20,0x19,0x20,0x18,0x10,0x19,0x10,0x20,0x30,0x01,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x1c,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x01,0x20,0x20,0x20,0x24,0x20,0x20,0x20,0x26,0x10,0x2b,0x20,0x30,0x10,0x2b,0x60,/11767112377550x30,0x40,0x18,0x20,

29、0x19,0x20,0x1c,0x20,0x19,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x2b,0x20,0x13,0x20,0x19,0x20,0x19,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,/632211170x1c,0x20,0x13,0x10,0x15,0x10,0x15,0x20,0x18,0x20,0x18,0x40,0x18,0x20,0x19,0x20,/67112377550x1c,0x20,0x19,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x15,0x20,0x13,0x20,0x19,0x20,0x19,0x20,0x20,0x10,

30、0x20,0x10,/6322110x1c,0x20,0x13,0x10,0x15,0x10,0x15,0x20,0x18,0x20,0x18,0x60,/335350x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x60,/11555555777550x18,0x10,0x18,0x10,0x10,0x20,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x19,0x10,0x19,0x10,0x19,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,/555565111120x10,0x20,0

31、x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x20,0x0e,0x20,0x10,0x20,0x18,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x18,0x10,0x15,0x10,/32443324430x13,0x20,0x15,0x10,0x12,0x10,0x12,0x20,0x13,0x20,0x13,0x20,0x15,0x10,0x12,0x10,0x12,0x20,0x13,0x20,/324430x13,0x20,0x15,0x10,0x12,0x10,0x12,0x20,0x13,0x20,/55110x10,0x40,0x10,0x20,0x18,0x10

32、,0x18,0x10,/555555777550x10,0x20,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x20,0x10,0x20,0x10,0x20,0x19,0x10,0x19,0x10,0x19,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,/555565111120x10,0x20,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10,0x20,0x0e,0x20,0x10,0x20,0x18,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x18,0x10,0x15,0x10,/32443321710x13,0x20,0x15,0x10,0x12,0x10,0x12

33、,0x20,0x13,0x20,0x13,0x20,0x15,0x10,0x18,0x10,0x18,0x20,0x19,0x10,0x18,0x60,0x01,0x40,0x01,0x40,/結(jié)尾/3217121334233420x13,0x20,0x15,0x20,0x18,0x30,0x19,0x10,0x18,0x10,0x15,0x10,0x18,0x40,0x13,0x40,0x13,0x40,0x12,0x40,0x15,0x40,0x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x40,0x01,0x60,0x00;unsignedcharcodesong

34、bie=0x20,0x40,0x26,0x20,0x20,0x20,0x60,0x60,/3231長亭外0x1c,0x40,0x60,0x40,0x20,0x60,/615古道邊0x20,0x40,0x30,0x20,0x2b,0x20,0x26,0x40,0x2b,0x20,0x30,0x20,0x2b,0x60,/芳草碧連天0x20,0x40,0x26,0x20,0x20,0x20,0x60,0x40,0x19,0x20,0x1c,0x40,0x60,0x40,0x20,0x60,0x20,0x40,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x24,0x40,0x0d,0x20,0x30,

35、0x40,0x00;unsignedcharcodebygh=/*1*/0x18,0x30,/*6*/0x1C,0x10,/格式為:頻率常數(shù),節(jié)拍常數(shù),頻率常數(shù),節(jié)拍常數(shù),/*5*/0x20,0x40,/*6*/0x1C,0x10,/*1*/0x18,0x10,/*5*/0x20,0x10,/*6*/0x1C,0x10,/*1*/0x18,0x40,/*6*/0x1C,0x20,/*5*/0x20,0x20,/*6*/0x1C,0x20,/*1*/0x18,0x20,/*5*/0x20,0x80,0xFF,/*5*/0x20,0x30,/*6*/0x1C,0x10,/*1*/0x18,0x20,/*2*/0x15,0x20,/*6*/0x1C,0x20,/*5*/0x20,0x20,/*3*/0x26,0x40,/*5*/0x20,0x20,/*2*/0x2B,0x20,/*3*/0x26,0x20,/*5*/0x20,0x20,/*1*/0x30,0x80,0xFF,/*5*/0x20,0x20,/*6*/0x1C,0x10,/*1*/0x18,0x10,/