用8051单片机定时器产生乐谱的各种频率方波

电子科技大学微机单片机接口

设

计

报

告

指导老师：

学生：

学号：

电子科技大学机电工程学院2009年5月

单片机最小应用系统设计报告

一、设计题目 (1)

二、设计目的 (1)

三、系统硬件图 (2)

3.1 电路设计原理图 (2)

3.2 电路设计PCB图 (4)

四、程序流程图 (6)

五、系统说明与分析 (9)

5.1设计思路及设计过程 (9)

5.2系统结构及各部分说明 (9)

5.3系统连线说明 (16)

5.4系统参数分析 (17)

六、源程序 (17)

七、总结 (25)

八、参考文献 (26)

一、设计题目

用8051单片机定时器产生乐谱的各种频率方波，要求信号经过放大后由喇叭发出声音。可选取某段音乐令单片机连续播放。

二、设计目的

1、通过单片机最小系统的设计，了解常用单片机应用系统开发手段和过程，进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理，并能初步掌握一般单片机控制系统的编程和应用，从而进一步加深对单片机理论知识的理解。

2、掌握单片机内部功能模块的应用：如定时器、计数器、中断系统、I/O口等。

3、熟悉基本硬件电路的设计与制作。

4、掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解单片机的基本外围电路的设计和矩阵按键电路及数码管驱动电路的设计。

5、学习UVISION对单片机的编程和调试方法。

6、学习PROTEL软件的使用，掌PROTEL的基本用法，懂得绘制简单得原理图及其PCB的绘制。

7、通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。

三、系统硬件图

3.1 电路设计原理图

整个设计主要包括单片机基本的晶振电路，按键复位电路。具体的电路图如下图所示：

对于不同的电路模块进行了分别画图：

下图是最小系统模块。

功放模块：

四乘四键盘模块：

图1 电路原理图

3.2 电路设计PCB图

本次小系统的设计要求设计的电路板实单面板，因为设计中电路板较小，二元器件的数目较多，尤其是矩阵按键部分需要的连线较多，所以本次设计的PCB 板中夹杂着几根跳线。PCB的生成，主要是在绘制好电路原理图之后，定义各个元器件的封装形式，生成网络表之后，在新建的PCB中导入网络表，即可一自动生成PCB。根据元器件之间的飞线，设置各个参数之后手动布线。本次设计的PCB图如图2所示。

图2 电路PCB图

四、程序流程图

键盘扫描程序：4X4行列式键盘识别；

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1 DO 262 63628 # 4 FA# 740 64860

#1 DO# 277 63731 中 5 SO 784 64898

低2 RE 294 63835 # 5 SO# 831 64934

#2 RE# 311 63928 中 6 LA 880 64968

低 3 M 330 64021 # 6 932 64994

低 4 FA 349 64103 中 7 SI 988 65030

# 4 FA# 370 64185 高 1 DO 1046 65058

低 5 SO 392 64260 # 1 DO# 1109 65085

# 5 SO# 415 64331 高 2 RE 1175 65110

低 6 LA 440 64400 # 2 RE# 1245 65134

# 6 466 64463 高 3 M 1318 65157

低 7 SI 494 64524 高 4 FA 1397 65178

中 1 DO 523 64580 # 4 FA# 1480 65198

# 1 DO# 554 64633 高 5 SO 1568 65217

中 2 RE 587 64684 # 5 SO# 1661 65235

# 2 RE# 622 64732 高 6 LA 1760 65252

中 3 M 659 64777 # 6 1865 65268

中 4 FA 698 64820 高 7 SI 1967 65283

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0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59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 0

2、音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）

曲调值DELAY 曲调值DELAY

调4/4 125ms 调4/4 62ms

调3/4 187ms 调3/4 94ms