基于单片机电子音响设计.doc

摘要： 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术，把具有数据处理能力的微处理器、随机存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路、可能还包括定时计数器、串口通信口、显示驱动电路，脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块芯片上，构成一个最小而完善的计算机系统。这些电路在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。此次电子音响（定时器/计数器）实验，设计的系统是以51系列单片机80C51为主控制器，几个按键、扬声器等组成。根据代码设计用定时器0控制，通过按钮的选择，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出音。外接两个按钮，用这两个键来控制喇叭发出不同的声音。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 关键词 单片机  目 录 1 引言 1 2 概述 1 2.1课题来源与意义 1 2.2系统主要功能以及所做工作 1 3 硬件系统设计 1 3.1总体设计 1 3.2模块设计 2 3.3硬件设计 3 4 软件设计 5 4.1 音调和节拍 5 4.2软件设计流程 9 4.3源程序代码 9 实习体会 14 参 考 文 献 15 T0来产生不同频率的方波，从而驱动喇叭发出不同音符的声音。外接两个按钮，用这两个键来控制喇叭发出不同的声音。 模块图如下： 图3-1 系统模块图 3.2模块设计 3.2.1主体控制模块 芯片80C51是核心，P0、P1、P2、P3口均可以作为I/O口使用。P0口接2个按键，分别进行方式选择，控制喇叭发出不同的声音。 图3-2主体控制模块图 3.2.2按键控制模块 按键控制模块采用独立式按键接口设计。独立式按键是每一个按键占用一根I/O端线。特点：各个按键相互独立，电路配置灵活；按键数量较多时，I/O端线耗费较多，电路复杂；软件结构简单。 按键去抖动问题：键盘的抖动时间一般为5~10ms，抖动现象会引起CPU对一次键操作进行多次处理，从而可能产生错误。 软件去抖动：检测到按键按下后，执行延时子程序后再确认是否确实按下，消除抖动影响。 图3-3按钮控制模块图 3.2.3时钟模块 Pf左右，二晶体振荡器的频率范围通常是1.2-12MHZ，晶体振荡器的频率越高，振荡频率越高。 图3-4时钟模块图 3.3硬件设计 Protel 99 SE绘制原理图，绘制相应的原件封装，进行电气规则检查并生成原件清单。如图3-5。使用Protel 99 SE绘制PCB印刷电路板设计，如图3-6。 图3-5 Protel硬件连接图 图3-6 PCB硬件连接图 使用Proteus仿真软件，根据已经画出的Protel 99 SE的原理图，绘制出了仿真图，而且在设计的功能的要求的基础上，我又增加了数码管的显示，用于对按键选择的显示功能，以及增加了流水灯的功能，在播放音乐时候，可以进行流水灯的显示，增添了视觉上的效果。仿真图如下图3-7。 图3-7 Proteus仿真图 仿真运行后，按下按键SW2，选择模式1，此时数码管显示“1”，同时流水灯进行花样变化，喇叭可以放出歌曲1，效果如图3-8。. 图3-8 Proteus仿真运行图 4 软件设计 4.1 音调和节拍 4.1.1 音调与频率 一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音。因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和“节拍”。音调表示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个音符唱多长的时间。乐谱中每一个音符都与某一个特定的频率相对应。单片机音乐演奏控制通过控制内部定时器T0来产生不同频率的方波，从而驱动喇叭发出不同音符的声音。 调号-音乐上指用以确定乐曲主音高度的符号。很明显一个八度就有12个半音。 A、B、C、D、E、F、G。经过研究，全世界都用这些字母来表示固定的音高。比如，A这个音，标准的音高为每秒钟振动440周。 升C调：1＝#C，也就是降D调：1＝BD；277（频率） 升D调：1＝#D，也就是降E调：1＝BE；311 升F调：1＝#F，也就是降G调：1＝BG；369 升G调：1＝#G，也就是降A调：1＝BA；415 升A调：1＝#A，也就是降B调：1＝BB。466, C 262 #C277 D 294 #D(bE)311 E 330 F 349 #F369 G 392 #G415 A 440. #A466 B 494 所谓1＝A，就是说，这首歌曲的“导”要唱得同A一样高，人们也把这首歌曲叫做A调歌曲，或叫“唱A调”。1＝C，就是说，这首歌曲的“导”要唱得同C一样高，或者说“这歌曲唱C调”。同样是“导”，不同的调唱起来的高低是不一样的。 在音乐中所谓“音调”，