1、南湖学院课程设计报告课程名称：单片机原理及应用课程设计 系 部：机建系 专业班级：电气 N112 学生姓名：冯倬程 完成时间：2013-7-10 报告成绩： 评阅意见：考勤20 分设计完成度30 分设计难度20 分报告说明书30 分总分100 分评阅教师 日期 2音阶演奏一、任务设计：1、设计任务：以 51 单片机为核心，输出一段有 14 个音的音阶，音阶演奏由定时器控制完成。2、设计要求：在输出声音时如果连接了虚拟示波器，可观察到脉宽逐步减小，频率不断升高，如果 CPU 会因连接虚拟示波器而过载，导致声音播放失帧，这时可断开示波器再播放。二、方案论证：1、蜂鸣器：发音是蜂鸣器振动引起的，而振
2、动则是对蜂鸣器电压断通引发的，控制电压的频率就是蜂鸣器振动的频率，取非则是对电压控制的断通控制，先是1，非后是 0，再非又继续循环。有两种蜂鸣器，一种无源蜂鸣器吗，一种是有源，有源是指给它通上直流电，它就按本身固有的频率响(本身有震荡电路比如 3K)，而无源则相反，相当于喇叭，给喇叭通上直流电，是不会响的，需要交变的电压，这就是以上问题的蜂鸣器，这种蜂鸣器的振动频率是外部电路控制的，音调也即是可控的。改变高低电平的频率就是蜂鸣器的频率，可以通过定时器来改变。32、显示部分：采用 LCD 显示。LCD 液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较
3、适合的。3、单片机 AT89C51：AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。4该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微
4、控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。89C51 仿真图三、总体方案：1. 单片机唱歌的基本原理:声音是空气的振荡，不同的振荡频率我们就可以听到不同声调的声音。音的频谱范围约在几十到几千赫兹。利用程序来控制单处机某个口线出一定频率的方波到蜂鸣器，蜂鸣器就可以发出一定音调的声音，若再利用不同的延时程序改变输出频率，就可以改变音调，进而就可让单片机发出“1” 、 “2”， “3”， “4”， “5”， “6”， “7”的音乐。 52. 软件设计:一、音调：输出不同频率的方波，以实现 1、2、3、4 等的不同音调；比如，
5、发出 200HZ 的音频，其周期为 1/200 秒，即 5ms。这样，当 P3.2的高电平或低电平的持续时间为 2.5ms 时，就能发出 200HZ 的音调。我们可以写一个延时子程序，用 R3 来提供参数，R3=1 时，延时为 20us，那么 R3取 2500/20=125（7DH）时，就可以发出 200Hz 的音调，提供不同的 R3 常数，可以得到不同的音调变化。附表给出了不同音阶对应的频率。类 型 1 2 3 4 5 6 7音符 C5 D5 E5 F5 G5 A5 B5频率/HZ 523 587 659 698 784 880 987二、节拍：控制一个音符输出的时间，比如 1 拍、1/4
6、拍。仅上所叙还不够，要准确奏出一首曲子，必须准确地控制乐曲节奏，即一音符的持续时间。例如，一首曲子的节奏为每分种 94 拍，那么一拍就为60/94=0.64 秒。音乐的节拍我们可用定时器来控制，简单的说，一个一拍的音符唱 0.64秒，我们就设置一个定时器定时 0.64 秒，时间一到就换下一个音符。但是，由于单片机的 T0，在 12MHz 晶振下最大定时时间只能为 65 毫秒，因此不可能直接用改变 T0 的时间初值来实现不同节拍。如何定时一个更大的时间，上节课我们已经讲了一个方法。我们可以用 T0 来产生 10 毫秒的时间基准，然后设置 一个中断计数器，通过判别中断计数器的值来控制节拍时间的长短
7、。表 2 中也给出了各种节拍所对应的时间常数。例如对 1/4 拍音符，定时时间为 0.16 秒，相应的时间常数（中段计数器）为 16（即 10H） ；对 3拍音符，定时时间为 1.92 秒，相应时间长数为 192（即 C0H） 。HI=(8192-count)/32LO=(8192-count)%326方波宽度：t=1/f*1000000（us）定时器计数值： count=t/2程序中的数组 HI_LIST 和 LO_LIST 所保存的就是为产生频率为523HZ.587HZ分别需要的定时器的高字节和低字节。三、说明：本例的代码核心在于 T0_INT 定时器中断函数，从代码中可以看到，TH0 与
8、TL0 是由音阶 i 决定的，需要播出不同频率的声音时，通过改变 i 值即可改变 TH0 与 TL0 的取值，这也同时影响了该函数的时间间隔，触发时间间隔越短，SPK=!SPK 输出的频率越高。主程序中的 for 循环控制了 14 个音符的播放，TR0 取 1 或 0 控制了声音的输出与暂停，delay(500)导致的主程序时延间，定时器会以一定的时间间隔持续触发，它使某个频率的音符输出能持续一定的时间，后一个 delay（50）在一个音符输出结束后，形成一个较短的暂定间隔。四、仿真实图：7等待时波形：播放时波形：五、源程序：/说明：本实验使用定时器演奏一段音阶，播放由 K1 控制。/#inc
9、lude#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int8uchar i=0;/i：音符索引sbit SPK=p34;sbit K1=p10;/14 个音符在方式 2 下的定时器值（TH0,YL0）uchar code HI_LIST=0,226,229,232,233,236,238,240,241,244,245,246,247,248;uchar code LO_LIST=0,4,13,10,20,3,8,6,2,23,5,26,1,4,3;/定时器 0 中断/viod T0_INT() interupt 1TL0=HI_LISTi;TH0=HI_LISTi;SPK=!SPK;/延时/void delay(uint ms)uchar t;while(me-) for(t=0;t120;t+);/主程序/void main()9IE=0x82;TMOD=0x00;while(1)while (k1=1);/未按键等待while(k1=0);/等待结束for(i=1;i15;i+);TR0=1;/播放一个音符delay(500);/播放时延TR0=0;/停止播放delay(50);/停止后的时延
