单片机课程设计(论文)-音乐演奏器.doc
《单片机课程设计(论文)-音乐演奏器.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单片机课程设计(论文)-音乐演奏器.doc(15页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、摘要音乐演奏器是为了解决音乐演奏的问题。本设计采用单片机89C51作为核心元件,利用蜂鸣器、三极管等元件设计的音乐演奏器,能满足演奏的需要。本文详细介绍了音乐演奏器硬件与软件的设计过程。由于单片机的集成度高,功能性强,通用性好,特别是它具有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜、可靠性好、抗干扰能力强和使用方便等方面的独特的优点。采用该装置可以根据实际情况进行修改,具有低功耗、可靠性、安全性以及低成本等特点。目录1 设计目的32 硬件设计32.1 确定器件的型号及参数32.1.1 80C51单片机32.1.2 MCS-51的中断源.32.1.3 定时计数器.42.1.4 蜂鸣器52.1.5 三极管6
2、2.1.6 DIP封装72.2 元器件清单72.3 工作原理及原理图83 软件设计93.1 音符发音原理93.2 乐曲的音调表示方法93.3 产生音乐频率103.3 歌谱103.4 程序设计103.4.1 程序流程图113.4.2 汇编语言编写的歌曲演奏程序代码如下124 参考文献14设计体会151 设计目的1、通过课程设计全面系统的了解单片机的设计苏醒及设计步骤.2、了解音乐演奏器的基本组成及开发设计过程中需要注意的问题.3、利用单片机设计一个演奏兰花草歌曲的音乐演奏器。4、熟悉音乐演奏的全过程,学会处理调试过程中出现的问题.2 硬件设计2.1 确定器件的型号及参数2.1.1 80C51单片
3、机80C51单片机的40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。电源: VCC - 芯片电源,接+5V; VSS - 接地端; 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有4根, ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST(Reset)功能:复位信号输入端。 VPD功能:在Vcc掉电情况下,接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择
4、/片内EPROM编程电源。 EA功能:内外ROM选择端。 Vpp功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。 I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口:P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。P3口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。 2.1.2 MCS-51的中断源 (1) 8051有5个中断源,它们是两个外中断INT0(P3.2)和INT1(P3.3)、两个片内定时/计数器溢出中断TF0和TF1,一个是片内串行口中断TI或RI,这几个中断源由TCON和SCON两个特殊功能寄存器进行控制。 计算机的中断系统能够加强CPU对多任务事件
5、的处理能力。从而使它的应用范围进一步扩大。在MCS-48结构的基础上,MCS-51在增强了I/O的种类、功能和数量的同时,也增强了中断能力。MCS-51提供了5个中断源,两个中断优先级控制,可实现两个中断服务嵌套。当CPU支持中断屏蔽指令后,可将一部分或所有的中断关断,只有打开相应的中断控制位后,方可接收相应的中断请求。程序设置中断的允许或屏蔽,也可设置中断的优先级。 (2)中断处理流程 CPU响应中断请求后,就立即转入执行中断服务程序。不同的中断源、不同的中断要求可能有不同的中断处理方法,但它们的处理流程一般都如下所述。现场保护和现场恢复中断是在执行其它任务的过程中转去执行临时的任务,为了在
6、执行完中断服务程序后,回头执行原先的程序时,知道程序原来在何处打断的,各有关寄存器的内容如何,就必须在转入执行中断服务程序前,将这些内容和状态进行备份即保护现场。就象文章开头举的例子,在看书时,电话玲响需传去接电话时,必须在书本上做个记号,以便在接完电话后回来看书时,知道从哪些内容继续往下看。计算机的中断处理方法也如此,中断开始前需将个有关寄存器的内容压入堆栈进行保存,以便在恢复原来程序时使用。 中断服务程序完成后,继续执行原先的程序,就需把保存的现场内容从堆栈中弹出,恢复积存器和存储单元的原有内容,这就是现场恢复。 如果在执行中断服务时不是按上述方法进行现场保护和恢复现场,就会是程序运行紊乱
7、,程序跑飞,自然使单片机不能正常工作。 中断打开和中断关闭 在中断处理进行过程中,可能又有新的中断请求到来,这里规定,现场保护和现场恢复的操作是不允许打扰的,否则保护和恢复的过程就可能使数据出错,为此在进行现场保护和现场恢复的过程中,必须关闭总中断,屏蔽其它所有的中断,待这个操作完成后再打开总中断,以便实现中断嵌套。中断服务程序 既然有中断产生,就必然有其具体的需执行的任务,中断服务程序就是执行中断处理的具体内容,一般以子程序的形式出现,所有的中断都要转去执行中断服务程序,进行中断服务。中断返回执行完中断服务程序后,必然要返回,中断返回就是被程序运行从中断服务程序转回到原工作程序上来。在MCS
8、-51单片机中,中断返回是通过一条专门的指令实现的,自然这条指令是中断服务程序的最后一条指令。2.1.3 定时计数器定时器/计数器通道内部结构及工作原理 在80C51单片机内部,有2个定时器/计数器,分别称为定时器/计数器0、定时器/计数器1。每个定时器/计数器都具有计数和定时两大功能,并具有4种工作方式。80C51单片机定时/计数器内的核心器件是加1计数器,加1计数器由两个特殊功能寄存器TH0与TL0组成。当定时计数器工作于定时方式,加1脉冲由系统时钟fosc经12分频后产生。当定时计数器工作于计数方式,加1脉冲由T0引脚直接提供。定时器工作于定时还是计数方式,取决于选择开关 C/T ,当
9、C/T =0时工作于定时方式, C/T =1时工作于计数方式。加1脉冲要经过启动开关才能到达加1计数器,启动开关由与门的输出端控制,其输入端分别接启动控制位TR0与或门输出端。或门的输入端分别接GATE位与外部中断引脚 。启动开关的控制方式将在下文中介绍。当加1 计数器溢出时,由硬件自动将中断标志TF0置1,以此向CPU发中断请求。定时的实质也是计数,不过定时时间不是对外来脉冲进行计数,而是对CPU的内部时钟脉冲的12分频(机器周期)进行计数,即每过一个机器周期就加一次1。例如:设计数器是8位的TL0,计数初值为100,CPU时钟频率为12MHz,则机器周期为1s,当产生计数溢出时,表示定时到
10、,从而就起到了定时器的作用。2.1.4 蜂鸣器 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,本文介绍如何用单片机驱动蜂鸣器,他广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话机等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种. 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场,振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成,当接通电源后(1.515V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.
11、52.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 1.电磁式蜂鸣器驱动原理蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的,因此需要一定的电流才电流放大的电路。S51增强型单片机实验板通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器,原理图见下面图3如图所示,蜂鸣器的正极接到VCC(5V)电源上面,蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E,三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的P3.7引脚控制,当P3.7输出高电平时,三极管T1截止,没有电流流过线圈,蜂鸣器不发声;当P3.7输出低电平时,三极管导通,这样蜂鸣器的电流形成回路,发出声音。因此,我们可以通过程序控制P3.7脚的电
12、平来使蜂鸣器发出声音和关闭。程序中改变单片机P3.7引脚输出波形的频率,就可以调整控制蜂鸣器音调,产生各种不同音色、音调的声音。另外,改变P3.7输出电平的高低电平占空比,则可以控制蜂鸣器的声音大小,这些我们都可以通过编程实验来验证。2.1.5 三极管1.晶体三极管,是最常用的基本元器件之一,晶体三极管的作用主要是电流放大,他是电子电路的核心元件,现在的大规模集成电路的基本组成部分也就是晶体三极管。 2. 三极管基本机构是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种, 从三个区引出相应的电极
13、,分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区发射的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区发射的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。 3.三极管是一种控制元件,三极管的作用非常的大,可以说没有三极管的发明就没有现代信息社会的如此多样化,电子管是他的前身,但是电子管体积大耗电量巨大,现在已经被淘汰。三极管主要用来
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 课程设计 论文 音乐 演奏
链接地址:https://www.31doc.com/p-3916484.html