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单片机电子音调发生器设计 含汇编语言源码

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ID:353237 发表于 2018-6-17 14:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、背景单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善:单片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时抗干扰能力加强,系统也更加稳定，使得它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景；提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。此外单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制(就是快速反应) 的需要。无论是从事科学研究工作，还是开办电子器件的工厂还是经营电子厂品的贸易，不仅要熟练地使用通用微机进行各种数据处理，还要把计算机技术运用到本专业领域或相关领域，既具有开发创新能力。这就要求我们要熟练地掌握单片机。单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者实现规定的任务。二、指标要求利用JD51开发板上的按键S1~S4和蜂鸣器设计电子音调发生器，指标要求为：（1）利用JD51开发板上的按键S1~S4进行音调选择，即按下不同的开关产生不同的音调，依次按动S1~S4 及组合按键，蜂鸣器发出1234567i八个音调；并在数码管上显示。（2）编写2支歌曲，并可进行选择播放。三、设计目的（1）了解计算机发声原理。（2）熟悉键盘扫描电路的工作原理及编程方法。（3）掌握利用定时器结合中断的方法来设计信号的方波输出。（4）学会运用计数器定时器计算初值的方法计算音调对应初值。四、设计原理音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系通过查表可得。要产生音频方波，需要算出某一音频的周期（1/频率），然后利用定时器对半个周期进行计时并通过某个I/0脚输出，再利用中断程序反相输出信号，不断重复这个过程就可在I/O脚得到此频率的方波，在JD51单片机上，产生方波的I/O脚选用P2.4，通过跳线选择器将单片机的P2.4与蜂鸣器的驱动电路相连。这样P2.4输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。另外，音乐的节拍是由延时实现的，如果1拍为0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要设定延时时间，就可求得节拍的时间。延时作为基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍。每个音节相应的定时器初值X可按下法计算： （1/2）*(1/f)=(12/fose)*(216-x)即 x=216-(fose/24f)其中f:音调频率，当晶振fose=11.0592MHz时，音节“1”相应的定时器初值为x,则可得x=63777D=F921H其它的可同样求得。                          表1                      音调      频率（Hz）      X(HEX)        1      262      F921        2      294      F9E1        3      330      FA8C        4      349      FAD8        5      392      FB68        6      440      FBE9        7      494      FC5B          i          523          FC8F   五、Proteus仿真设计按键一：数码管显示1，同时能听到蜂鸣器响音调1按键二：数码管显示2，同时能听到蜂鸣器响音调2按键三：数码管显示3，同时能听到蜂鸣器响音调3按键四：数码管显示4，同时能听到蜂鸣器响音调4 六、设计方案及思路1总体框图      
                          
2蜂鸣电路模块鸣器驱动电路和89C51组成。 选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100MA驱动电流。当89C51输出为低电平时蜂鸣器产生蜂鸣音，89C51 输出为高电平时，蜂鸣器不发声。七、软件设计流程及描述根据要实现的功能，流程图如下：熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。                             
1．软件设计思路电子琴主要的工作是将按键的信息读取，然后根据按键的数字，用计数器输出相对应的频率，实现电子琴的音调。程序主要为5部分，键盘扫描、中断计时、数码显示、音乐播放、主程序，他们分别执行不同的功能。2.各部分功能介绍（1）键盘键值读取程序键盘键值读取程序包括键盘扫描、消除抖动、键译码等内容。按键的识别主要有两种方法：行反转法和行扫描法。因为键盘为机械开关，容易引入抖动。为了消除抖动干扰，在程序中要加入消除抖动的部分。（2）中断计时中断部分，中断定时器1主要负责输出不同频率的方波，产生声音，中断定时器1主要是计时按键时间及按键间隔时间的功能，在播放音乐的时候，还担任着播放音乐的节拍的任务。（3）音乐播放音乐播放部分主要是播放音乐，实现按键重播和播放程序里面的音乐的功能。（4）数码显示按下不同的按键，则数码管显示对应的音调数字（5）主程序主程序主要是随时发出按键的声音功能，并且通过不同P口的扫描，判断是否是播放按键声音还是播放音乐，还是继续发出按键声音。八、实验源程序1.汇编程序：
  1. /*SB1 1音  SB2 2音   SB3 3音  SB4 4音 SB1SB2  5音   SB2SB3  6音   SB3SB4  7音   SB1SB4  i音   SB1SB3 第一首歌  SB2SB4  第二首歌 */
  2. ORG 0000H
  3.         LJMP KEYP0
  4. KEYP0: MOV R0,#00H   
  5.       CLR TR0
  6.       SETB P2.4     ;关蜂鸣器
  7.      SETB P2.3                           ;关数码管
  8. WU:  MOV R0,P3  ;扫描键盘输入
  9.     CJNE R0,#0FFH,KEYPO1         ;有输入时跳转
  10.           JMP WU
  11. KEYPO1:CJNE R0,#0FBH,KEYPO2  ;输入1音,非1音跳转
  12.   SETB P2.4     ;蜂鸣器置于高电平
  13.     MOV R3,#200
  14. MAIN01:MOV TMOD,#01H    ;初始化,工作方式1
  15.        MOV TL0,#21H     ;写入计数初值
  16.        MOV TH0,#0F9H
  17.        SETB TR0         ;启动计数
  18.                  
  19. WAIT1:JNB TF0,WAIT1     
  20.      CLR TF0         
  21.      CPL P2.4             ;蜂鸣器响
  22.           CLR P2.3             ;数码管显示1
  23.           MOV A,#11111001B
  24.                  MOV P0,A
  25.      DJNZ R3,MAIN01
  26.           LJMP KEYP0         ;返回程序KEYP0
  27.          
  28. KEYPO2:CJNE R0,#0F7H,KEYPO3  ; 输入2音,非2音跳转
  29. SETB P2.4        ;蜂鸣器置于高电平
  30.         MOV R3,#200  
  31. MAIN02:MOV TMOD,#01H   
  32.        MOV TL0,#0E1H         ;写入计数初值
  33.        MOV TH0,#0F9H
  34.        SETB TR0
  35. WAIT2:JNB TF0,WAIT2
  36.      CLR TF0
  37.      CPL P2.4            ;蜂鸣器响
  38.           CLR P2.3            ;数码管显示2
  39.           MOV A,#10100100B
  40.                  MOV P0,A
  41.      DJNZ R3,MAIN02
  42.         LJMP KEYP0

  44. KEYPO3:CJNE R0,#0EFH,KEYPO4  ; 输入3音,非3音跳转
  45. SETB P2.4         ;蜂鸣器置于高电平
  46.         MOV R3,#200
  47. MAIN03:MOV TMOD,#01H      
  48.        MOV TL0,#08CH
  49.        MOV TH0,#0FAH
  50.        SETB TR0
  51. WAIT3:JNB TF0,WAIT3
  52.      CLR TF0
  53.      CPL P2.4
  54.           CLR P2.3
  55.           MOV A,#10110000B
  56.                  MOV P0,A
  57.      DJNZ R3,MAIN03
  58.         LJMP KEYP0

  60. KEYPO4:
  61. CJNE R0,#0DFH,KEYPO5           ; 输入4音,非4音跳转
  62. SETB P2.4
  63.         MOV R3,#200
  64. MAIN04:MOV TMOD,#01H            
  65.        MOV TL0,#0D8H
  66.        MOV TH0,#0FAH
  67.        SETB TR0
  68. WAIT4:JNB TF0,WAIT4
  69.      CLR TF0
  70.      CPL P2.4
  71.           CLR P2.3
  72.           MOV A,#10011001B
  73.                  MOV P0,A
  74.      DJNZ R3,MAIN04
  75.         LJMP KEYP0

  77. KEYPO5:        CJNE R0,#0F3H,KEYPO6        ; 输入5音,非5音跳转
  78. SETB P2.4
  79.         MOV R3,#200   
  80. MAIN05:MOV TMOD,#01H           
  81.        MOV TL0,#068H
  82.        MOV TH0,#0FBH
  83.        SETB TR0
  84. WAIT5:JNB TF0,WAIT5
  85.      CLR TF0
  86.      CPL P2.4
  87.           CLR P2.3
  88.           MOV A,#10010010B
  89.                  MOV P0,A
  90.      DJNZ R3,MAIN05
  91.         LJMP KEYP0

  93. KEYPO6:CJNE R0,#0E7H,KEYPO7        ; 输入6音,非6音跳转
  94. SETB P2.4
  95.         MOV R3,#200            
  96. MAIN06:MOV TMOD,#01H
  97.        MOV TL0,#0E9H
  98.        MOV TH0,#0FBH
  99.        SETB TR0
  100. WAIT6:JNB TF0,WAIT6
  101.      CLR TF0
  102.      CPL P2.4
  103.           CLR P2.3
  104.           MOV A,#10000010B
  105.                  MOV P0,A
  106.      DJNZ R3,MAIN06
  107.         LJMP KEYP0

  109. KEYPO7:CJNE R0,#0CFH,KEYPO8       ; 输入7音,非7音跳转
  110. SETB P2.4
  111.         MOV R3,#200         
  112. MAIN07:MOV TMOD,#01H
  113.        MOV TL0,#05BH
  114.        MOV TH0,#0FCH
  115.        SETB TR0
  116. WAIT7:JNB TF0,WAIT7
  117.      CLR TF0
  118.      CPL P2.4
  119.           CLR P2.3
  120.           MOV A,#11111000B
  121.                  MOV P0,A
  122.      DJNZ R3,MAIN07
  123.         LJMP KEYP0

  125. KEYPO8:CJNE R0,#0DBH,KEYPO9      ; 输入i音,非i音跳转
  126.        SETB P2.4
  127.            MOV R3,#200      
  128. MAIN08:MOV TMOD,#01H
  129.        MOV TL0,#08FH
  130.        MOV TH0,#0FCH
  131.        SETB TR0
  132. WAIT8:JNB TF0,WAIT8
  133.      CLR TF0
  134.      CPL P2.4
  135.           CLR P2.3
  136.           MOV A,#10000000B
  137.                  MOV P0,A
  138.      DJNZ R3,MAIN08
  139.         LJMP KEYP0
  140. KEYPO9:CJNE R0,#0EBH,KEYPO10    ;跳转到第一首歌程序
  141.        LJMP MUSTART1
  142. KEYPO10:CJNE R0,#0D7H,JIELI     ;跳转到第二首歌程序
  143.        LJMP MUSTART2
  144. JIELI:JMP KEYP0                 ;返回主程序

  146. MUSTART1:                      ;歌曲1的播放程序
  147.      MOV R0,#00H               ;节拍表指针置零
  148.      MOV R1,#00H               ;音符表指针置零
  149. RTAB:MOV A,R0
  150.      MOV DPTR,#RYTH
  151.      MOVC A,@A+DPTR            ;查表法将一个节拍数据取出放R2计数器中
  152.      MOV R2,A
  153. TTAB:MOV A,R1
  154.      MOV DPTR,#TONE
  155.      MOVC A,@A+DPTR
  156.      MOV R3,A                  ;取出音符表高8位
  157.      INC R1                    ;指针加1
  158.      MOV A,R1
  159.      MOV DPTR,#TONE
  160.      MOVC A,@A+DPTR
  161.      MOV R4,A                  ;取出低8位
  162.      SETB P2.4                 ;输出相应音调的方波
  163. LOOP:MOV R5,#3BH
  164. MAIN:MOV TMOD,#01H
  165.      MOV TL0,R4
  166.      MOV TH0,R3
  167.      SETB TR0
  168. WAIT:JNB TF0,WAIT
  169.      CLR TF0
  170.      CPL P2.4
  171. MAYA:JB P3.2,MAYB             ;判断P3.2口是否有为1
  172.      JB P3.4,MAYB             ;判断P3.4口是否有为1
  173.      LJMP RA                  ;P3.4口为0则跳转到程序RA
  174. MAYB:JB P3.3,JIELI            ;判断P3.3口是否有为1
  175.      JB P3.5,JIELI            ;判断P3.5口是否有为1
  176.      LJMP MUSTART2            ;P3.5口为0则放第二首歌
  177. RA:  DJNZ R5,MAIN             ;无打断则继续放第一首歌
  178.      DJNZ R2,LOOP
  179. INC R0                        ;两个表的指针都加1
  180. INC R1
  181. CJNE R1,#88,RTAB              ;判断是否取完
  182. LJMP KEYP0
  183. TONE:
  184. DB 0FBH,68H,0FDH,6EH,0FDH,45H,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FH
  185. DB 0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,68H
  186. DB 0FAH,0DBH,0FAH,8CH,0F9H,21H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68H
  187. DB 0FBH,0E9H,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FAH,8CH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH
  188. DB 0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FDH,45H,0FDH,6EH,0FCH,0EFH
  189. RYTH:
  190. DB 04,04,04,04,04,04,04,04,04,04
  191. DB 04,05,04,04,04,04,04,04,04,04
  192. DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04
  193. DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04
  194. DB 04,04,04,04
  195. MUSTART2:         
  196.      MOV R0,#00H
  197.      MOV R1,#00H

  199. RTAB2:
  200.      MOV A,R1
  201.      MOV DPTR,#TABLE1
  202.      MOVC A,@A+DPTR
  203.      MOV R2,A
  204. TTAB2: MOV A,R1
  205.      MOV DPTR,#TONE2
  206.      MOVC A,@A+DPTR
  207.      MOV R3,A
  208.      INC R1
  209.           MOV A,R1
  210.           MOV DPTR,#TONE2
  211.           MOVC A,@A+DPTR
  212.           MOV R4,A
  213.      SETB P2.4
  214. LOOP2: MOV R5,#9BH
  215. MAIN2:
  216.       MOV TMOD,#01H
  217.      MOV TL0,R4
  218.      MOV TH0,R3
  219.      SETB TR0
  220. WAITR:JNB TF0,WAITR
  221.      CLR TF0
  222.      CPL P2.4
  223. MAYA1:JB P3.3,MAYB1
  224.       JB P3.5,MAYB1
  225.       LJMP RB
  226. MAYB1:JB P3.2,BACK
  227.       JB P3.4,BACK
  228.       LJMP MUSTART1
  229. BACK:LJMP JIELI
  230. RB:  DJNZ R5,MAIN2
  231.      DJNZ R2,LOOP2
  232.    
  233. INC R0
  234. INC R1
  235. CJNE R1,#64,RTAB2
  236. LJMP KEYP0
  237. TONE2:
  238. DB 0FBH,68H,0FDH,6EH,0FDH,45H,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FCH,8FH
  239. DB 0FCH,0EFH,0FDH,45H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FCH,8FH,0FCH,5BH,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,68H
  240. DB 0FAH,0DBH,0FAH,8CH,0F9H,21H,0FAH,8CH,0FAH,0D8H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68H,0FBH,68H
  241. DB 0FBH,0E9H,0FBH,0E9H,0FBH,68H,0FBH,0E9H,0FCH,5BH,0FAH,8CH,0FCH,8FH,0FCH,8FH,0FCH,5BH
  242. DB 0FCH,8FH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,0EFH,0FCH,8FH,0FDH,45H,0FDH,6EH,0FCH,0EFH
  243. TABLE1:
  244. DB 04,04,04,04,04,04,04,04,04,04
  245. DB 04,05,04,04,04,04,04,04,04,04
  246. DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04
  247. DB 04,04,04,06,04,04,04,07,04,04
  248. DB 04,04,04,04

  250. END
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