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1、单片机课程设计单片机课程设计 基于基于 ADuC848 嵌入式系统的电子琴控制系统设计嵌入式系统的电子琴控制系统设计 实验者：黄永州实验者：黄永州 电自电自 8 班班 学号：学号：2008071110820080711108 日期：日期：20112011 年年 6 6 月月 8 8 日日 电子琴控制器功能描述：电子琴控制器功能描述：设计一简易电子琴，要求能够发出 1，2，3，4，5，6，7等7个音符，具有一般演奏功能。主要功能如下: 1）具有一般演奏功能，利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够 发出8个不同的音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再 按别的键则
2、发另一个音调的声音 2）具有自动播放已存曲目功能 3）显示当前正在播放的歌曲的名称和歌词 4）显示北京时间 设计任务设计任务: : 本设计以 ADuC848 单片机为核心,声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能 利用程序来控制单片机某个口线不断的输出“高”“低”电平，则在该口线上 就能产生一定频率的方波，将该方波接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再 利用程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出波形的频率，从而 改变音调。 乐曲中，每一音符对应着确定的频率，如果单片机某个口线输出“高” “低”电平的频率和某个音符的频率一样，那么将此口线接上喇叭就可以发出 此音符的声音。 本系统就是根据此
3、原理设计，对于 ADuC848 单片机来说要产生一定频率 的方波大致是先将某口线输出高电平然后延时一段时间再输出低电平，如此循 环的输出就会产生一定频率的方波，通过改变延时的时间就可以改变输出方波 的频率，而单片机延时主要有两种方法： 第一种方法是使用循环语句来实现延时，让单片机循环的执行某条指令然 后根据单片机每条指令运行的时间以及循环的次数来计算延时时间。 第二种方法是使用单片机的定时计数器延时。ADuC848 单片机内部有 两个 16 位的定时计数器 T0 和 T1，单片机的定时计数器实际上是个计数装 置它既可以对单片机的内部晶振驱动时钟计数也可以对外部输入的脉冲计数， 对内部晶振计数时
4、称为定时器，对外部时钟计数时称为计数器。当对单片机的 内部晶振驱动时钟计数时，每个机器周期定时计数器的计数值就加 1，当计 数值达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的 CPU；对外部输入的时钟信号 计数时，外部时钟的每个时钟上升沿定时计数器的计数值就加 1，当计数值 达到计数最大值时计数完毕并通知单片机的 CPU。因此，如果知道单片机的机 器周期或者外部输入时钟信号的周期，单片机就可以根据定时器的计数值计算 出定时的时间。用此方法定时十分准确，想得到多大的延时时间就可以给定时 器赋一定的计数初值，定时器从预先设置的计数初值开始不断增 1 当增加到计 数最大值时计数完毕，调整计数初值的大小就可以
5、调整定时器定时的时间，从 而达到准确的延时。本系统中就采用第二种方法通过定时/计数器延时。 电路连接图电路连接图: : ( (一一) )定时计数器的工作方式及控制字定时计数器的工作方式及控制字 特殊功能寄存器中 TMOD 和 TCON 是定时器的方式控制寄存器。图 2 为 TMOD 寄存器的内部结构，图 3 为 TCON 寄存器的内部结构。TMOD 和 TCON 是寄存器的 名称，我们在写程序时就可以直接用这个名称来指定它们，当然也可以直接用 它们的地址 89H 和 88H 来指定它们。 用于 T1用于 T0 GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0 图 2 TMON 用于定时/计数器用于
6、中断 TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 图 3 TCON 单片机定时计数器有四种工作方式，方式 0、方式 1、方式 2、方式 3， 除方式 3 外，T0 和 T1 有完全相同的工作状态 1工作方式 0 定时器，计数器的工作方式 O 称之为 13 位定时计数方式。它由 TL(10)的 低 5 位和 TH(0/1)的 8 位构成 13 位的计数器，此时 TL(10)的高 3 位未用。 对于定时器的工作模式可以根据定时器的寄存器 TMOD 来设置： M1M0：定时计数器共有四种工作方式，就是用 M1M0 来控制的，2 位正 好是四种组合。 CT：定时计数器即可作定时用也可用计数用，如
7、果 C/T 为 O 就是用 作定时器(开关往上打)，如果 CT 为 1 就是用作计数器(开关往下打)。一个定 时计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时用的。 GATE：当我们选择了定时或计数工作方式后，定时计数脉冲却不一定 能到达计数器端，中间还有一个开关，显然这个开关不合上，计数脉冲就没法 过去，那么开关什么时候过去呢?有两种情况 GATE=0，分析一下逻辑，GATE 非后是 1，进入或门，或门总是输出 1，和 或门的另一个输入端 INT1 无关，在这种情况下，开关的打开、合上只取决于 TR1，只要 TR1 是 1，开关就合上，计数脉冲得以畅通无阻，而如果 TR1 等于 0 则开
8、关打开，计数脉冲无法通过，因此定时计数是否工作，只取决于 TR1。 GATE=1，在此种情况下，计数脉冲通路上的开关不仅要由 TR1 来控制，而 且还要受到 INT1 引脚的控制，只有 TRl 为 1，且 INT1 引脚也是高电平，开关 才合上，计数脉冲才得以通过。这个特性可以用来测量一个信号的高电平的宽 度。 2工作方式 1 工作方式 1 是 16 位的定时计数方式，将 M1M0 设为 01 即可，其它特性与 工作方式 0 相同。 3：工作方式 2 8 位自动装入时间常数方式。由 TL1 构成 8 位计数器，TH1 仅用来存放时间 常数。看图 5 所示，每当计数溢出，就会打开 T(0/1)的
9、高、低 8 位之间的开关， 计预置数进入低 8 位。这是由硬件自动完成的，不需要由人工干预。通常这种 式作方式用于波特率发生器，用于这种用途时，定时器就是为了提供一个时间 基准。计数溢出后不需要做事情，要做的仅仅只有一件，就是重新装入预置数， 再开始计数，而且中间不要任何延迟，可见这个任务用工作方式 2 来完成是最 妙不过了。 4工作方式 3 2个8位的计数器，只适合于定时器0。这种式作方式之下，定时计数器0 被拆成2个独立的定时计数器来用。其中，TL0可以构成8位的定时器或计数器 的工作方式，而THO则只能作为定时器来用。我们知道作定时、计数器来用需要 控制位TR0，计满后溢出需要有溢出标记
10、TF0。T0被分成两个来用，那就要两套 控制及溢出标记，TLO还是用原来的T0的标记，而TH0则借用T1的标记。如此T1 就无标记、控制可用因此一般只有在T1以工作方式2运行(当波特率发生器用)时， 才让T0工作于方式3的。 音符和音拍与单片机定时器音符和音拍与单片机定时器/ /计数器计数器 T0T0 的对应关系：的对应关系： 音乐的音符: 利用单片机的定时器/计数器 T0 产生不同频率的方波信号，设单片机的晶 振频率为 12MHz，则高、中、低音符于单片机定时器/计数器 T0 的数值对应关 系如下表所示： 音符频率 （Hz） 数值音符频率 （Hz） 数值音符频率 （Hz） 数值 低 1DO
11、26263628 中 1DO 52364580 高 1DO 104665058 #1DO#27763731#1DO#55464663#1DO#110965085 低 2RE 29463835 中 2ER 58764684 高 2RE 117565110 #2RE#31163928#2ER#62264732#2RE#124565134 低 3M 33064021 中 3M 65964777 高 3M 131865157 低 4FA 34964103 中 4FA 69864820 高 4FA 139765178 #4FA#37064185#4FA#74064860#4FA#148065198 低
12、5SO 39264260 中 5SO 78464898 高 5SO 156865217 #5SO#41564331#5SO#83164934#5SO#166165235 低 6LA 44064400 低 6LA 88064968 高 6LA 176065252 #6LA#46664463#6LA#93264994#6LA#186565268 低 7SI 49464524 中 7SI 98865030 高 7SI 196765283 音乐的节拍 利用单片机的定时器/计数器 T1 的延时功能还可以产生音乐不同的节拍， 以 C 调为例，音拍与延时的对应关系如下表： 音拍延时时间 调 4/4 125
13、调 3/4 187 调 2/4 250 系统软件流程图系统软件流程图: : 开总中断 开外部中断 开定时器T0中断 设置定时器T0工作方式 设置外部中断0触 发方式 初始化ZLG7289 复位ZLG7289 获取按键键值 获取键值 为8 不为8 根据不同键值查表获取T0的初值 以确定不同声调的频率 调用子程序song 弹奏乐曲并显示相应的声调 进入乐曲自动弹奏 程序 获取按键键值 选择不同歌曲 边演奏边显示对应的音调 及音阶 系统设计输入：系统设计输入： 本实验采用 c 语言，其主程序如下 #include #include #include“test.h“ #include“musicode
14、.h“ #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit Beep = P26; /P2.6 外接扬声器 uchar key,n; unsigned char c7,b7; unsigned char a7=55,53,16; /秒分时 uchar code SegTable11=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09,0xff; uchar code fretab=0x00,0x30,0x2b,0x26,0x24,0x20,0x1c,0x19,0x18; /频率表
15、void keydelayms(uint t) uint i,j; for(i=0;it;i+) for(j=0;j110;j+); unsigned char GetKey() /行扫描信号为 P1.0P1.3，列扫描 信号为 P2.02.3 unsigned char temp; P1 /P1 的低四位置零 P2 temp=P1/temp 的高四位为零，低四位与 P1 相同 if(temp!=0x0f)/temp 的低四位置 1，即 P1 的低四位全为 1 时开始执行下面程序 keydelayms(10); /延时消抖 if(temp=(P1 /位或，之后值赋予 P2,此时 P2.0 有效
16、即扫描第一列的键盘 switch(P1/P1=0000 1110，即 P1.0=0，为低电平有效， case 0x0d:return 2;/P1=0000 1101，即 P1.1=0 case 0x0b:return 3; case 0x07:return 4; case 0x0f:break; default:return 0x80; P2/P2 的低四位置零 P2|=0x0d; /P2.1 有效，即扫描第二列的键盘 switch(P1/P1=0000 1110， case 0x0d:return 6; case 0x0b:return 7; case 0x07:return 8; case 0x0f:break; default:return 0x80; P2 P2|=0x0b; /P2.2 有效，即扫描第三列的键盘 switch(P1 case 0x0d:return 10; case 0x0b:return 1
