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1、摘要本文是应用MCS-51单片机原理和控制理论设计音乐演奏控制器的硬件电路，并利用汇编语言进行程序设计。通过控制单片机内部的定时器来产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音调的音乐，再利用延迟来控制发音时间的长短。把乐谱转化成相应的定时常数就可以从发音设备中演奏出悦耳动听的音乐。 这种控制电路结构简单，可*性高,应用性强；软件程序适应范围广，对于不同的音乐只需要改变相应的定时常数即可。对单片机和音乐爱好者有一定的借鉴价值目录1 设计目的32 硬件电路设计及描述32.1 确定元器件的型号及参数32.1.1 AT89C51单片机简介32.1.2 89C51的定时/计数器52.1.3 80C51的中断
2、系统72.1.4 蜂鸣器的介绍102.1.5 DIP 双列直插式封装102.1.6 三极管112.2 工作原理及原理图112.3 列出元器件单123 软件设计123.1演奏原理123.1.1如何产生音乐频率123.1.2 如何产生节拍133.1.3 歌谱143.1.4 建立步骤143.2程序设计143.2.1程序流程图143.2.3 程序164参考文献18设计体会191 设计目的利用单片机做演奏一首生日快乐歌，通过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音，通过软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍。2 硬件电路设计及描述2.1 确定元器件的型号及参
3、数2.1.1 AT89C51单片机简介 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。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是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种
4、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。 1. 主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2. 管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
5、在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P
6、2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串
7、行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的
8、。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此
9、间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4 芯片擦除： 整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作
10、中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.1.2 89C51的定时/计数器1. 89C51 的两个计数器，分别称之为T0 和T1，这两个计数器都是由两个8 位的RAM 单元组成的，即每个计数器都是16 位的计数器，最大的计数容量是216=65536 ，记住是从0-65535，因为在计算机中，
11、往往把0 作为起始点。2. 单片机中的计数器除了可以作为计数用，还可以用作定时器，定时器的用途当然很大，如闹钟的定时，手机的定时开关机等等， 只要计数脉冲的间隔相等，那么计数值就代表了时间的流逝。其实，单片机中的定时器和计数器是一个东西，只不过计数器记录的是外界发生的事情，而定时器则是单片机提供一个非常稳定的计数源，然后把计数源的计数次数转化为定时器的时间，图中的C/T 开关就是起这个作用的。那么提供给定时器的计数源又是从单片机的晶振经过12 分频后获得的一个脉冲源。一个12M 的晶振，它提供给计数器的脉冲时间间隔，1us。 3. 计数器溢出后会使得TF0 由“0”变为“1”，（，一旦TF0
12、由“0”变为“1”，就是产生了变化，产生了变化就会引发事件，就象闹钟的定时时间一到，会使TF0 由“0”变为“1”。4. 51 系列单片机的计数器是16 位的，也就是最大的计数值范围是0-65535 ，因此计数器计到65535 就会产生溢出。提示：如果是一个空的盆要1 万滴水滴进去才会满，我们在开始滴水之前就预先放入一勺水，还需要1 万滴嘛？单片机计数也是如此，如果我要计5000 个脉冲，就先放进60535 个，再来5000 个，不就到了65535 了吗？定时器同样如此，每个脉冲是1 微秒，则计满65536 个脉冲需时65.536 毫秒，但现在我只要10 毫秒就可以了，10 个毫秒为10000
13、 微秒，所以，只要在计数器里预先放进55536 就可以了，这种计数方法我们把它称之为预置数计数法。5. 单片机中的定时/计数器可以有两种用途，这就需要通过定时/计数器的方式控制字（实际上就是与定时/计数器有关的特殊功能寄存器）来设置。在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数器有关，它们是TMOD 和TCON，TMOD 和TCON 是名称，我们在写程序时既可以直接用这个名称来指定它们，也可以直接用它们的地址89H 和88H 来指定它们。TMOD 被分成两部份，每部份4 位，分别用于控制T1 和T0。TCON 也被分成两部份，高4 位用于定时/计数器，低4 位则用于中断（我们暂不管），而TF0
14、我们前面已提到了，当计数溢出后TF0 就由“0”变为“1”，计数脉冲要想进入计数器就是TR0 要为“1”，开关才能合上，脉冲才能过来，因此，TR0 我们称之为运行控制位，当要使用T0 时必须用指令SETB 来置位以启动计数/定时器工作（用指令CLR 可关闭定时/计数器的工作）6. 单片机的定时/计数器共有四种工作方式，下面我们分别加以介绍：工作方式0 定时/计数器的工作方式0 称之为13 位定时/计数器方式。它由TL的低5 位和TH的8 位构成13 位的计数器，此时TL（0/1）的高3 位未用。请看各位的功能：（1）M1M0：定时/计数器一共有四种工作方式，就是用TMOD 的M1M0 来控制的
15、，两位正好是4 种组合。（2）C/T：前面我们说过，定时/计数器既可作定时器用也可作计数器用，到底作什么用，由我们根据需要自行决定，也说是决定权在我们编程者手中。如果C/T=0 就是用作定时器（开关往上打）；如果C/T=1 就用作计数器（开关往下打）。顺便提一下：一个定时/计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时使用，这一点请大家注意。（3）GATE：当我们选择了定时/计数器工作方式后，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，很显然如果这个开关不合上，计数脉冲就没法通过，那么开关什么时候合上呢？它有两种情况：AGATE=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INT0（中断0，什么是中断，先不去管它）无关，在这种情况
