单片机课程设计报告 电子琴.docx

单片机课程设计报告

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单片机课程设计题目
——电子音乐盒设计
摘要：该课程设计利用单片机AT89S52与LM386设计扬声器，外接一个喇叭可以发出声音。
关键字： 单片机AT89S52 LM386

一、设计目的、要求

1.设计目的
1）深入了解MCS—51系列单片机的功能以及应用，学会制作简单的扬声器。
2）了解扬声器工作原理。
3）了解“新年好”音乐的设计原理。
2.设计要求
1）查阅资料，选择合适的设计方案。
2）设计完整的硬件电路图，给出设计说明及相关电路参数计算公式，并进行适当的误差分析。
3）设计软件流程图，并写出完整的程序，并加以适当的注解。
4）根据以上内容写出完整课程设计报告。

二、硬件设计

1.器件介绍
（1）在“单片机系统”中,把P1.0端口连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口。
（2）在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口连接一个8欧或者是16欧的喇叭。

2、设计原理
用AT89S51单片机产生优美的音乐声从P1.0端口输出。通过定时器的定时来产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音阶的声音，再利用延迟来控制发音时间的长短，即可控制音调中的节拍。
图1.1 电子音乐盒电路原理图

3.PCB板图布局

图1.2 电子音乐盒PCB效果图

4.元器件的焊接
1)拿到本套件后清查元器件的数量、质量，并及时更换不合格的元件。
2)确定元件的安装方式，电阻采用卧式安装，其它元件采用立式安装。
3)电烙铁焊接时间应控制在2-3S，烙铁温度高时焊接时间短，低时焊接时间长。
4)电阻焊完后剪掉腿脚用于插接跳线。
5)插接集成块要注意方向，U型口对着U型口。
6)加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、错焊及短路，焊后剪去多余引脚，检查所有焊点，确认无误后可通电。

三、程序设计
1.程序设计思想
（1）音乐产生的方法：
一首音乐是由许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率。这样就可以利用不同的频率的组合，构成所想要的音乐了。当然，对于单片机来说产生不同的频率非常方便，可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号。所以，只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。现在以单片机12MHZ晶振为例，列出高、中、低音符与单片机计数T0相关的计数值。如下表21.2所示：
表21.2 音符与频率对照表
音符
频率（HZ）
简谱码（T值）

音符
频率（HZ）
简谱码（T值）
低1　DO
262
63628
# 4 FA#
740
64860
#1　DO#
277
63731
中 5 SO
784
64898
低2　RE
294
63835
# 5 SO#
831
64934
#2 RE#
311
63928
中 6 LA
880
64968
低 3 M
330
64021
# 6
932
64994
低 4 FA
349
64103
中 7 SI
988
65030
# 4 FA#
370
64185
高 1 DO
1046
65058
低 5 SO
392
64260
# 1 DO#
1109
65085
# 5 SO#
415
64331
高 2 RE
1175
65110
低 6 LA
440
64400

# 2 RE#
1245
65134
# 6
466
64463
高 3 M
1318
65157
低 7 SI
494
64524
高 4 FA
1397
65178
中 1 DO
523
64580
# 4 FA#
1480
65198
# 1 DO#
554
64633
高 5 SO
1568
65217
中 2 RE
587
64684
# 5 SO#
1661
65235
# 2 RE#
622
64732
高 6 LA
1760
65252
中 3 M
659
64777
# 6
1865
65268
中 4 FA
698
64820
高 7 SI
1967
65283

下面为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应的数据，低音在0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59之间。
TABLE: DW 0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0
DW 0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0
DW 0,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,0,0
DW 0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0
DW 0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0
DW 0,65085,65134,0,65198,65235,65268,0,0,0
DW 0
2、下表21.3为音乐的音拍和延时的时间，其中节拍以C调为单位。
表21.3 节拍与延时对照表
曲调值
DELAY

曲调值
DELAY
调4/4
125ms

调4/4
62ms
调3/4
187ms

调3/4
94ms
调2/4
250ms

调2/4
125ms

3、对于不同的曲调也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。
下面就AT89S51单片机如何产生“新年好”歌曲来说明。在这个程序中是利用两个定时/计数器来完成的。其中T0用来产生音符频率，T1用来产生音拍。
2.程序流程图(如图1.3所示)

图1.3 电子音乐盒设计流程图
四、调试结果

五、心得体会
在为期一周的课程设计当中感触最深的便是实践联系理论的重要性，当遇到实际问题时，只要认真思考。对就是思考，运用所学的知识，一步一步的去探索，是完全可以解决遇到的一般问题的。本次实习使我们对电子元件及电路设计有一定的感性和理性认识；培养和锻炼我们的实际动手能力。使我们的理论知识与实践充分地结合，作到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践动手能力，能分析问题和解决问题的高素质人才，为以后的顺利就业作好准备。本次实习的对我们很重要，是我们应用电子技术专业学生实践中的重要环节。在以前我们学的都是一些理论知识。一周的的时间很短，但是我们学到的比我们在学校两年学的还要多，以前我们光只注意一些理论知识，并没有专门的练习我们的实际动手能力。这次的实习使我意识到我的操作能力的不足，在理论上也有很多的缺陷。

六、成员分工及工作情况
曹润青：电路设计、论文撰写。
韩旭琴：焊接电路。
段效梁：程序编写及系统测试。
史文龙：帮助检测硬件电路，心得总结。
我们组的每个成员都认真负责地完成了各自负责的一块工作，使整个系统得以完成。

参考资料：
[1] 李建忠.<<单片机原理与应用>>（第2版）西安电子科技大学出版社
[2] 周良权,傅恩锡,李世馨.<<模拟电子技术基础>> 第二版 北京：高等教育出版社 2001.12

附1：元器件清单
表1.1 数字电压表所用元器件清单

序号
名称
型号规格
器件代号
封装
数量
1
单片机
AT89S52
U1
DIP40
1
2
7805
7805
7805
TO-220
1
3
电源接口

JP
DYCK
1
4
下载口

JTAG
IDC10
1
5
晶振
12M
JZH
XTAL1
1
6
LED数码管

D
LED
9
7
二极管
4148
DP
AXIAL0.3
1
8
滑变

RB
VR5
1
9
电阻
1K
RD
AXIAL0.4
9
10
电阻
10K
RM
AXIAL0.4
3
11
电阻
10
R13
AXIAL0.4
1
12
电容
220uf
C
RB.2/.4
2
13
电容
104
C
RAD0.1
8
14
电容
10uf
C
RB.1/.2
2
15
电容
47uf
C
RB.1/.2
1
16
电容
473
C
RAD0.2
1
17
电容
30pf
C
RAD0.2
2
附2：程序清单
;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;;
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0003H
RETI
ORG 000BH
LJMP INT_T0
ORG 0013H
RETI
ORG 001BH
RETI
ORG 0023H
RETI
ORG 002BH
RETI
;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;;
ORG 0100H
START: LCALL CHUSHIHUA
LCALL MAIN
LJMP START
;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;;
CHUSHIHUA: MOV TMOD,#01H
MOV IE,#82H
MOV DPTR,#TABLE
RET
;;;;;;;;;;音乐产生程序;;;;;;;;;;
MAIN: CLR A
MOVC A,@A+DPTR
MOV R1,A
INC DPTR
CLR A
MOVC A,@A+DPTR
MOV R0,A
ORL A,R1
JZ MAIN_1
MOV A,R0
ANL A,R1
CJNE A,#0FFH,MAIN_2
LJMP MAIN_0
MAIN_2: MOV TH0,R1
MOV TL0,R0
SETB TR0
SJMP MAIN_3
MAIN_1: CLR TR0
MAIN_3: CLR A
INC DPTR
MOVC A,@A+DPTR
MOV R2,A
MAIN_4: LCALL DELAY200
DJNZ R2,MAIN_4
INC DPTR
LJMP MAIN
MAIN_0: RET
;;;;;;;;;;中断程序;;;;;;;;;;
INT_T0: MOV TH0,R1
MOV TL0,R0
CPL P1.0
RETI
;;;;;;;;;;200ms延时程序;;;;;;;;;;
DELAY200: MOV R3,#20
DELAY200A: MOV R4,#20
DELAY200B: MOV R5,#248
DJNZ R5,$
DJNZ R4,DELAY200B
DJNZ R3,DELAY200A
RET
;;;;;;;;;;音符音节代码表;;;;;;;;;;新年好全谱;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
TABLE: DB 0FEH, 25H,02H, 0FEH,25H,02H ;0FEH,25H,(1)02H(半拍)04(一拍)
DB 0FEH,25H,04H,0FDH,80H,04H ;0FEH,57H,(2)
DB 0FEH,84H,02H,0FEH,84H,02H ;0FEH,84H,(3)
DB 0FEH,84H,04H,0FEH,25H,04H ;0FEH,98H,(4)
DB 0FEH,25H,02H,0FEH,84H,02H ;0FEH,0C0H(5)
DB 0FEH,0C0H,04H,0FEH,0C0H,04H ;0FEH,0E3H(6)
DB 0FEH,98H,02H,0FEH,84H,02H ;0FFH,01H,(7)
DB 0FEH,57H,08H ;0FDH,80H,(5\)
DB 0FEH,57H,02H,0FEH,84H,02H ;0FDH,0C6H(6\)
DB 0FEH,98H,04H,0FEH,98H,04H ;0FEH,07H,(7\)
DB 0FEH,84H,02H,0FEH,57H,02H
DB 0FEH,84H,04H,0FEH,25H,04H
DB 0FEH,25H,02H,0FEH,84H,02H
DB 0FEH,57H,02H,0FDH,80H,02H
DB 0FEH,07H,02H,0FEH,57H,02H
DB 0FEH,25H,08H,00H,00H,04H
DB 0FFH,0FFH
;;;;;;;;;;结束标志;;;;;;;;;
END