1、单片机课程设计基于 ADuC848 嵌入式系统的电子琴控制系统设计实验者： 学号：日期： 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: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
2、”“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
3、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
4、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:(一)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
5、 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 T0GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0图 2 TMON用于定时/计数器 用于中断TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0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
6、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，G
7、ATE 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
8、 即可，其它特性与工作方式 0 相同。3：工作方式 28 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 32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
9、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/计数器 T0 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
10、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 262 63628 中 1DO 523 64580 高 1DO 1046 65058#1DO# 277 63731 #1DO# 554 64663 #1DO# 1109 65085低 2RE 294 63835 中 2ER 587 64684 高 2RE 1175 65110#2RE# 311 63928 #2ER# 622 64732 #2RE# 1245 65134低 3M 330 64021 中 3M 659 64777 高 3M 1318 65157低 4FA 349 64103 中
11、 4FA 698 64820 高 4FA 1397 65178#4FA# 370 64185 #4FA# 740 64860 #4FA# 1480 65198低 5SO 392 64260 中 5SO 784 64898 高 5SO 1568 65217#5SO# 415 64331 #5SO# 831 64934 #5SO# 1661 65235低 6LA 440 64400 低 6LA 880 64968 高 6LA 1760 65252#6LA# 466 64463 #6LA# 932 64994 #6LA# 1865 65268低 7SI 494 64524 中 7SI 988 650
12、30 高 7SI 1967 65283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调 3/4 187调 2/4 250系统软件流程图:开总中断开外部中断开定时器 T 0 中断设置定时器 T 0 工作方式设置外部中断 0 触发方式初始化 Z L G 7 2 8 9复位 Z L G 7 2 8 9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 T 0 的初值以确定不同声调的频率调用子程序 s o n g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
13、对应的音调及音阶系统设计输入：本实验采用 c 语言，其主程序如下#include #include #include“test.h“#include“musicode.h“#define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit 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,0x01,0x0
14、9,0xff;uchar code fretab=0x00,0x30,0x2b,0x26,0x24,0x20,0x1c,0x19,0x18; /频率表 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 P2.0 2.3unsigned 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
15、 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=0case 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，ca
16、se 0x0d:return 6;case 0x0b:return 7;case 0x07:return 8;case 0x0f:break;default:return 0x80;P2P2|=0x0b; /P2.2 有效，即扫描第三列的键盘switch(P1case 0x0d:return 10;case 0x0b:return 11;case 0x07:return 12;case 0x0f:break;default:return 0x80;P2P2|=0x07; /P2.3 有效，即扫描第四列的键盘switch(P1case 0x0d:return 14;case 0x0b:retur
17、n 15;case 0x07:return 0;case 0x0f:break;default:return 0x80; return 0x55;void fredelay(uchar t)uchar i=3*t;while(-i);void delayms(unsigned char a) /豪秒延时子程序 while(-a); void main()unsigned char p,m; unsigned int i=0;unsigned char *sound; TMOD TMOD|=0x01; /模式控制寄存器 tmod=0000 0001 16 位定时器工作在方式 1TH0=0xd0;
18、TL0=0xef; IE=0x82; /IE=1000 0010 开定时器 0 中断while(1)start: n=0x40; /发声的时间,大概 600 多 msBeep=0; /关蜂鸣器（Beep 是一个产生方波频率的信号）key=GetKey();P0=SegTablekey;if(key9)m=fretabkey;key=10; /防止重复发声TR0=1; /启动定时器 0while(n!=0)Beep=Beep; /Beep=1,开启蜂鸣器fredelay(m); /延时程序，产生方波TR0=0;goto start;Beep=0;switch(key)case 9:sound=o
19、ldboy;break;case 10:sound=songbie;break;case 11:sound=bygh;break;case 13:goto clock;break;default:goto start;break;while(1)a: p=soundi;if(p=0x00) /如果碰到结束符,延时 1 秒,回到开始再来一遍i=0;delayms(1000);goto start;else if(p=0xff) /若碰到休止符,延时 100ms,继续取下一音符i=i+1;delayms(100),TR0=0;goto a;elsem=soundi+,n=soundi+; /取频率常数 和 节拍常数TR0=1;while(n!=0) Beep=!Beep,fredelay(m); /等待节拍完成, 通过 P2 口输出音频TR0=0;clock:PLLCON /设置频率为 12.58MHz
