70计算机硬件技术基础综合性实验任务书(10)电子琴_B

计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：101河北工业大学计算机硬件技术基础（MCS-51单片机原理及应用）综合性实验任务书学院班级设计人__成绩____一、题目：简易电子琴的设计二、目的与要求1．目的：（1）能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有进一步的认识，独立对其进行测试与检查。（2）熟悉8051单片机的内部结构和功能，合理使用其内部寄存器，能够完成相关软件编程设计工作。（3）实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析，及时修改相关软硬件。（4）对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。2．基本要求：（1）要按任务书的要求认真分析问题，并解决问题；（2）要求用MCS-51单片机知识完成程序的设计；（3）在实验室利用现有的设备，完成题目的设计与调试。3．创新要求在基本要求达到后，可以进行创新设计，如更加完善程序功能。4．书写设计报告的要求设计报告中包含以下几个方面：1、设计题目2、总体设计1)所实现的功能描述。2)设计方案的描述。3、硬件系统设计，包括所需设备，接线方式，以及资源分配。4、软件系统的设计，包括划分功能模块，写出各个功能模块实现的功能。画出程序流程图5、列出程序清单，并加以必要的注释6、写出调试程序的方法7、指出所设计问题的不足和改进方案8、自评分和收获体会三、设计方法和基本原理计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：1021．问题描述：设计一个简易的电子琴，要求用DP-51PROC的按键K1~K7作为电子琴的按键，控制蜂鸣器能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符。电路图如下：2．问题的解决方案：由于一首音乐是由许多不同音阶组成，每个音阶对应不同的频率，这样我们可用不同频率组合，即可构成我们想要的音乐了，当然对单片机产生不同的频率非常方便，我们可用单片机的定时/计数器0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系设定正确即可。对于晶振频率为11.0592MHz的单片机，定时器假如选择工作方式1，那T值便为T＝216-5*105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值。建立这样一个数据表，然后采用查表程序即可。连线要求：用导线将A2的P3.3（INT1）与B5区的BUZZ接口相连，用排线将D1区的J53与A2区的J61相连，如上图所示。四、课程设计的考核方式及评分方法1．考核方式课程设计结束时，在机房当场验收。（1）学生演示，老师检查运行结果是否正确。（2）回答教师提出的问题。（3）学生提交课程设计报告（A4纸打印），并将电子文档和源程序发至知道教师信箱。2．评分方法(1)出勤率(2)课程设计准备工作(3)课程设计期间纪律(4)课程设计运行结果(5)课程设计报告（6）答辩情况计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：103附件1：音节与频率第一个问题：八度音的频率关系。每相邻的两个半音，高音频率是低音频率的“2的1/12次方倍”。例如国际标准音A的频率是440HZ，那么比它高半音的bB，频率就是：440*2^(1/12)=466.13HZ。所以，以此类推，一个八度的12个音，连乘下来，结果正好得2。通俗一点儿也就是说，高音1的频率是比他低一个八度的那个1的频率的两倍。第二个问题：不同乐器的同一个音的振动频率是否相同。大至相同，但有微小的差别。比如吉他的国际标准音A的频率是440HZ，而小提琴的这个A就用441HZ。音階與頻率的轉換標準A=440Hz高8度音的頻率為原來音頻率的2倍下圖為音階圖，每一格為一個半音。若f1距f2n個半音，則運算公式：n個半音=1/12*log2(f1/f2)，若f1f2則n0，若f1f2則n0.例：C比A低9個半音，計算C的頻率f，-9=1/12*log2(f/440)得f=261.6C調音階do,re,mi,fa,so,la,ti,do,為261.6,293.7,329.6,349.2,392.0,440.0,493.9,523.2。其中第一個do為261.6Hz，第二個do為523.2Hz是第一個do的2倍。一拍=四分音符，若建議速度=120(BPM)，則表示一秒=兩拍=兩個四分音符，若建議速度=60(BPM)，則表示一秒=一拍=一個四分音符。电子琴1．实验任务（1）.由4X4组成16个按钮矩阵，设计成16个音。（2）.可随意弹奏想要表达的音乐。2．电路原理图计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：104图4.22.13．系统板硬件连线（1）.把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPKIN端口上；（2）.把“单片机系统“区域中的P3.0－P3.7端口用8芯排线连接到“4X4行列式键盘”区域中的C1－C4R1－R4端口上；4．相关程序内容（1）.4X4行列式键盘识别；（2）.音乐产生的方法；计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：105一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们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，例出高中低音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示音符频率（HZ）简谱码（T值）音符频率（HZ）简谱码（T值）低1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763731中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83164934#2RE#31163928中6LA88064968低3M33064021#693264994低4FA34964103中7SI98865030#4FA#37064185高1DO104665058低5SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#646664463高3M131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#148065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764684#5SO#166165235#2RE#62264732高6LA176065252中3M65964777#6186565268中4FA69864820高7SI196765283下面我们要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0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59之间TABLE:DW0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0DW0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0DW0,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,0,0DW0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0DW0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0DW0,65085,65134,0,65198,65235,65268,0,0,0DW0计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：1062、音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125ms调4/462ms调3/4187ms调3/494ms调2/4250ms调2/4125ms对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。下面就用AT89S51单片机产生一首“生日快乐”歌曲来说明单片机如何产生的。在这个程序中用到了两个定时/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。5．程序框图计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：107图4.22.26．汇编源程序KEYBUFEQU30HSTH0EQU31HSTL0EQU32HTEMPEQU33HORG00HLJMPSTARTORG0BHLJMPINT_T0START:MOVTMOD,#01HSETBET0SETBEAWAIT:MOVP3,#0FFHCLRP3.4MOVA,P3ANLA,#0FH计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：108XRLA,#0FHJZNOKEY1LCALLDELY10MSMOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY1MOVA,P3ANLA,#0FHCJNEA,#0EH,NK1MOVKEYBUF,#0LJMPDK1NK1:CJNEA,#0DH,NK2MOVKEYBUF,#1LJMPDK1NK2:CJNEA,#0BH,NK3MOVKEYBUF,#2LJMPDK11NK3:CJNEA,#07H,NK4MOVKEYBUF,#3LJMPDK1NK4:NOPDK1:MOVA,KEYBUF计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：109MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVA,KEYBUFMOVB,#2MULABMOVTEMP,AMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,@A+DPTRMOVSTH0,AMOVTH0,AINCTEMPMOVA,TEMPMOVCA,@A+DPTRMOVSTL0,AMOVTL0,ASETBTR0DK1A:MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJNZDK1ACLRTR0NOKEY1:MOVP3,#0FFH计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：1010CLRP3.5MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY2LCALLDELY10MSMOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY2MOVA,P3ANLA,#0FHCJNEA,#0EH,NK5MOVKEYBUF,#4LJMPDK2NK5:CJNEA,#0DH,NK6MOVKEYBUF,#5LJMPDK2NK6:CJNEA,#0BH,NK7MOVKEYBUF,#6LJMPDK2NK7:CJNEA,#07H,NK8MOVKEYBUF,#7LJMPDK2计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：1011NK8:NOPDK2:MOVA,KEYBUFMOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVA,KEYBUFMOVB,#2MULABMOVTEMP,AMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,@A+DPTRMOVSTH0,AMOVTH0,AINCTEMPMOVA,TEMPMOVCA,@A+DPTRMOVSTL0,AMOVTL0,ASETBTR0DK2A:MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJNZDK2A计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：1012CLRTR0NOKEY2:MOVP3,#0FFHCLRP3.6MOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY3LCALLDELY10MSMOVA,P3ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZNOKEY3MOVA,P3ANLA,#0FHCJNEA,#0EH,NK9MOVKEYBUF,#8LJMPDK3NK9:CJNEA,#0DH,NK10MOVKEYBUF,#9LJMPDK3NK10:CJNEA,#0BH,NK11MOVKEYBUF,#10LJMPDK3计算机硬件技术基础课程设计任务书编号：1013NK11:CJNEA,#07H,NK12MOVKEYBUF,#11LJMPDK3NK12:NOPDK3:MOVA,KEYBUFMOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVA,KEYBUFMOVB,#2MULABMOVTEMP,AMOVDPTR,#TABLE1MOVCA,@A+DPTRMOVSTH0,AMOVTH0,AINCTEMPMOVA,TEMPMOVCA,@A+DPTRMOVSTL0,AMOV