简易音乐演奏系统设计

课程设计说明书设计题目：简易音乐演奏系统设计专业：电子信息工程班级：11级1班设计人：蔡山东科技大学2014年1月10日课程设计任务书学院电气与信息工程学院专业电子信息工程班级11级1班姓名蔡士智一、课程设计题目：简易音乐演奏系统设计二、课程设计主要参考资料：（1）公茂法，黄鹤松，杨学蔚《MCS—51/52单片机原理与实践》北京航空航天大学出版社。（2）（3）三、课程设计应主要解决的问题：（1）数码管循环提示乐曲信息。按键选择乐曲并演奏，如：按1号键，演奏乐曲1；按2号键，唱乐曲2……（2）按下预先定义按键，蜂鸣器发出指定音调的声音，同时数码管和LED灯反馈音调的信息。四、课程设计相关附件（如：图纸、软件等）：（1）Protues7.8Keil4（2）单片机开发仪五、任务出发日期：2013年12月30号课程设计完成日期：2014年1月10号指导教师签字：系主任签字：指导教师对课程设计的评语指导教师签字：年月日摘要本文介绍了利用AT89C52单片机驱动单片仪上的蜂鸣器设计音乐演奏系统。实现两个功能：一是按下预先定义按键，蜂鸣器发出指定的音调的声音，同时数码管和LED灯反馈音调的信息；二是数码管循环提示乐曲信息，按键选择乐曲并演奏，如：按1号键，演奏乐曲1；按2号键，唱乐曲2……。关键词：音乐键盘，keil，protues目录1绪论2系统整体介绍3系统硬件设计3.1AT89C52模块3.2键盘扫描模块3.3LED灯显示模块3.4数码管显示模块3.5蜂鸣器模块4系统软件设计4.1主程序4.2键盘扫描子程序4.3LED灯数码管显示子程序4.4音乐定时器初值4.5延时子程序4.6程序框图5调试与结果6设计总结7参考文献8附件8.1系统原理图8.2程序清单第1页1绪论利用AT89C52单片机和相应的单片机知识，通过简单的设计模拟钢琴键盘的发声，矩阵键盘驱动蜂鸣器发出相应频率的音调和歌曲，LED灯和数码管显示相应的音调和歌曲编号。本设计节约了为买大型钢琴所花费的大量钱财，为喜爱音乐创作的人员提供了一个追求梦想的平台。还可以满足小朋友玩耍的需要。第2页2系统整体介绍本系统可分为：AT89C52模块，键盘输入模块，LED灯显示模块，数码管显示模块，蜂鸣器模块。AT89C52模块：系统的核心部分，负责处理来自键盘输入模块的键值，然后AT89C52根据键值做出相应的判断，驱动LED灯显示模块、数码管显示模块和蜂鸣器模块做出相应的响应。键盘输入模块：读取那个键按下，将键值送到AT89C52。LED灯显示模块：将AT89C52送来的音调或歌曲编号通过8个LED灯显示出来。数码管显示模块：将AT89C52送来的音调或歌曲编号通过8位静态数码管显示出来。蜂鸣器模块：AT89C52I/O口送来的高低电平驱动蜂鸣器发出对应频率的声音。第3页3系统硬件设计3.1AT89C52模块AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。如图3.1所示：图3.1AT89C52P0：需外接上拉电阻（10K）。P1、P2、P3：不需要外接上拉电阻RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。XTAL1、XTAL2：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端、输出端。3.2键盘输入模块方法一：独立键盘有键按下，返回键值；否则，返回0FFH。如图3.2.1第4页图3.2.1方法二：矩阵键盘线反转法：首先，将行线编程为输入线，列线编程为输出线，然后使列线全输出低电平，读取行线电平，行线从高电平转为低电平的行线为按下按键所在行；然后，将列线编程为输入线，行线编程为输出线，然后使行线全输出低电平，读取列线电平，列线从高电平转为低电平的列线为按下按键所在列。如图3.2.2所示：第5页图3.2.2本系统采用方法二，因为矩阵键盘节约I/O口，节约资源，而且按键多。如图3.2.3所示：图3.2.33.3LED灯显示模块本系统采用LED灯静态显示的方法，共阴高电平点亮。如图3.3.1所示：图3.3.1图3.3.2图3.3.2为本系统实际的LED灯和芯片的连接电路。第6页LED灯第几个亮：1，2，3，4，5，6，7，8；对应代码为：01h,02h,04h,08h,10h,20h,40h,80h；3.4数码管显示模块本系统采用8位段码静态显示的方法，共阳低电平点亮。如图3.4.1所示：图3.4.1图3.4.2图3.4.2为本系统实际的数码管和芯片的连接电路。数码管显示：1，2，3，4，5，6，7；对应段码为：0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h；3.5蜂鸣器模块输入高电平，蜂鸣器发出响声；输入低电平，蜂鸣器不响。通过控制输入信号的频率来发出不同的音调；通过控制信号持续时间来控制声音的长短。蜂鸣器如图3.5所示：图3.5第7页4系统软件设计4.1主程序org0000hjmpmainorg000bhjmpint_0org0100hmain:setbet0setbeamovtmod,#01hnext0:lcallkey0cjnea,#08h,next1;a=#directcy=0next1:jncnext2;cy=0跳转lcallledlcallmusiclcallwaitjmpnext0next2:cjnea,#08h,next3;/=跳转lcallledlcallwaitlcallsong10jmpnext0next3:lcallledlcallwaitlcallsong20jmpnext0第8页4.2键盘扫描子程序键值检测程序如下：key0:movp0,#0fhmova,p0cpla;取反anla,#0fh;与mov30h,a;行值jznext0;a=0转移key1:movp0,#0f0hmova,p0cplaanla,#0f0hmov31h,a;列值jznext0jbcf0,key2;bit=1转移setbf0lcalldelay0jmpkey0key2:mova,30hmov30h,#00hmov32h,#03hclrckey3:rrca;右移jckey4;cy=1转移inc30hdjnz32h,key3key4:mova,31h第9页mov31h,#03hmov32h,#03hclrckey5:rlca;左移jckey6dec31hdjnz32h,key5key6:mova,30hclrcrlcarlcaadda,31hmov33h,aret键值送给33h键盘松手检测程序如下：wait:movp0,#0f0hmova,p0cplaanla,#0f0hjnzwaitclrtr0clrf0ret歌曲中断检测程序如下：button:movp0,#0fhmova,p0第10页cplaanla,#0fhret4.3LED灯数码管显示子程序led:mova,33hmovdptr,#tab0movca,@a+dptrmovp1,amova,33hmovdptr,#tab1movca,@a+dptrmovp3,aret4.4音乐定时器初值定时器初值查表程序如下：music:mova,33hmovdptr,#mus0hmovca,@a+dptrmov34h,amovth0,34hmova,33hmovca,@a+dptrmov35h,amovtl0,35hsetbtr0ret第11页中断程序如下：int_0:clrtf0cplp2.0movth0,34hmovtl0,35hreti4.5延时子程序delay0:movr0,#20;延时20msloop0:movr1,#250loop1:nopnopdjnzr1,loop1djnzr0,loop0retdelay1:movr0,#100;延时100msloop2:movr1,#250loop3:nopnopdjnzr1,loop3djnzr0,loop2ret第12页4.6程序框图键值8键值=8松手是否没松手图4.6有键开始中断初始化设置TMOD判断P0口的键值LED灯显示数码管显示发出音调松手检测键值=8LED灯显示数码管显示放歌1检测键值LED灯显示数码管显示放歌2检测键值无键无键第13页5调试与结果（1）不能正确读取矩阵键盘的键值，因为P0口没有外接上拉电阻，而P1、P2、P3口不需要外接上拉电阻。（2）播放歌曲的音的时长不正确，因为每个音的节拍不一样，持续时间长短也不一样，需要单独的一个延时子程序。使用说明：矩阵键盘共4*4=16个键，按下前八个键会对应发出1、2、3、4、5、6、7、1八个音，第九个按键和第十个按键分别对应两首歌曲，其余六个按键未定义。第14页6设计总结经过本次课程设计，更加详细的了解单片机的具体内部原理和工作过程，知道了通过给单片机的定时/计数器设置计数初值，驱动蜂鸣器发出各种音调和完整歌曲的方法。在设计的过程中遇到了很多问题，需要上网查资料解决，培养了独自解决问题的能力；和组员商量讨论，提高了设计效率，培养了团队合作意识。第15页7参考文献（1）公茂法，黄鹤松，杨学蔚《MCS—51/52单片机原理与实践》北京航空航天大学出版社。（2）音调和计数初值关系第16页8附件8.1系统原理图第17页8.2程序清单;30h行值;31h列值;32h置循环数;33h键值;34hth0;35htl0;36h查表数;37h节拍数org0000hjmpmainorg000bhjmpint_0org0100hmain:setbet0setbeamovtmod,#01hnext0:lcallkey0cjnea,#08h,next1;a=#directcy=0next1:jncnext2;cy=0跳转lcallledlcallmusiclcallwaitjmpnext0next2:cjnea,#08h,next3;/=跳转lcallledlcallwaitlcallsong10jmpnext0next3:lcallledlcallwaitlcallsong20jmpnext0key0:movp0,#0fhmova,p0cpla;取反anla,#0fh;与mov30h,a;行值jznext0;a=0转移key1:movp0,#0f0hmova,p0cplaanla,#0f0h第18页mov31h,a;列值jznext0jbcf0,key2;bit=1转移setbf0lcalldelay0jmpkey0key2:mova,30hmov30h,#00hmov32h,#03hclrckey3:rrca;右移jckey4;cy=1转移inc30hdjnz32h,key3key4:mova,31hmov31h,#03hmov32h,#03hclrckey5:rlca;左移jckey6dec31hdjnz32h,key5key6:mova,30hclrcrlcarlcaadda,31hmov33h,aretdelay0:movr0,#20;延时20msloop0:movr1,#250loop1:nopnopdjnzr1,loop1djnzr0,loop0retdelay1:movr0,#100;延时100msloop2:movr1,#250loop3:nopnopdjnzr1,loop3djnzr0,loop2retled:mova,33h第19页movdptr,#tab0movca,@a+dptrmovp1,amova,33hmovdptr,#tab1movca,@a+dptrmovp3,aretmusic:mova,33hmovdptr,#mus0hmovca,@a+dptrmov34h,amovth0,34hmova,33h