单片机课程设计电子音响

重庆信息技术职业学院

学生实训报告

2012 届

2010至2011学年 2 学期

院系：电子工程学院

专业班级：09级移动通信1班

学号：0920040139

姓名：袁龙辉

实训单位：重庆信息技术职业学院

摘要

随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的各种系统也越来越多。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。

本次设计为电子音响设计,硬件部分它以单片机SST89C58

为核心,由功放电路、电源等组成。当接上电源合上开关K时，就能听到优美的旋律。当然这些音乐都是通过软件编程实现的，把它存储在存储器里，根据存储容量大小决定存储音乐的数目。

目录

第1章目的及意义 (4)

第2章硬件设计 (5)

2.1单片机的选择 (5)

2.2单片机的特点 (6)

2.3设计方案 (7)

第3章软件设计 (8)

3.1软件概述 (8)

3.2建立音乐的步骤 (9)

3.3计数值确定 (12)

3.4源程序代码 (13)

总结 (16)

参考文献 (18)

第1章目的及意义

音乐电声的一个重要内容就是电子音乐。电子琴的出现，开辟了音乐的一个新天地。但是自从电子合成器问世以来，电子音乐就又进入了一个更高的阶段。目前，由于电子音乐的普及，电子合成器（合成器实际上是一台声音的频率合成仪，可以制作各种声音，改变各种音色）可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。可以事先制作伴奏音乐或背景音乐，而不需要乐队，或者部分代替乐队。由于音乐合成器制作和修改方便，成本低，音乐丰满，所以市场需求量很大，因此，世界许多国家的厂商都不断地在发展并推出新的型号，每年都要更新换代。当前的发展趋势是不断的采用先进技术，例如有的合成器有“跟随”功能，即经预置，每一个音后可以跟随一个二度或三度音，“重叠”功能，轻奏或重奏时可以发不同音调或音色；另外，合成器还向轻便、使用操作方便等方向发展。电脑音乐也许不会成为今后音乐的主流，但它在整个人类音乐史上的地位已经不容置疑地确立了，相信它会越来越深入地浸透到音乐创作和欣赏的领域中，并且将在一定程度上影响人们对音乐的理解和诠释。用单片机制作的音乐发生器也会越来越多，这将必然成为一种趋势。

第2章硬件设计

2.1 单片机的选择

单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机。它在一块芯片上集中成了中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数和多功能输入/输出I/O口,如并行口I/O、串行口I/O和转换A/D等。就其组成而言，一块单片机就是一台计算机。由于它具有体积小、功能强和价格便宜等优点，因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动化上。

SST89C58性能简介：与标准的8520引脚，指令和片内资源全兼容；256字节*8BIT内部RAM；3个16位定时/计数器（T0，T1，T2）；一个全双工，可编程串行通讯口（UART）；6个中断源，2个优先级；4个8位I/O口（32位I/O 引脚）；TTL和CMOS电平全兼容；5V+10%/-10%供电时工作频率为0-33MHz; 3V+10%/-10%供电时工作频率为0-12MHz;有3种封装PDIP-40,PLCC-44和TQFP-44;有工业级和商业级;内含20Kbyte/30Kbyte高性能flash

其优越性:1.内部flash支持IAP编程,非常便于现场或远程软件修改,调试,升级,也可保护数据.简化了系统设计,省去了通常外部扩展的24XX系列或93XX系列或小容量并行E^2PROM,元件数减少,PC面积减小,系统可靠性增加,总体成本下降 .2.保密性好 3.片内FLASH容量大,空间利用率高 4.性能/价格比及高

SST89C58引脚图

2.2 单片机的特点

单片机特点：

a)单片机体积小巧、使用灵活、成本低，易于真正产品化。组装各

种智能式控制设备和仪器，能做到机电仪一体化。

b)面向控制。能有针对性地解决各种从简单到复杂的各类控制任

务，因而能获得最佳的性能价格比。

c)抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠

的工作。这是其它微机集中无法比拟的。

d)可以方便的实现多机、分布式的集散控制，使整个控制系统的效

率大大地提高。

e)单片机应用产品的研制周期短，所开发出来的样机就是以后批量

生产的产品，可以避免不必要的二次开发过程。

2.3 设计方案

总体框图

由SST89C58 组成的音乐电路如图2所示：

电路图

第3章软件设计

3.1 软件概述

本次设计，编写软件使用的是汇编语言。因为汇编语言是面向机器硬件的语言，助记符指令和机器指令一一对应，用汇编语言编写的程序效率高，占用存储空间小，运行速度快，用汇编语言能编写出最优化的程序。能直接管理和控制硬件设备（功能部件），它能处理中断，也能直接访问存储器及I/O接口电路。下面即是电子音响的流程图。

流程图

3.2 建立音乐的步骤

要输出某一曲调，必须知道此曲调所包括的音符以及每个音符所占的节拍。一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音。因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和“节拍”。音调表示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个音符唱多长的时间。一个音符用一个字节的代码表示，字节高四位代表音符高低，低四位代表音符的节拍数。要产生音频信号，只要算出该音频的周期。利用定时器定时半个周期时间，每当定时时间到达就将输出音频的P1.0反相，然后重复定时半个周期，再将P1．0反相，如此反复就可在P1．0引脚上得到该音频信号。只要改变计数初值THO、TLO就可以产生不同的音频信号。

本设计所要输出的乐曲是“生日快乐”歌。乐谱如下：

(1) 先找出谱的音符, 然后由表1 建立T 值表的顺序,如表2 所列;

(2) 把T 值表放在程序中的TAB 处;

(3) 节拍码与节拍数的关系如表3 所列;

(4) 简谱码(音符) 为高四位,节拍码(节拍数) 为低四位,音符节拍码放在程序的“TAB”处;

(5) 各调值1/ 4 节拍的时间设定如表4 所列。

3.3 计数值确定

计数值N=65536一Fosc／12／2／Fo，Fosc为晶振频率，Fo 为输出音频信号的频率。程序运行时，从代码表TAB(存放音符节拍码)中依次读出各音符代码，根据高位的简码号从TAB(存放发音符的计数值)表中取出相应的计数值送THO、TLO．再根据低位的节拍数确定每个音符相应的延时时间。

3.4 源程序代码

ORG 0000H

sjmp MAIN ;将程序跳到main ORG 000BH ;定时器T0溢出中断入口

MOV TH0,R1

MOV TL0,R0

cpl p1.0 ;p1.0中的值按位取反

RETI

MAIN: MOV TMOD,#01H ;0000 0001 T0工作方式 1 16位

MOV IE,#82H ;1000 0010 允许CPU中断 T0

MOV DPTR,#TAB ；把TAB送至数据指针DPTR

LOOP: CLR A ；清0

MOVC A,@A+DPTR ; A=(A)+(DPTR)

MOV R1,A

INC DPTR ;DPTR=(DPTR)+1

CLR A

MOVC A,@A+DPTR

MOV R0,A

ORL A,R1 ;或

JZ NEXT0 ; 条件转移若A=0 转移至 NEXT0

MOV A,R0

ANL A,R1 ;与

CJNE A,#0FFH,NEXT ;A与0FF比较，相等就执行下一条，不

相等就跳转到NEXT

SJMP MAIN

NEXT: MOV TH0,R1

MOV TL0,R0

SETB TR0 ;TR0=1,定时器、计数器开始

（T0）工作

SJMP NEXT1

NEXT0: CLR TR0 ; T0 停止工作

NEXT1: CLR A

INC DPTR

MOVC A,@A+DPTR

MOV R2,A

LOOP1: ACALL D200C ;调用

DJNZ R2,LOOP1

INC DPTR

AJMP LOOP ;跳转到LOOP

D200C: MOV R3,#81H

D200B: MOV A,#0FFH

D200A: DEC A ;A=(A)-1

JNZ D200A ;如果A不等于0，则转移，否则顺序执行

DEC R3

CJNE R3,#00H,D200B ；如果R3=00H，就顺序执行，不相等，

就转移到D200B

RET

TAB: DB 0FEH,98H,02H,0FEH,98H,04H

DB 0FEH,84H,04H,0FEH,25H,04H

DB 0FEH,57H,04H,0FEH,25H,08H

DB 0FFH,0FFH

END

;1=131 262 523 1047

;2=147 294 587 1175

;3=165 330 659 1319

总结

本设计报告主要介绍了用单片机实现的音乐发生器的设计方法。系统介绍了该电路的硬件构成和软件工作过程，系统以AT89C51为核心，主要采用中断控制系统，结合所学的单片机的知识，实现系统的功能要求。设计中很好的使软、硬件相结合，基本上达到了设计的要求。通过这次单片机课程设计，使我对单片机及其附属电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。

完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，经历了兴奋、自信、失落、奋发、所悟、完成几个过程。课程设计时，仔细阅读设计的题目和要求，以为没什么困难的，所用的知识书上都有。可是当我动手开始做的时候，才发现其中的算法，设计是那么繁琐。经过一天的努力，毫无结果。失落的心情油然而生。于是，再到图书馆和网上查找资料，在经过借鉴很多类似的资料，文献后，总算是有点眉目了。埋头苦干的过程是痛苦的，尤其是在思考算法和程序框架时，迷茫，烦躁，特别是当苦思出来一个结果，又被自己推翻，心痛的无法言绘，在这不断循环中，终于最后完善了程序。其中的煎熬是很痛苦的，深刻明白攻克自己“未知领域”的困难。但当课程设计完成时，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，不懂付出怎么能知道回报的快乐，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识，学到了做人的道理。

通过这短短两个星期的制作，我感觉到自己从课本上学到的理论知识和实践仍有很大的差距。很多元器件根本不知道有什么功效，在仿真仪器中是什么代码。有的知识，自己感觉已经掌握得差不多了，但是实际操作起来就有问题出现了。我遇到了不少问题，花费了很多的时间。这让我重新反思我们的学习，深刻领悟到我们这个专业动手，实践的重要性。理论不经过实践考验，是没法实施的，就像我们编的程序，很多方面考虑的都不够，几乎没有涉及到实际应用时的防范方法措施。

这次的课程设计，让我学到了很多书本上学不到的东西，学到了实际应用

时，是取用成本的最小化，做设计不仅要考虑大的方面，小的方面也必须做到完美。最大的收获是：对按键，显示器，单片机汇编语言的应用有了深刻的了解。

最后感谢老师细心、仔细、认真的指导，使我学到了很多。

参考文献

[1] 张毅刚.新编MCS-51单片机应用系统设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006

[2] 王义军.单片机原理及应用习题与实验指导书[M].北京：中国电力出版社，2006

[3] 陈明荧.8051单片机课程设计实训教材[M].北京，清华大学出版社，2004

[4] 姜大源王胜元主编单片机技术