电子琴.doc

黑龙江科技学院
(计算机与信息工程学院)
单片机课程设计
(本科生)
学生姓名刘艳艳班级计03-1 学号 7
设计题目电子琴
指导教师姓名孔庆臣
成绩
电子琴
摘要
单片机8253定时器的学习可以输出不同的波形可以实现不同频率发出高低不同的音乐。主要由单片机8031和可编程键盘/显示器接口芯片8279的NHD—51开发系统和外部扩展可编程定时/计数器8253控制产生,用集成运算放大器LM386进行功率放大。
关键词:定时/计数器开发系统8031 8253分频
概述
这次课程主要是在NHD—51开发系统上,全面应用MCS—51系列单片机知识。所以对诸如:8253、LM386等芯片有大概的认识,对其性能、作用、连接方法等也是我们掌握的必要。而且在一定的软件汇编能力的基础上再加上自己积累的动手能力,才会较好地完成这个电子琴的开发。本次课程设计就是在开发系统的键盘上输入的1234567,通过扬声器而要使之发出跟电子琴一样的音调来,听之有一定的乐曲效果,以达到可弹奏的目的。
随着节约型社会的形成,单片机技术在许多领域中显示出它的优越性。由于用单片机设计的产品体积小、价格低、功能全、应用灵活,所以单片机得到了不断的向前发展。
用单片机技术设计一电子琴,要求用键盘可弹奏简单的乐曲。单片机采用8031芯片,定时/计数器采用外部扩展定时/计数器8253,要求不同按键可控制不同频率,并通过驱动发声电路发出声响,达到可弹奏的目的。
简单的模型图
设计原理及内容
1、设计原理
设计原理模块如下所示:

波的频率由外部扩展编程定时/计数器8253控制。8253工作在方式3时产生方波。选用计数器T1,先读高字节后读低字节。工作于方式1的二进制,T1的方式字为36H。通过对计数器赋不同的初值,就会产生不同频率的方波。晶振频率为6MHZ,音阶“1”相应的定时器初值为X,则
6MHZ/6=1MHZ
X=1000000/262=3816D=0EE9H
其他频率所对应的初值可同样求得(见表一)。

音调
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
频率
75
196
220
247
262
294
330
349
392
440
494
523
587
659
X
52
16
D6
17
C1
11
D1
0F
E9
0E
49
0D
D6
0B
31
0B
F7
09
E1
08
E8
07
78
07
A7
06
ED
05
表一
通过给8253定时器赋不同的计数值,输出不同频率的波形。当与门打开后,经过放大器放大作用边可驱动扬声器发出不同频率的音调。要使声音持续一段时间,可采用内部定时器,通过控制与门的开关来控制节拍延时。
2、硬件设计

该电子琴电路的设计由两大部分组成。前段由开发系统与8253的连接构成,外加74LS00和74LS32芯片,实现键扫以及产生所需频率。后端由放大器、扬声器组成。由于从单片机直接发出的功率较小,难以推动扬声器工作,经过LM386放大器,可以放大功率20倍以上,实现推动扬声器工作。
开发系统上8031的数据线P0与8253的数据线相连,地址线A1、A0与8253的A1、A0对应相连。地址译码采用线选法,8253的CS接IS7,控制口地址
0F603H。8253采用的是计数器0,所以计数器命令字地址为F600H。开发系统的读写信号WR、RD分别接8253的WR、RD。时钟信号由8031的WR、RD及ALE控制。
放大的部分的电路图
图1
放大部分主要由功率放大器LM386芯片以及其外部电路构成。放大器的正极输入端接上74LS04反向器,只要有较小电压信号就可以正常工作。:
3、软件设计
电子琴软件是在硬件的支持下运行,采用MCS—51汇编语言编写。本软件采用由主程序调用子程序的设计思路,整个程序可由四部分组成:一个工作主程序,三个常用子程序,分别是8279初始化子程序、键扫子程序和送频子程序。
主程序流程图2所示。主要完成设置堆栈、中断命令、8031内部定时器、8253初始化等命令,同时通过调用各个子程序完成控制不同频率达到可弹奏音乐的功能。
由于开发系统上所用的可编程键盘、显示接口芯片8279,可调用8279初始化子程序进行初始化,主要完成清除内部命令、送分频系数等功能,流程框图如图3:
开始
堆栈指针赋初值
设置内部定时器
8253初始化
设置中断寄存器
8279初始化
调键扫子程序
有键按
查键值,送键号
调送频子程序给计数器相应的频率初值
结束

图2
指向命令口地
送