1、电子音乐设计电子音乐设计(总21页)一、设计目的通过课程设计使学生更进一步掌握单片机原理及应用课程的有关知识，提高应用单片机解决问题的能力，加深对单片机应用的理解。通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握应用单片机解决问题的步骤及方法。为以后学生结合专业从事单片机应用奠定基础。二、设计的原始资料及依据利用单片机实验系统的定时/计数器、发声单元及扬声器进行电子音乐设计。三、设计的主要内容及要求内容：利用单片机实验系统的发声单元及扬声器来实现电子音乐的自动播放。要求:能实现几首乐谱的自动播放，音调、节拍基本准确、流畅。四、对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求 1.课程设计说明
2、书（论文）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。2.学生应撰写的内容为：目录、正文、参考文献等。课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。3.说明书（论文）手写或打印均可。手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时按沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范的要求进行打印。4. 课程设计说明书（论文）装订顺序为：封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、参考文献。五、 设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求；提交课程设计说明书一份。在说明书中要有设计原理、
3、硬件电路接线图、设计的程序及必要注释、程序流程图等。六、时间进度安排；顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注1天查阅资料及程序设计2天上机调试程序3天成绩评定4天书写报告七、主要参考资料（文献）。、单片机初级教程 何立民 北京航空航天大学出版社、单片机基础 李广弟 北京航空航天大学、单片机51/98开发与应用 张积东、孙积广、夏华龙 编著 电子工业出版社、单片微型机原理及系统设计胡汉才等编著 、单片计算机原理与应用 西安电子科技大学出版社6、单片机应用系统设计 何立民 编著 北京航空航天大学出版社沈阳工程学院 单片机应用技术 课程设计成绩评定表系（部）： 自动控制工程系 班级： 电自062 学
4、生姓名： 王猛 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。5432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作. 5432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。5432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。5432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名：年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅
5、文献有一定广泛性;有综合归纳资料的能力5432工作量工作量饱满，难度适中。5432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。5432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分一.正文6（一）、设计原理7-8（二）、设计思想9（三）、程序流程图及硬件接线图10-11（四）、程序清单和相关说明12-19（五）、设计总结20-21二.参考文献22（一）设计原理此表为各个音符对应的频率值：简谱 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7音符
6、 c5 d5 e5 f5 g5 a5 b5 c6 d6 e6 f6 g6 a6 b6频率 523 587 659 698 784 880 987 1046 1174 1318 1396 1567 1760 1975我们怎么由频率值推得定时器计数初值可以由以下关系来求得：t=1/f（S）；co=（int）t/2；lo=（8192-co）%32；hi=（8192-co）/32；其中符号的含义说明如下：f：频率值； t：方波宽度； co：定时器计数的次数；lo：计数初值低字节： hi：计数初值高字节注意：定时器每一个计数时间脉冲宽度为S（石英振荡晶体为12MHz），为了方便汇编程序设计，我们可以将各
7、个音阶频率值对应的计数初值先求出，在汇编语言中以查表的方式来加载计数初值，这里在PC中以Turbo C写一计算程序来求出计数初值，程序文件名为 。执行结果如下：=8051 timer mode 0 sound value calculator =XTAL=12MHzF=523 CO=956 TH0 value=226 TL0 value=4 F=587 CO=851 TH0 value=229 TL0 value=13 F= 659 CO=758 TH0 value=232 TL0 value=10 F=698 CO=716 TH0 value=233 TL0 value=20 F=784 C
8、O=637 TH0 value=236 TL0 value=3 F=880 CO=568 TH0 value=238 TL0 value=8 F=987 CO=506 TH0 value=240 TL0 value=6 F=1046 CO=478 TH0 value=241 TL0 value=2 F=1174 CO=425 TH0 value=242 TL0 value=23 F=1318 CO=379 TH0 value=244 TL0 value=5 F=1396 CO=358 TH0 value=244 TL0 value=26 F=1576 CO=319 TH0 value=246
9、TL0 value=1 F=1760 CO=284 TH0 value=247 TL0 value=4 F=1975 CO=253 TH0 value=248 TL0 value=3 Any key to continue8051 控制程序执行后，将蜂鸣器接引脚，起宽度依不同音阶而变，此时喇叭发出“DO”“RE”“ME”.的音阶，一共14个单音，包含两个八度音，然后将各个单音连接一起便可以组成一支曲子或是演奏一段旋律，为了方便音阶设计，曲子音阶表示直接以数字表示。例如：曲子音阶指针数据数组如下：SONG：DB 3，5，5，3，2，1，2表示：“ME”“SO”“SO”“ME”“RE”“DO”“R
10、E”演奏时节奏较快，一拍约300ms，读者可以按自己的喜好而改变其演奏的速度。（二）设计思想首先我们利用定时器产生各种频率的声音，如“DO”“RE”“ME”然后将各个单音连接起来就组成了一首简单的曲子或者旋律，旋律及拍数可以按音乐简谱而定。程序汇编过程中，我们主要分了几个环节一：定义变量环节，其中我们定义了记录计数初值低字节，高字节以及音符演奏计数。二：测试环节，主要是测试程序是否能正常的发出声音三：延迟环节，其中由一个延迟子程序，延迟时间可以按旋律的节拍而改变去数值。四：各种子程序调用环节，程序汇编过程中我们极大的利用了长调用指令，其中调用次数有十几次，方便了把各个子程序加入主程序中。五：控
11、制键环节，我们设计的程序中因为有中断指令，所以旋律不能一直循环，因此我们加入了一条程序，利用按键来控制旋律是否播放。（三）程序流程图及硬件连接图 NYY VCC VCC 20pf GND VCC 20pf RESET 10f VCC RESET硬件连接图 VCC VCC 10K欧 100欧 GND（四） 程序清单及相关说明LO EQU 30H ;定义变量用来记录计数初值低字节HI EQU 31H ;定义变量用来记录计数初值高字节TC EQU 32H ;定义变量用来记录音符演奏计数ORG 0000H ；程序由地址0开始执行LJMP BEGIN ORG 000BH ；设置定时器0计时中断向量地址L
12、JMP TO-INT BEGIN：MOV SP，#60H ；设置堆栈指针至RAM地址60HMOV TMOD，#00000000BH ；设置定时器0工作为模式0MOV IE，#B ；启动定时器0中断产生RUN：LCALL SOUND-ON ；喇叭打开MOV R4，#1 ；发出DO的一拍MOV R3，#1 LCALL PLAY MOV R4，#2 ；发出RE一拍MOV R3，#1LCALL PLAYMOV R4，#3 ；发出ME一拍 MOV R3，#3LCALL PLAYLCALL SOUND-OFF ；喇叭关闭，没有声音MOV R5，#50 ；静音秒LCALL DELAYLCALL SOUND-
13、ON ；喇叭打开LCALL PLAY-SONG ；演奏一段旋律LCALL SOUND-OFF ；喇叭关闭没有声音WAIT：JNB ，RUN ；若按下开关重新执行程序LJMP WAIT ；等待按下开关PALY： ；演奏单音LCALL LOAD-VALUE ；载入定时器0计数初值L1：MOV R5，#30 ；喇叭发生300msLCALL DELAY DJNZ R3，L1 ；判断演奏拍数计数是否结束LCALL SOUND-OFF ；喇叭关闭没有声音MOV R5，#3 ；没有声音30msLCALL DELAY LCALL SOUND-ON ；喇叭打开RET PLAY SONG： ；演奏一段旋律 R4：
14、音阶指针 R3：拍数MOV TC，#0 ；音符演奏计数设为0XO：MOV DPTR，#SONG ；指向旋律音阶数据列表地址MOV A，TC MOVC A，A+DPTR ；查表加载数据MOV R4,A ；设置音阶指针CJNE A,#0FFH,X1X1:MOV DPTR,#LEN ；指向旋律拍数数据列表地址MOV A,TC MOVC A,A+DPTR ；查表加载数据MOV R3,A ；设置拍数LCALL PLAY ；演奏单音INC TC ；音符演奏计数加1LJMP X0 ；演奏下一音符RET SOUND-ON: ；喇叭打开SETB TR0 ；启动定时器0开始计时RET SOUND-OFF: ；喇叭
15、关闭CLR TR0 ；停止定时器0开始计时RETLOAD-VALUE:MOV DPTR,#HI-LIST ；指向数据列表地址MOV A,R4 MOVC A,A+DPTRMOV HI,A ；设置计数初值的高字节MOV DPTR,#LO-LIST ；指向数据列表地址MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV LO,A ；设置计数初值的低字节RETTO-INT: ；定时器0中断服务程序MOV TL0,LO ；加载低字节MOV TH0,HI ；加载高字节CPL ；位输出反向驱动喇叭发出声音RETI ；中断程序执行结束DELAY: ；总延迟时间MOV R6,#50 D1:MOV R7,#50DJN
16、Z R7,$DJNZ R6,D1DJNZ R5,DELAYRETHI-LIST: ；音阶对应定时器0计数初值的高字节数据列表DB 0,226,229,232,233,236,238,240DB 241,242,244,244,246,247,248LO-LIST: ；音阶对应定时器0计数初值的低字节数据列表DB 0,4,13,10,20,3,8,6DB 2,23,5,26,1,4,3SONG: DB 1,2,3,1,1,2,3,1,3,4,5,3,4,5,5,6,5,4,3,1,5,6,5,4,3,1,1,5, 1,1,5,1,0FFHLEN: DB 2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,4
17、,2,2,4,1,1,1,1,2,2,2,2,4,2,2,4,OFFHEND（1）指令说明:伪指令这类指令，并不产生目标程序，不影响程序的执行，仅仅产生供汇编用的某些命令，以便在汇编是执行一些特殊的操作，通常将这类指令称为伪指令。（1）.设置起始地址ORG：例如：ORG 0100HORG其中是伪指令的操作码助记：在汇编语言源程序中用MCS-51指令助记符编写的程序，都回一一对应地产生目标程序。但另外还有一符，这里的伪指令ORG表明在汇编时源程序的第一条指令的地址是0100H，其它指令就连续存放在以后的地址内，直到遇到另外一个ORG nn语句为止。特别注意，在编写源程序时，要求ORG定义空间地址
18、必须由小到大，且不能重叠。否则汇编拒绝执行，并给出错误信息。若在源程序开始不用ORG命令，则汇编将从0000H单元开始。（2）结束汇编END：它是一个汇编结束标志，它告诉汇编该程序段已结束。因此，在一个程序设计中必须要有END语句。且END语句必须放在整个程序（包括伪指令）的后面。若END语句出现在代码块的中间，那么汇编程序不汇编END后面的语句。 （3）定义字节伪指令 标号： DB 字节表 （4）标号赋值伪指令 标号： EQU 表达式2.判直接寻址位转移指令：JNC rel ;若(CY)=0,则(PC) (PC)+2+rel ;若(CY)=1,则(PC) (PC)+2这两条指令通过判断进位标
19、志CY的状态决定程序的走向。前一条若进位标志为1；后一条若进位标志为0，就可使程序转向目标地址，否则顺序执行下一条指令。目标地址为第二字节所给的带符号的偏移量与（PC）（PC）+2之和，不影响任何标志。3.无条件转移指令（1）绝对转移指令：LJMP addrl6 ;（PC）addr0+2; 该指令无条件转移指令，指令提供16位转移地址，因此，执行这条指令可以使程序重当前地址转移到64K程序存储器地址空间的任何单元，即0000H-FFFFH。指令的执行结果是将16位目的地址送入程序计数器PC。 4比较不相等转移指令：CJNE A,#data,rel ;若#data=(A),则(PC) (PC)+
20、3，(CY) 0;若#data(A),则(PC) (PC)+3+rel，(CY) 15.减1不为0转移指令：DJNZ Rn ,rel ;(Rn) (Rn)-1;若(Rn)不等于0,则(PC) (PC)+2+rel ;若(bit)=0,则(PC) (PC)+2DJNZ direct rel ; (direct) (direct)-1;若(direct) 不等于0,则(PC) (PC)+2+rel ;若(direct)=0,则(PC) (PC)+26.位变量修改指令：(1).清0指令 CLR bit ;bit）1 (2).置1指令 SETB C ;(C) 0 (3).求反指令 CPL C ;(C)
21、 (/C)7.长调用指令： (PC) (PC)+3 (SP) (SP)+1 LCALL addr16 ; (SP) (PC0-7) (SP) (SP)+1 (SP) (PC8-15) (PC) addr0-15长调用指令提供16位地址，可调用64K范围内所指定的子程序，该指令的执行不影响标志位。8返回指令： RET RET表示子程序结束需要返回主程序，所以执行该指令时，分别重堆栈中弹出调用子程序时压入的返回地址，使程序从调用指令的下相邻指令开始继续执行主程序。9中断返回指令： RETI该指令用于中断返回。（2）标号说明PLAY:演奏单音控制PLAY-SONG：测试演奏歌曲SOUND-ON：启动
22、定时器0开始计时喇叭发声SOUND-OFF：停止定时器0开始计时喇叭静音LOAD-VALUE：以查表法有音阶计数值来载入定时器计数初值TO-INT：定时器0计时中断做音乐演奏控制WAIT：等待按键TC：音符演奏计数（五）设计总结单片机的程序设计已经结束了，这个短暂的一周充满了心酸；也充满了苦辣；但是最重要的是充满着无尽的成功的喜悦 这次经历，使我学了不少东西。明白了不管做什么事情都要有持之以恒的恒心，和坚持不懈的勤奋。只要这样我想无论做什么事情都会取得成功。刚开始的时候，我对单片机的一些主要功能掌握的不是很纯熟，也不是很透彻。所以在开始的时候我对这次的设计多多少少产生了一些厌倦的心理。可是后来
23、在老师的辛勤帮助下，和同组同学的鼓励下我渐渐的明白了很多技巧。而这时我又开始对它产生了浓厚的兴趣尤其重要的是：通过这次设计使我明白了一个团队的真谛。团队就需要队员们的相互帮助，相互鼓励，只有这样才能达到齐头并进，事半功倍的效果。与其临渊羡鱼，不如退而结网。这次单片机设计给我的最大的印象就是如果自己有了兴趣，就动手去做，困难在你的勇气和毅力下是抬不了头的。从做这个程序设计开始无论遇到什么困难，都不要有一丝的放弃的念头。出于对知识的渴望，出于对新技术的好奇，出于对一切未知的求知。可以说我使比较成功的完成了这次单片机的课程设计，但是这只是我学习路上的驿站，后面还有好多好多的未知等待我去继续学习，也很
24、想试试，语言本来就是相通的，just do it！语言并不重要毕竟它仅仅是工具，用好一个工具并不是一件值得为外人道的事情，主要是了解学习思想。古语说的好：学无止境啊！短暂的课程设计却给我带来了数不胜数的硕果，使我感受到了那种成功的无尽喜悦。它使我懂得了不管作什么事情都要有必胜的信念，并且朝着这个信念坚持不懈的努力，最终将会抵达成功的彼岸。这也将作为我的座右铭，它会在今后的人生中给我指明前进的道路，带给我无穷的动力，使我勇往直前。二.参考文献、单片机初级教程 何立民 北京航空航天大学出版社、单片机基础 李广弟 北京航空航天大学、单片机51/98开发与应用 张积东、孙积广、夏华龙 编著 电子工业出版社、单片微型机原理、应用与实验 张友德、赵志英、涂时亮等编著 、单片计算机原理与应用 西安电子科技大学出版社6、单片机应用系统设计 何立民 编著 北京航空航天大学出版社7.单片机应用技术选编何立民 编著北京航空航天大学出版社单片机实验与实践教程万光毅严义邢春香编著北京航空航天大学出版社
