单片机课程设计报告电子琴

电子音调发生器一、实验目的1. 了解计算机发声原理. 2。 熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。二、实验完成的功能1。 利用键盘17进行音调选择，即按下音符产生对应音调。2。 事先存储三首歌曲，并可进行选择播放。3。 谱曲功能：通过按键对LCD菜单选项进行选择，进入谱曲界面，通过按键17分别输入音高与几分音符类型，由按键输入若干数据完成谱曲。4. 在播放存储歌曲与谱曲播放时,对应音符及其节奏LCD显示对应频谱。5。 在播放音乐时按“返回”键出现返回界面,由键盘按“确认”键选择返回主菜单或循环播放。三、实验原理1。 音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系如表（1）所示。要产生音频方波,只要计算出某一音频的周期(1 / 频率）,然后将此周期除以2，即为半周期的时间.利用计时器计时此半周期时间,每当计时到后就将输出方波的I/O(P1。7）反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在P1。7脚得到此频率的方波。将P1.7经过驱动电路与蜂鸣器相连，随着P1。7口输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。音乐的节拍是由延时实现的，如果1拍的时间为0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要设定延时时间，就可得到节拍的时间。延时实现基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍。每个音节相应的定时器初值计算公式如下:（1/2）(1/f)=（12/fose）*(216x）即 x=216-(fose/24f)其中,f是音调频率，当晶振fosc=11。0592MHz时,音节“1”相应的定时器初值为x，则可得到x=63777D=F921H，其它的可同样得到。表（1) 音节与频率的关系 音调频率（Hz）X(HEX）1262F9212294F9E13330FA8C4349FAD85392FB686440FBE97494FC5Bi523FC8F在编写歌曲代码过程中，音高由三位数字组成:个位是表示17 这七个音符；十位是表示音符所在的音区：1低音，-中音，-高音；百位表示这个音符是否要升半音: 0不升，升半音。音长最多由三位数字组成:个位表示音符的时值，其对应关系是： |数值(n）: |0 1 2 |3 4 | 5 | 6 几分音符： 1 |2 |4 |8 |16 32 |64 音符=2n十位表示音符的演奏效果（02）: 0-普通,连音，顿音，百位是符点位： 0-无符点，1有符点。2键盘扫描将单片机P1.0P1。7(引脚18)与键盘上对应引脚相连，其中P1.0P1。3控制键盘的行，P1。4P1。7控制键盘的列，这次使用的键盘是4行4列，键盘上的第一行到第四行由8位十六进制代码的低四位控制，即第一行若有键按下,则8位十六进制代码的后四位为0x8,第二行有按键按下,则后四位代码为0x4，依此规律类推；键盘上的第一列到第四列由8位十六进制代码的高四位控制，即第一列若有键按下，则8位十六进制代码的前四位为0x8，第二列有按键按下，则前四位代码为0x4,依此规律类推.综上所述，可以根据8位十六进制的高四位和低四位数据，分别确定按下的键处于第几行第几列,从而确定按键的位置,实现键盘扫描的功能。 3LCD显示根据写命令函数wrcomd和写数据函数wrdata分别控制LCD的命令写入和数据写入。具体操作方法是由写命令函数wrcomd编程控制数据输入的行列,再由写数据函数wrdata编程写入需要在LCD上显示的数据或应执行的操作，结合两个命令一起控制LCD显示.四产品展示五。实验程序ifndef _DRIVEFUTION_H_#define _DRIVEFUTION_H_/*EEPROM函数*/*/* 关闭 ISP,IAP 功能 */ void ISP_IAP_disable（void) ISP_CONTR = 0X00; ISP_CMD = 0X00； ISP_TRIG = 0x00; /*字节读*/ uchar Byte_read(uint byte_addr) EA = 0； /关中断 ISP_CONTR = En_Wait_TIME; /开启ISP/IAP;并送等待时间 ISP_CMD = Read_COM; /送字节读命令字 ISP_ADDRH = （uchar）(byte_addr 8）; /送地址高字节 ISP_ADDRL = （uchar)（byte_addr & 0X00FF); /送地址低字节 ISP_TRIG = 0X46； /送触发命令字 0X46、0XB9 ISP_TRIG = 0XB9； _nop_（）; ISP_IAP_disable（）； /关闭ISP/IAP功能 EA = 1; /开中断 return (ISP_DATA）； /*字节编程*/ void Byte_program(uint byte_addr, uchar isp_iap_data) EA = 0； /关中断 ISP_CONTR = En_Wait_TIME; /开启ISP/IAP；并送等待时间 ISP_CMD = Prog_COM; /送字节编程命令字 ISP_ADDRH = (uchar)(byte_addr 8）; /送地址高字节 ISP_ADDRL = （uchar)(byte_addr 0X00FF）; /送地址低字节 ISP_DATA = isp_iap_data； /送数据进ISP_DATA ISP_TRIG = 0X46； /送触发命令字 0X46、0XB9 ISP_TRIG = 0XB9； _nop_（)； ISP_IAP_disable(）； /关闭ISP/IAP功能 EA = 1; /开中断 /* 扇区擦除*/ void Sector_erase（uint sector_addr) EA = 0; /关中断 ISP_CONTR = En_Wait_TIME； /开启ISP/IAP;并送等待时间 ISP_CMD = Dele_COM； /送扇区擦除命令字 ISP_ADDRH = （uchar）（sector_addr 8)； /送地址高字节 ISP_ADDRL = （uchar)(sector_addr 0X00FF)； /送地址低字节 ISP_TRIG = 0X46； /送触发命令字 0X46、0XB9 ISP_TRIG = 0XB9; _nop_()； ISP_IAP_disable(）; /关闭ISP/IAP功能 EA = 1； /*写入函数*/void EEPROM_write(uint addr, uchar in_data) Sector_erase（addr)； Byte_program（addr,in_data); /*EEPROM函数*/*/*音乐播放相关子函数*/*/void InitialSound(void) /初始化定时器BeepIO = 0;Sound_Temp_TH1 = (65535-（1/1200）*SYSTEM_OSC）/256；/ 计算TL1应装入的初值 （10ms的初装值）Sound_Temp_TL1 = （65535(1/1200)SYSTEM_OSC)256；/ 计算TH1应装入的初值 TH1 = Sound_Temp_TH1；TL1 = Sound_Temp_TL1；TMOD |= 0x11；ET0 = 1;ET1 = 0;TR0 = 0；TR1 = 0；EA = 1；void BeepTimer0（void) interrupt 1 /音符发生中断函数BeepIO = ！BeepIO;TH0 = Sound_Temp_TH0； TL0 = Sound_Temp_TL0;/*END*/*/*LCD操作子函数*/*/void wrcomd（char comd） /写入命令 cs = 0; _nop_（）； rs = 0; _nop_()； e = 1； _nop_（）; rw = 0; _nop_（）; P0 = comd; _nop_(）; rw = 0； _nop_（); _nop_（)； rw = 1; _nop_（）; _nop_（)； _nop_()； _nop_（);void wrdata(char data_wri) /往液晶中写入数据 cs = 0; _nop_()； rs = 1； _nop_（）； e = 1; _nop_(）； rw = 0; _nop_(); P0 = data_wri; _nop_(）; rw = 0; _nop_（）； _nop_（)； rw = 1; _nop_(); _nop_（)； _nop_（）; _nop_(）; void bmp(char data_write，int row_start，int row_end，uchar column_start，uchar column_end) /刷屏子函数 /初始化设置，对屏幕清零，默认值，为0，0，8，2，132 unsigned char i，j； int num_3; char num_0=0xb0； /uchar column_h,column_l; num_0+=row_start; for(i=row_start；i4); /设置列，先写入高4位再写入低四位 wrcomd（0x00|(0x0fcolumn_start)）； for(j=column_start;jnum_3；j+） wrdata（data_write）； num_0+; void delay（long int time_delay) /延时子程序,执行time_delay个_nop_(）延时 long int i；for(i=0；itime_delay；i+） _nop_（）；void write_word（char p_word,int num，int pos_x,int pos_y，int width，int height） /写汉字/字符子函数 /对应参数 数据数组名，数组中位置，行位置，列位置,宽，高 char page; / 页号 unsigned int i，j,k,p； p = (unsigned int)num*2*width; /p确定汉字字模数据初始位置 i = height%8; k = (i)？（height/8+1）：（height/8); page = 0xb0 + pos_y; for(i=0；i4); wrcomd（0x00（0x0f&pos_x)； for（j=0;jwidth；j+) wrdata(p_wordj+p）; p=p+width； page+； if（page-（unsigned char）0xb07|page-(unsigned char）0xb00) return; /*END*/*/* 键盘扫描函数*/*/*判断是否有键盘输入*/bit CheckState(void)/键盘状态判断子函数bit state=0；P1=0x0F; /键盘扫描if（P1！=0x0F）state=1; /检测是否有按键输入else state=0；return(state);/*获取键盘输入值*/uchar GetKeys（void)/键盘值获取子函数uchar column,line；scan=0xFE；while(scan0x10)!=0) P1=scan;if（P1&0xF0）!=0xF0) /line 1 have key pressed column=(P10x0F); line=(scan0xF0); key=column+line; return(key）； else scan=（scan1)0x01； return(0)；/*应用子函数*/*/void csh（void) /初始化,清屏 int i; res = 0； delay（time_def）; delay(time_def）； res = 1； delay（time_def）； cs = 0； /片选一直有效 delay（time_def); delay(time_def）; for（i=0;i12；i+） /初始命令写入 wrcomd(tab1i); delay(time_def)； bmp（0，0,8,0，132)；void start_print（void) /开机显示画面子函数 int i，j; for（i=0；i=0;j-） write_word(number，j，12+516，6,8,16); delay(5000）; void menu_first_symbol(int choose） /菜单选择符刷新子函数，即“打钩项” bmp(0,0，8,4，18); write_word(menu_one,20，4，choose*2，16，16）； /*音乐播放显示函数*/*/void music_display_one(unsigned char s,unsigned int x） /显示最底层子函数int i；bmp（0，2,8，18+x*16,34+x16）; for(i=3；i0;i-) if(s!=0） write_word(display,1，20+16x,2*i，16,16）； s=s1； else write_word（display,0,20+16*x,2*i，16,16）； /delay(200）； void music_display_two(unsigned int p_x） /显示次底层子函数 int sign； sign=mc_sizep_x0； if（sign） if（！sizep_x) sign=0； mc_sizep_x0=sign;mc_sizep_x1=0； else music_display_one（sizep_x，p_x)； mc_sizep_x1+=1； if（mc_sizep_x13) sizep_x-=1； else sizep_x+=1; /*/ else bmp(0，2，8,18+p_x*16，34+p_x16); write_word（display，2，20+16p_x,6,16，16）； /delay（500）； /*/void music_display_three（unsigned int mc） /音符状态置位函数 mc_sizemc10=1; mc_sizemc11=1; sizemc1=1;void music_display_four（void） /显示次顶层子函数 int i; for(i=0；i7;i+） music_display_two（i)； void music_display_five（） /显示顶层子函数 int i; allsize=0; for（i=0；i7;i+） allsize+=mc_sizei0；music_display_four（);/*void music_display(void） /显示主函数 int i； for（i=0；i= 2; /低音 if (SM=3) CurrentFre 0;i-） /音符间的间隔while(TF1=0）；TH1 = Sound_Temp_TH1;TL1 = Sound_Temp_TL1；TF1=0;/*/*/void music_play_two_1（uchar *Sound，uint NewFreTab,uint SoundLength,uint LDiv0,uint LDiv1) /播放原存储的音乐 uint xdata Point；uchar xdata Tone,Length,i； Point = 0;TR0 = 0； TR1 = 1;for(i=0;i4;i+） write_word（menu_one，i+1，4+(i+2)*16，0,16，16); while（Point SoundLength) Tone = SoundPoint； Length = SoundPoint+1； / 读出第一个音符和它时时值music_play_one（NewFreTab，Tone,Length,LDiv0,LDiv1）；Point+=2; BeepIO = 0;while(allsize) music_display_five（)；void music_play_two_2（uint *NewFreTab，uint SoundLength,uint LDiv0，uint LDiv1） /播放谱曲存储的音乐 uint xdata Point；uchar xdata Tone,Length,i； Point = 0；TR0 = 0； TR1 = 1;for（i=0；i4；i+） write_word（menu_one，i+1，4+（i+2）*16，0,16，16);while(Point SoundLength) Tone = Byte_read(start_add+Point）; Length = Byte_read(start_add+Point+1)； / 读出第一个音符和它时时值music_play_one（NewFreTab，Tone,Length，LDiv0,LDiv1）;Point+=2; BeepIO = 0；while（allsize） /显示末尾结束的状态 music_display_five(); /*void Play_Two(unsigned char *Sound,unsigned char Signature,unsigned char Octachord） unsigned int xdata NewFreTab12；/新的频率表unsigned char xdata i,j;unsigned int xdata LDiv0，LDiv1，SoundLength；menu_state=1；for（i=0;i 11)j = j-12;NewFreTabi = FreTabj2;elseNewFreTabi = FreTabj；if(Octachord = 1)NewFreTabi=2；else if(Octachord = 3）NewFreTabi=2;LDiv0=12000/Speed; / 算出1分音符的长度（几个10ms）LDiv1= LDiv0/4； / LDiv为算出4分音符的长度 LDiv1= LDiv1LDiv1*SOUND_SPACE； / LDiv最后为普通音最长间隔标准 SoundLength = 0;if(Sound!=Music_Memory) / while（SoundSoundLength != 0x00）/计算歌曲长度SoundLength+=2;for（i=0;i4;i+）write_word(menu_one，i+1，4+（i+2）*16,0,16,16）; while（menu_state) / music_play_two_1(Sound，NewFreTab，SoundLength,LDiv0，LDiv1）；bmp(0，0，8,2,132）; for(i=0;i5;i+) write_word(restar,i,4+(i+2)16,2,16，16)； while(!CheckState（）)；if(GetKeys(）=0x11) /确认键返回,F键 menu_state=0；delay（1000）;bmp(0，0,8，2，132）; else while（Byte_read（start_add+SoundLength)！=0x00）/计算歌曲长度 SoundLength+=2； for（i=0；i4;i+) write_word(menu_one，i+1,4+(i+2)16,0,16，16）; while（menu_state） music_play_two_2(NewFreTab,SoundLength,LDiv0，LDiv1);bmp(0,0,8,2，132）； for（i=0；i5;i+) write_word(restar，i,4+(i+2）16,2,16，16）; while（!CheckState（）；if（GetKeys（）=0x11） /确认键返回，F键 menu_state=0；delay(1000）；bmp（0，0,8,2,132）； /*音符转换函数*/void ChangeKey(uchar Gkey） /把输入的音符转换成相应的数据形式，存储到EEPROM中 / int i; if(Gkey!=0） delay(5000）； if（(music_counter%48）=0) bmp(0，2，8,0,132); switch（Gkey） case 0x11： if(music_counter2） bmp（0,0,8,0,132）；music_state=1；break;case 0x42： Byte_program(（start_add+music_counter),0）; write_word(number,0,4+(（music_counter%48）16)*8,2+（(music_counter48)/16）2，8，16）; +music_counter;break； case 0x88： Byte_program(start_add+music_counter)，1）； write_word(number,1,4+(music_counter48）16)8,2+(music_counter48)/16）*2,8，16)； +music_counter；break; case 0x48： Byte_program(start_add+music_counter)，2）; write_word(number,2，4+(music_counter48）%16）*8，2+（(music_counter%48)/16)2,8,16）; +music_counter；break; case 0x28： Byte_program(start_add+music_counter），3)； write_word（number，3,4+(（music_counter48）%16)8，2+(（music_counter%48）/16)*2,8，16); +music_counter;break; case 0x18: Byte_program（start_add+music_counter)，4）; write_word（number,4,4+(music_counter48）%16)8,2+(music_counter64)/16）*2，8，16）; +music_counter;break; case 0x84: Byte_program（(start_add+music_counter),5）； write_word（number,5，4+（music_counter%48）%16)8，2+（music_counter%48）/16)*2,8,16）; +music_counter;break； case 0x44： Byte_program(start_add+music_counter)，6）; write_word（number，6,4+(（music_counter%48）%16)*8，2+(（music_counter%48)/16)*2,8，16)； +music_counter；break； case 0x24: Byte_program(start_add+music_counter)，7）; write_word(number，7，4+（music_counter%48)%16)*8，2+(（music_counter%48)/16)*2,8，16）； +music_counter；break； default：break; void Entry_Music(void） /输入乐谱播放函数 uchar gkey,i；bmp（0，0，8,2,132）; while（menu_state）for(i=0；i4；i+） write_word(Music_Mry,i,4+（i+2)16,0,16，16); while(!music_state） if(CheckState（） if（music_state=0） ChangeKey(GetKeys()）； bmp（0，2，8,2,132)； InitialSound（);Play_Two(Music_Memory,Signature,Octa);bmp（0,2，8，2,132)； for(i=0;i4；i+） write_word（restar,i+5，4+(i+2）*16，2,16,16）； for（i=0;i5；i+） write_word（restar,i，4+（i+2）*16，4，16，16); while（!CheckState（）); gkey=GetKeys()；delay(500)；if(gkey=0x11) /确认键返回，F键 menu_state=0； delay(1000)； bmp(0,0,8,2，132)； /*/*菜单函数*/void menu_first(int choose) /主菜单int i，j；bmp(0,0,8,2,132)； for（i=0;i4;i+） write_word（menu_one，i10，20,i2,8,16); write_word（menu_one,1+i10，28,i2，8,16）; for(j=1;j5;j+） write_word（menu_one，i5+j,20+j*16,i*2,16,16）； menu_first_symbol（choose)； void menu_three1（void） int i，gkey;while(！menu_state)bmp(0，0，8，2，132）;for(i=0；i7;i+) write_word(menu_thr,i,4+16i,0,16，16); write_word（menu_thr,i+7,4+16*i,2，16,16); write_word（menu_thr,i+14，4+16*i,4,16,16)； delay（10000)； while(！CheckState(）)； gkey=GetKeys(）; bmp(0，0,8，2,132）； InitialSound（）； switch(gkey） case 0x88:Play_Two（Music_1,Signature，Octa）；break; case 0x48：Play_Two（Music_2,Signature,Octa);break; case 0x28:Play_Two（Music_3，Signature，Octa)；break; case 0x81:menu_state=1;break; /C键返回 default:break; void menu_three2(void） int i，gkey； bmp（0,0,8，2,132)； for(i=0;i4；i+)write_word（menu_one，i+11，4+（i+2）16，0,16，16）; while（！menu_state) while（！CheckState(） ;gkey=GetKeys(）;InitialSound（)； /定时器初始化switch（gkey) case 0x88:Music_take0=1; music_play_two_1(Music_take,FreTab1,2，（12000/Speed)，（12000/Speed)/4）*（1-SOUND_SPACE）); delay(10）;break; case 0x48：Music_take0=2; music_play_two_1(Music_take,FreTab1，2，(12000/Speed),（(12000/Speed)/4)(1SOUND_SPACE）; delay（10）；break； case 0x28：Music_take0=3； music_play_