基于msc-51单片机简单音乐发生器的设计

基于msc-51单片机简单音乐发生器的设计内容摘要：

/4 节拍的时间设定 各调 1/4 节拍的时间设定 表 12 节拍与节拍码对照 节 拍 码 节 拍 数 节 拍 码 节 拍 数 1 1/4拍 1 1/8拍 2 2/4拍 2 1/4拍 3 3/4拍 3 3/8拍 4 1拍 4 1/2拍 5 1又 1/4拍 5 5/8拍 6 1又 1/2拍 6 3/4拍 8 2拍 8 1 A 2又 1/2拍 A 1又 1/4拍 C 3拍 C 1又 1/2拍 F 3又 3/4拍 表 13 各调 1/4节拍的时间设定 各调 1/4节拍的时间设定 曲 调 值 DELAY 曲 调 值 DELAY 调 4/4 125毫秒 调 4/4 62毫秒 调 3/4 187毫秒 调 3/4 94毫秒 调 2/4 250毫秒 调 2/4 125毫秒 1/4 拍的延迟时间 =187 毫秒 6 DELAY: MOV R7,02 D2: MOV R4,187 别的延迟值，只需修改这儿的值为相应值，即可。 D3: MOV R3,248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY 节拍值放在 R5，决定节拍 RET 建立音乐的步骤 1）先把乐谱的音符找出，然后建立 T 值表的顺序。 2）把 T 值表建立在 TABLE1，构成发音符是计数值放在“ TABLE”。 3）简谱码（音符）为高位，节拍为（节拍数）为低 4 位，音符节拍码放在程序的“ TABLE”处。 音频功放 在一定频率范围内，具有固定频率的振动就能产生乐音，但是单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音 乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。 本次设计使用国家半导体公司的低压高频功率放大器 LM386 实现音频功放电路。 LM386 具有以下功能特性： ● 适合于电池工作； ● 使用外部元件少； ● 供电范围宽： 4~12V 或者 5~18V； ● 低静态电流消耗： 4mA； ● 电压增益范围： 20~200V； LM386 的增益可调，它广泛应用与各种音频电路中。 7 第三章 硬件电路的设计 这次设计的硬件电路较为简单，主要由键盘、单片机、音频功放及扬声器组成。 结构框图 系统硬件的结构框图如图 11 所示： 图 31 系统硬件结构框图 主要器件 本次设计的核心器件是单片机芯片和音频功放芯片。 单片机采用的是 Atmel 公司的51 单片机芯片 AT89C51,它完全可以满足本次设计的需求，而且使用方便，价格便宜，易于获取。 音频功放芯片使用的是国家半导体公司的 LM386。 LM386 LM386 的引脚分布图如图 23 所示： 图 32 LM386 引脚分布图 其引脚功能说明如下： GAIN（一脚、 8 脚）：增益控制引脚，如果两脚悬空，则增益为 20V；如果两脚之间接一个大的极性电容，则增益可达到 200V；如果再 和电容串一个电阻；增益可设置为20~200V 之间。 IN（ 2 脚）：负极性输入脚。 在单极性输入时，此引脚接地。 +IN（ 3 脚）：正极性输入脚。 在单极性输入时，此引脚接输入信号。 GND（ 4 脚）：接地端。 Vout（ 5 脚）：电压输出脚，此引脚为音频功放电路的输出。 Vs（ 6 脚）：电源脚。 供电范围： 4~15V 或者 5~18V。 8 BYPASS（ 7 脚）：旁路脚，此引脚可悬空或者旁边接一个大电容接地。 AT89C51 如图 26 所示。 图 33 引脚图 电源引脚 Vcc 40 电源端 GND 20 接地端 工作电压为 5V，另有 AT89LV51 工作电压则是 , 引脚功能一样。 .外接晶振引脚 如图 27 所示。 XTAL1 是片内振荡器的反相放大器输入端， XTAL2 则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到 XTAL1，而XTAL2 悬空。 内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为 12MHz，时钟频率就为6MHz。 晶振的频率可以在 1MHz24MHz 内选择。 电容取 30PF 左右。 ＊型号同样为 AT89C51 图 34 外接晶振引脚 的芯片，在其后面 还有频率编号，有 12,16,20,24MHz 可选。 大家在购买和选用时要注意 9 了。 如 AT89C51 24PC 就是最高振荡频率为 24MHz,40P6 封装的普通商用芯片。 复位 RST 9 在振荡器运行时，有两个机器周期（ 24 个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平， 51 芯片便循环复位。 复位后 P0－ P3 口均置 1 引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。 当复位脚由高电平变为低 图 35 常用复位电路图 电平时，芯 片为 ROM 的 00H 处开始运行程序。 常用的复位电路如图 28 所示。 输入输出引脚 (1) P0 端口 [] P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口，端口置 1（对端口写 1）时作高阻抗输入端。 作为输出口时能驱动 8 个TTL。 对内部 Flash 程序存储器编程时，接收指令字节。 校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。 在访问外部程序和外部数据存储器时， P0 口是分时转换的地址 (低 8 位 )/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。 如图 29 所示。 图 36 P0 口一位结构图 (2) P1 端口 [－ ] P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。 输出时可驱动 4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 对内部 Flash 程序存储器编程时，接收低 8 位地址信息。 如图 210 所示。 图 37 P1 口一位 (3) P2 端口 [－ ] P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。 输出时可驱动 4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 对内部 Flash 程序存储器编程时，接收高 8 位地址和控制信息。 在访问外部程序和 16 位外部数据存储器 10 时， P2 口送出高 8 位地址。 而在访问 8 位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。 (4) P3 端口 [－ ] P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。 输出时可驱动 4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 除此之外 P3 端口还用于一些专门功能。 如图211 所示。 图 38 P3 口一位结构图 P1－ 3 端口在做输入使用时，因内部有上接电阻，被外部拉低的引脚会输出一定的电流。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： P3 口管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控 制信号。 8051 单片机的内部高 128 个字节为专用寄存器区，其中 51 子系列有 21 个（ 52 子系列有 26 个）特殊功能寄存器（ SFR），它们离散的分布在这个区中，分别用于 CPU 并行口、串行口、中断系统、定时 /计数器等功能单元及控制和状态寄存器。 8051 系列单片机在物理上有四个存储空间：片内程序存储器空间和片外程序存储器空间，片内数据存储器空间和片外数据存储器空间。 8051 单片机内部有 256 字节的数据存储空间 RAM 和 4KB的程序存储器 ROM。 除此外还可以在片外扩展 RAM 和 ROM，并且各自有 64KB 的寻址空间。 64KB 的程序存储器 ROM 中，有 4KB 地址区对于片内 ROM 和片外 ROM 是公用的。 这 4KB 的地址为 0000HFFFH 而 1000HFFFFH 地址为外部 ROM 专用。 CPU 的控制器专门提供一个控制信 号 EA，用来区分内部 ROM 和外部 ROM 的公用地址区：当 EA 接高电平时，单片机从片内的 4KB 存储区取出指令，当指令地址超过 0FFFH 后，就自动地转向片外 ROM 取指令；当 EA 接低电平时 CPU 只从片外 ROM 取指令。 程序存储器的某些单元是保留给系统使用的： 0000H0002H 单元是所有执行程序的 11 入口地址，复位后， CPU 总是从 0000H 单元开始执行程序； 0003H002A 单元均匀地分为五段，用来做五个中断服务程序的入口。 数据存储器 RAM 也有 64KB 的寻址空间，在地址上与 ROM 重叠。 8051 通过不同的信号来选择 ROM 或 RAM；当从外部 ROM 取指令时用选通信号 PSEN ；当从外部 RAM读写数据时采用读写信号线 RD 或 WR来选通。 因此不会因地址重叠而出现混乱。 对于片内 RAM 的低 128 字节（ 00H7FH），还可以分为三个区。 第一个区从 00H1FH 安排了四组工作寄存器，每组占 8 个 RAM 字节，记为 R0R7。 在某一时刻 CPU 只能用其中一组寄存器，工作寄存器的选择是有 PSW 中的两位来决定。 第二个区域是可位寻址的区，占用 20H2FH 共 16 个字节（ 128 位），这个区域除了作一般的 RAM 区还可以进行位操作。 第三个区域就是一般的 RAM 区，地址为 30H7FH 共 80 个字节。 电路原理图及说明 单片机音乐电路原理图如图 24 所示； 图中单片机工作时钟为 20Hz，其中 P1 口为键盘接口， 为音频脉冲 的输出脚。 VS6G N D4G A IN85B Y P7G A IN11L M 3 8 6R4470R310KC310UC20 .1 U347UC92Spea k e rC40 .0 0 47 UV C CC63 0 p FC53 0 p FR S TC11 0 u F /1 6 VR28 .2 KV C CR X DT X DR S TX T 2X T 1P 3 . 2V C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 3 . 4P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 3 . 3P 1 . 3P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7L2L3L1L4L8L7L5L612345678161514131211109R1680V C C1 24X T A LG N DG N D1 2 3J1123456789P R 11 0 3 J123J2V C CR S TG N DX T 1X T 2G N DV C CKG N DP 3 . 2P 1 . 0P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7单片机音乐原理图P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T / V P D9R X D /P 3 . 010T X D /P 3 . 111I N T 0 /P 3 . 212I N T 1 P 3 .313T 0 /。