基于C51单片机矩阵键盘控制蜂鸣器的应用
学校代码 10126 学号科研创新训练论文
题目基于C51单片机的蜂鸣器和流水灯的
应用
院系内蒙古大学鄂尔多斯学院
专业名称自动化
年级 2013 级
学生姓名高乐
指导教师高乐奇
2015年06月20日
基于C51单片机的蜂鸣器和流水灯的应用
摘要
当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。本文介绍了单片机的发展及应用，和基于单片机的蜂鸣器和流水灯的知识及应用，还介绍了此次我所设计的课题。
关键词：C-51单片机，控制系统，流水灯，蜂鸣器，程序设计
The application of buzzer and flowing water light based on C51 MCU
Author:GaoLe
Tutor:GaoLeQi
Abstract
This age is a new technology emerge in endlessly era, in the electronic field especially automation intelligent control field, the traditional schism components or digital logic circuit, is composed of control system with unprecedented speed was replaced by micro-controller intelligent control system. SCM has small, strong function, low cost, etc, it can be said that wide application, intelligent control and automatic control core is the
micro-controller.This article introduces the MCU development and application,the knowledge and application of buzzer and flowing water light based on MCU,then introduces the task I have designed this time. Keyword:C51 micro-controller,control system,flowing water
light,buzzer ,programming
目录
第一章绪论
第二章概述
2. 1什么是单片机
2．2 单片机的发展
2．3 单片机的应用
第三章硬件
3．1 单片机流水灯电路原理图及工作原理3．2 单片机蜂鸣器电路原理图及工作原理3．3 STC-51单片机的硬件结构
第四章单片机应用系统的软件设计第五章结论
致谢
参考文献
附录
第一章绪论
在单片机的应用过程中，单片机只是应用系统的一个核心部件，为把单片机系统应用于不同的领域，只掌握单片机的基础知识是远远不够的，要想构成一个完善的应用系统，还要熟悉执行机构及硬件接口电路的应用特性，同时，还应该掌握系统的结构布局、印刷电路板的结构布局及软件的设计技巧这些书本上学不到的知识，因此为设计出完善的应用系统，必须在实际工作中勤于实践，逐步积累这方面的经验。
当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，介绍了其软件编程方法。电子技术课程设计是电子技术课程的实践性环节，是对所学的电子技术基本理论知识的综合运用。课程设计是根据某一课题技术指标或逻辑功能的要求，进行电路的独立设计，实验安装和调试，在实验板上进行电子产品的制作和写出实验总结报告。根据这次课程设计的内容和要求，我首先进行了整体方案的构思，通过在图书馆和上网查阅资料，并分析和比较，选取了一种简单而且可行性高的方案。此方案主要由延时电路、定时计数电路、主控电路、程序译码驱动电路等组成。通过查阅有关书籍、上网和综合已学机以及电子技术的知识，并考虑到电路的工作稳定性，设计成本低，电路简单，功耗低等因素，同时还留有余地用于电路的功能扩展，鉴于此选用了比较常见的元器件来构成各单元电路，选取所须的元件后，对各电路元件的参数进行了计算，然后进实验室进行电路的安装和调试。经过几天紧张的电路安装和调试，期间还进行了部分方案的的单片修改和改进，实现了课程设计的主要任务和具体要求。
第二章概述
2.1什么是单片机
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上.
2.2单片机的发展
单片机就是在一块硅片上集成了中央处理器CPU(Central Processing Unit)、随机存储器RAM(Random Access Memory)、只读存储器ROM(Read Only Memory)、中断系统、定时/计数器和多种I/O口（Input/Output Ports）的一个不带外部设备的微型计算机。它具有计算机的基本属性，所以可以称它为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，简称单片机。
1976年Intel公司推出了第一代8位单片机的代表产品----MCS-48系列单片机8048，它将CPU、串行口、定时器和128BRAM集成在一块芯片内，使用的是NMOS工艺。在MCS-48成功的刺激下，出现了第二代单片机产品。在第二代单片机中，IntelMCS-51进入中国市场最早，过渡到CMOS工艺的80C51要迟一些。1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表之一。
2.3 单片机的应用
在生产和生活的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的出现。单片机的应用有利于产品小型化、多功能化和智能化，而且抗干扰能力强，
可在各种恶劣的环境下可靠的工作，成本也较低。所以单片机的应用已极为广泛，它在工业自动化、工业测控、智能仪器仪表、家用电器、信息与通信、军事装备等方面都在发挥着“微电脑控制”的作用。较高档的单片机都有通信接口，因而为单片机在计算机网络与通信设备中的应用创造了很好的条件。在微波通信、短波通信、载波通信、光纤通信和程控交换等设备、仪器中都能找到单片机的应用，如通信系统中的监控、自适应控制系统，频率合成，声像处理，数字滤波，自动拨号无线电话网，自动呼叫应答设备及程控调度电话分机等。
第三章硬件
3．1 单片机流水灯电路原理图及工作原理
按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由AT89C51单片机、7407单片机、电阻、发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。其具体的电路原理图组成如下所示：
单片机流水灯的电路原理图
从原理图中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把
P1.0口的电平变为高电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为低电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很
短，我们在控制二极管灯亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。
3.2 单片机蜂鸣器电路原理图及工作原理
电磁式蜂鸣器的结构原理：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
3．3 STC-51单片机的硬件结构
89C51单片机主要特性：与MCS-51兼容 ;4K字节可编程闪烁存储器 ;全静态工作：0Hz-24Hz;三级程序存储器锁定 ;128*8位内部RAM;32可编程I/O 线 ;两个16位定时器/计数器 ;5个中断源 ;可编程串行通道 ;低功耗的闲置和掉电模式 ;片内振荡器和时钟电路
STC-51系列单片机的内部结构框图如下图所示:
从上图可知，它主要由8个部件通过片内总线连接而成。部件有中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行输入/输出口、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。
STC-51单片机的封装有两种形式，一种是双列直插式（DIP）封装的形式，另一种是方形封装形式。HMOS工艺的8051单片机采用40引脚的DIP封装，而CHMOS工艺的单片机除采用DIP封装外，还采用方形封装形式，其中4个NC为空引脚。采用40引脚DIP封装的8051单片机引脚排列如图1所示。8051单片机是高性能的单片机，由于受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有两种功能，我们用斜线加以区分。
单片机的管脚除了电源端Vcc、接地端Vss、复位端RST、晶振接入端的XTAL1、XTAL2及通用I/O口的P1.0-P1.7外，其于的管脚都是为现实系统扩展
而设置的。用这些管脚可构成单片机的三总线形式。它们分别是地址总线、数据总线和控制总线。
CPU由运算器、控制器和若干特殊功能寄存器（如累加器A、寄存器B、程序状态字寄存器PSW、数据指针寄存DPTR等）组成。运算器包括算术逻辑运算部件ALU、位处理器、累加器A、寄存器B、暂存寄存器几程序状态字寄存器PSW等。控制器是单片机的神经中枢，它是指挥控制部件。
所谓程序，就是为了完成某项工作将一系列指令有序的组合，而指令则是要求单片机执行某种操作的命令。指令分为操作码和地址码两个部分，操作码部分规定了单片机操作类型，而地址码部分一般是直接或间接地给出了参与操作的数据的存放地址，所以地址码也可以直接称之为操作数。
STC-51单片机存储器可分为五类，即片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、特殊功能存储器和片外数据存储器。STC-51单片机存储器的地址空间可分为3个，在访问这3个不同的地址空间时，采用不同形式的指令。STC-51单片机存储器结构有两个重要的特点：一是把数据存储器和程序存储器截然分开；二是存储器有内、外只分。
80C51单片机有四个8位的双向输入/输出端口，每个端口均可按字节输入、输出，也可按位进行输入、输出，一个端口占8个引脚，共占32个引脚。在每个端口中都包括有一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器。通常把四个端口笼统地表示为P0、P1、P2、P3。
第四章单片机应用系统的软件设计
软件设计是应用系统研制中工作量最大最重要也是最困难的任务，它可以分为两部分:一是用于管理单片机系统工作的监控管理程序；二是用于执行完成实际具体任务的功能程序。
而功能程序通常应包括数据采集和处理程序、控制算法实现程序、人机联系程序和数据管理程序。监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运转的程序，它的任务是：
1. 在系统投入运行的最初时刻，应对系统进行自检和初始化。当用户操作键盘时，必须对键盘操作进行解释，调用相应的功能模块，完成预定的任务，并通过显示等方式给出执行的结果，即完成处理键盘命令的任务。
2. 对于具有遥控通信接口的单片机系统，监控程序还应包括通信解释程序，即具有处理接口命令的功能。
3. 单片机系统在运行时也能被某些预定的条件触发而完成规定的操作，这类条件中有定时信号、外部触发信号等，监控程序也应考虑处理条件触发并完成显示的功能。
其中本人所设计的程序要求为让蜂鸣器在第1秒响一下，第二秒响两下，第三秒响三下...直到最后响声连成一片听不出间隔，伴随着流水灯同蜂鸣器有节奏的一直闪烁，然后以此为循环继续下去，后续附录里给出了程序。
第五章结论
通过这次设计我主要了解了单片机控制流水灯和蜂鸣器的工作原理，使我认识到了单片机的重要性。在设计中，我们可以写出各种各样的程序，使实验现象看起来更加漂亮。在这次设计中，不但使我学到了许多理论上的知识，而且还提高了我的动手实践能力。撰写论文时首先要做的就是对资料的收集，它们主要来自于一些参考文献和元器件功能的介绍。下一步就是把资料组织成一篇具有逻辑的文章，从整个论文的撰写中，使我学会了对资料的组织能力。
致谢
在这大学两年的生活里,要谢谢学校以及老师们的教育培养，在老师的细心教导下，我学到了很多的知识。
这次设计能够完成离不开老师指教和同学的合作，首先我要感谢我们的指导老师—高乐奇老师，您能够在百忙之中给我指导，耐心解答我的疑难问题如果没有你的教导我是很难做出来这个设计的。比如电路的分析、元件的选购、调试等，都是离不开您的耐心的教导。
最后，我向所有关心过我，支持过我的老师，同学以及朋友表示由衷的感谢。解，这次设计使我受益匪浅。
参考文献
[1]徐煜明，韩雁.单片机原理及接口技术[M].北京：电子工业出版社，2005.1 .
[2]万光毅，严义，邢春香单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学
出版社，2006.4 .
[3]例说51单片机（C语言版）人民邮电出版社张义和等编著.
[4]单片机原理及接口技术清华大学出版社北京交通大学出版社梅丽凤等.
[5]51单片机应用从零开始清华大学社杨欣王玉凤刘湘黔编著.
[6]51单片机应用系统开发典型实例中国电力出版社戴佳等编著.
[7]51单片机应用实例详解清华大学出版社杨欣,王玉凤,刘湘黔编著.
附录一
源程序：
#include
sbit BEEP = P2^6;
sbit LED_1=P1^0;
unsigned char s,g;
void DelayUs2x(unsigned char t);
void DelayMs(unsigned char t);
void Init_Timer1(void);
void main (void)
{
Init_Timer1();
while (1)
{}
}
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
while(--t);
}
void DelayMs(unsigned char t)
{
while(t--)
{
DelayUs2x(245);
DelayUs2x(245);
}
}
void Init_Timer1(void)
{
TMOD |= 0x10;
TH1=0xB8;
TL1=0x00;
EA=1;
ET1=1;
TR1=1;
}
void Timer1_isr(void) interrupt 3
{
static unsigned int t;
TH1=0xB8;
TL1=0x00;
t++;
if(500==t)
{
t=0;
s++;
}
if(60==s)
{
s=0;
}
if(s++)
{
for(g=s;g>0;g--)
{
BEEP=0;
LED_1=0;
DelayMs(500/s);
BEEP=1;
LED_1=1;
DelayMs(500/s);
}
}
}
附录二
科研创新训练论文指导教师评阅意见
学生姓名高乐
专业
班级
自动化学
号
013512423
7
2班
（论文）题目基于C51单片机的蜂鸣器和流水灯的应用
指导教师高乐奇教师职称内蒙古大学额鄂尔多斯学院教师
科
研
创
新
训
练
论
文
评
语
评定成绩：
指导教师签名：
年月日
单片机控制LED及蜂鸣器课程设计报告
单片机设计报告 课程单片机课程设计 设计题目 LED灯及蜂鸣器 设计题目: 一、要求 1.了解LED显示流水灯的原理。 2.能够在LED上显示和控制蜂鸣器的工作。 3．熟悉掌握keil软件的使用。 二、分析 本设计使用AT89C52RC做为主控制模块，利用简单的外围电路来驱动LED蝴蝶。设计分为三个模块：单片机控制模块，输出显示模块和驱动模块，单片机控制模块以单片机为核心，以软件KEIL编程实现信号输出，以驱动LED及蜂鸣器为目的。 三、设计 1、硬件方面 （1）、LED驱动模块 图文显示有静态和动态两种方案，本设计中静动态都用到了。动态扫描的意思简单的说就是轮流点亮。具体就图案来说，把内部同行的发光管的阳极相连在一起，先送出对应行的发光管亮灭的数据并锁存，然后选通其它行使其燃亮相同的时间，然后熄灭。反复循环。 蜂鸣器的控制则是加入三极管接在VCC，单片机的第20引脚和负极上，以此来控制蜂鸣器的工作。 （2）、硬件设计 实验板上设计一个蝴蝶状的LED显示，可用于简单的图形图像。蝴蝶的图案是由74个LED绿灯、8个红灯、10个黄灯拼接而成。 其中绿灯直接接到正负极上，黄灯和红灯接到单片机的P2口，来控制其闪动。 2、软件编程（包括流程图、完整的汇编源程序及其注释） 1.电路图 本软件要求实现如下要求：外圈绿灯亮度明亮，红灯和黄灯都不停地闪动，蜂鸣器自动播放歌曲。 电路图如下：
2.主程序 本设计的系统软件能使系统LED各点亮度均匀，充足，可显示清晰图案，并且闪动。 系统主程序开始后，首先是对系统环境初始化，包括设置串口，中断和端口；然后闪动红黄灯，由于单片机没有停机指令，所以可以设置系统程序不断循环。 3.序代码如下： #include
单片机按键控制蜂鸣器发声程序(严选参考)
#include } } void Play_Song(uint8 i)//蜂鸣器发声函数 { uint8 Temp1,Temp2; uint8 Addr; Count = 0; //中断计数器清0 Addr = i *3; while(1) { Temp1 = SONG[Addr++]; if (Temp1 == 0xFF) //休止符 { TR0 = 0; Delay_xMs(100); } else if (Temp1 == 0x00) //歌曲结束符 { return; } else { Temp2 = SONG[Addr++]; TR0 = 1; while(1) { Speak = ~Speak; Delay_xMs(Temp1); if(Temp2 == Count) { Count = 0; break; } } } } } void keyscan (void)//按键切换声音函数 { if(key1==0) { delay(10); #include Count = 0; // 中断计数器清 0 Addr = i *3; while(1) { Temp1 = SONG[Addr++]; if (Temp1 == 0xFF) //休止符 { TR0 = 0; Delay_xMs(100); } else if (Temp1 == 0x00) //歌曲结束符 { return; } else { Temp2 = SONG[Addr++]; TR0 = 1; while(1) { Speak = ~Speak; Delay_xMs(Temp1); if(Temp2 == Count) { Count = 0; break; } } } } }void keyscan (void)// 按键切换声音函数{ if(key1==0) { delay(10); if(key1==0) { 课程设计-制作单片机的4X4矩阵键盘 目录 摘要.............................................. 错误!未定义书签。第一章硬件部分 (5) 第一节AT89C51 (5) 第二节4*4矩阵式键盘 (8) 第三节LED数码管 (11) 第四节硬件电路连接 (13) 第二章软件部分 (15) 第一节所用软件简介 (15) 第二节程序流程图 (18) 第三节程序 (20) 第三章仿真结果 (23) 心得体会 (26) 参考文献 (27) 第一章硬件部分 第一节AT89C51 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚如图所示 AT89C5 图1 AT89C51管脚 图 AT89C51其具有以下特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 特性概述: AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 接口，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。 实验三-利用蜂鸣器演奏音乐 一、实验目的 1.了解BlueSkyC51单片机实验板中蜂鸣器的硬件电路 2.学会利用蜂鸣器实现音乐的演奏 3.掌握蜂鸣器实现音乐演奏的编程 二、实验硬件设计及电路 1. BlueSkyC51单片机实验板 ` 2.单片机最小系统 。 3.蜂鸣器电路连接 三极管主要是做驱动用的。因为单片机的IO口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以 我们通过三极管放大驱动电流，从而可以让蜂鸣器发出声音，你要是输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音，当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以就不会发出声音。 三、实验原理 1.音调及节拍 用一个口，输出方波，这个方波输入进蜂鸣器就会产生声音，通过控制方波的频率、时间，就能产生简单的音乐。一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，因此单片机奏乐只需控制音调和节拍。 （1）音调的确定 音调是由频率来确定的。通过单片机的定时器定时中断，将单片机上对应蜂鸣器的I/O 口来回取反，从而让蜂鸣器发出不同频率的声音。只需将定时器给以不同的定时值就可实现。通过延时，即可发出所需要的频率。 … （2）节拍的确定 一拍的时长大约为400—500ms,每个音符的时长通过节拍来计算。详细见程序代码。 2.软件设计相关 （1）头文件 #include<> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long sbit beep=P1^4; 译实验相关问题 ; (1)实际发音颤音重 解决方法为修改蜂鸣器的驱动频率. (2)实际节奏过快或者过慢 调整延时 四、C51程序代码（部分来源于网络） #include<> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long ~ sbit beep=P1^4; //蜂鸣器与口连接 uchar th0_f; //中断装载T0高8位 uchar tl0_f; //T0低8位 uchar code freq[36*2]={ //音阶码表 0xf7,0xd8, //440hz , 1 //0 0xf8,0x50, //466hz , 1# //1 单片机控制蜂鸣器20年月日 目录 绪论 (1) 1、硬件设计 (2) 1.1 总体设计图 (2) 1.2 简易结构框图 (2) 1.3各部分硬件设计及功能 (3) 1.3.1 蜂鸣器发声电路：（如图1.3.1） (3) 1.3.2 电源稳压电路： (4) 1.4 元件清单 (4) 2、软件设计 (5) 2.1设计思想 (5) 2.2 程序流程图 (5) 2.3 音调、节拍以及编码的确定方法 (6) 2.3.1音调的确定 (6) 2.3.2 节拍的确定 (8) 2.3.3 编码 (9) 3、电路仿真与分析 (10) 4、电路板焊接、调试 (11) 4.1 焊接 (11) 4.2 调试 (12) 5、讨论及进一步研究建议 (12) 6、心得 (12) 7、单片机音乐播放器程序实例(卡农) (13) 绪论 蜂鸣器播放音乐电路设计对于单片机初学者来说是一个简单易实现的课题。通过编写程序使单片机产生一定频率的方波信号，方波信号进入蜂鸣器便产生我们熟知的音调。 我们用定时/计数器使单片机产生方波，利用定时/计数器使输出管脚在一定周期内反复翻转，达到所需频率，而我们给定时/计数器的初始值就是我们的音符—半周期数据表，通过我们播放的音乐的乐谱，来对数据表进行调用。 我们用延时子程序来表示节拍，不同的节拍代表不同的延时。 完成此次设计之后完全可以进行扩展，例如增加按键以及LED灯光效果，制成一个简易的音乐盒，给人以视觉听觉等全方位的享受。 1、硬件设计1.1 总体设计图 1.2 简易结构框图 1.3各部分硬件设计及功能 1.3.1 蜂鸣器发声电路：（如图1.3.1） 图1.3.1 如图所示，蜂鸣器发声电路是播放音乐电路的主要执行电路，它由一个蜂鸣器，一个三极管和一个电位器组成。蜂鸣器负责发声，三极管将电流放大，而电位器则控制流过蜂鸣器电流的大小，来达到控制音量的目的。 单片机实验报告 信息处理实验 实验二矩阵键盘 专业：电气工程及其自动化 指导老师：高哲 组员：明洪开张鸿伟张谦赵智奇 学号：152703117 \152703115\152703118\152703114室温：18 ℃日期：2017 年10 月25日 矩阵键盘 一、实验内容 1、编写程序，做到在键盘上每按一个键(0－F)用数码管将该建对应的名字显示出来。按其它键没有结果。 二、实验目的 1、学习独立式按键的查询识别方法。 2、非编码矩阵键盘的行反转法识别方法。 3、掌握键盘接口的基本特点，了解独立键盘和矩阵键盘的应用方法。 4、掌握键盘接口的硬件设计方法，软件程序设计和贴士排错能力。 5、掌握利用Keil51软件对程序进行编译。 6、会根据实际功能，正确选择单片机功能接线，编制正确程序。对实验结果 能做出分析和解释，能写出符合规格的实验报告。 三、实验原理 1、MCS51系列单片机的P0～P3口作为输入端口使用时必须先向端口写入“1”。 2、用查询方式检测按键时，要加入延时(通常采用软件延时10～20mS)以消除抖动。 3、识别键的闭合，通常采用行扫描法和行反转法。行扫描法是使键盘上某一行线为低电平，而其余行接高电平，然 后读取列值，如读列值中某位为低电平，表明有键按下，否则扫描下一行，直到扫完所有行。 行反转法识别闭合键时，要将行线接一并行口，先让它工作在输出方式，将列线也接到一个并行口，先让它工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口在各行线上全部送低电平，然后读入列线值，如此时有某键被按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序对两个并行端口进行方式设置，使行线工作于输入方式，列线工作于输出方式，并将刚才读得的列线值从列线所接的并行端口输出，再读取行线上输入值，那么，在闭合键所在行线上的值必定为0。这样，当一个键被接下时，必定可以读得一对唯一的行线值和列线值。 由于51单片机的并口能够动态地改变输入输出方式，因此，矩阵键盘采用行反转法识别最为简便。 行反转法识别按键的过程是：首先，将4个行线作为输出，将其全部置0，4个列线作为输入，将其全部置1，也就是向P1口写入0xF0；假如此时没有人按键，从P1口读出的值应仍为0xF0；假如此时1、4、7、0四个键中有一个键被按下，则P1.6被拉低，从P1口读出的值为0xB0；为了确定是这四个键中哪一个被按下，可将刚才从P1口读出的数的低四位置1后再写入P1口，即将0xBF写入P1口，使P1.6为低，其余均为高，若此时被按下的键是“4”，则P1.1被拉低，从P1口读出的值为0xBE；这样，当只有一个键被按下时，每一个键只有唯一的反转码，事先为12个键的反转码建一个表，通过查表就可知道是哪个键被按下了。 /*----------------------------------------------- 名称：矩阵键盘依次输入控制使用行列逐级扫描 论坛：https://www.wendangku.net/doc/3915225160.html, 编写：shifang 日期：2009.5 修改：无 内容：如计算器输入数据形式相同从右至左使用行列扫描方法 ------------------------------------------------*/ #include 学校代码 10126 学号科研创新训练论文 题目基于C51单片机的蜂鸣器和流水灯的 应用 院系内蒙古大学鄂尔多斯学院 专业名称自动化 年级 2013 级 学生姓名高乐 指导教师高乐奇 2015年06月20日 基于C51单片机的蜂鸣器和流水灯的应用 摘要 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。本文介绍了单片机的发展及应用，和基于单片机的蜂鸣器和流水灯的知识及应用，还介绍了此次我所设计的课题。 关键词：C-51单片机，控制系统，流水灯，蜂鸣器，程序设计 The application of buzzer and flowing water light based on C51 MCU Author:GaoLe Tutor:GaoLeQi Abstract This age is a new technology emerge in endlessly era, in the electronic field especially automation intelligent control field, the traditional schism components or digital logic circuit, is composed of control system with unprecedented speed was replaced by micro-controller intelligent control system. SCM has small, strong function, low cost, etc, it can be said that wide application, intelligent control and automatic control core is the micro-controller.This article introduces the MCU development and application,the knowledge and application of buzzer and flowing water light based on MCU,then introduces the task I have designed this time. Keyword:C51 micro-controller,control system,flowing water light,buzzer ,programming 单片机控制蜂鸣器唱歌 的原理 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】 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。1）音调的确定 音调就是我们常说的音高。它是由频率来确定的！我们可以查出各个音符所对应的相 应的频率，那么现在就需要我们来用51来发出相应频率的声音！ 我们常采用的方法就是通过单片机的定时器定时中断，将单片机上对应蜂鸣器的I/O口来回取反，或者说来回清零，置位，从而让蜂鸣器发出声音，为了让单片机发出不同频率的声音，我们只需将定时器予置不同的定时值就可实现。那么怎样确定一个频率所对应的定时器的定时值呢？ 以标准音高A 为例： A 的频率f = 440 Hz, 其对应的周期为：T = 1/ f = 1/440 =2272μs 那么，单片机上对应蜂鸣器的I/O 口来回取反的时间应为： t = T/2 = 2272/2 = 1136 μs ，也就是清零、置位在一个周期内完成. 这个时间t 也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。一般情况下，单片机奏乐时，其定时器为工作方式1，它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。设振荡器频率为f0 ，则定时器的予置初值由下式来确定： t = 12 * （TALL – THL）/ f0 式中TALL = 216= 65536,T HL为定时器待确定的计数初值。因此定时器的高低计数器的初值为： TH =THL/ 256 = ( TALL – t* f0/12) / 256 /*编译环境：Keil 7.50A c51 */ /*******************************************************/ /*********************************包含头文件********************************/ #include 单片机驱动蜂鸣器原理与设计下面是电磁式蜂鸣器的外形图片及结构图。。。 时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。 程序中改变单片机P3.7引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变P3.7输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小，这些我们都可以通过编程实验来验证。 二、蜂鸣器列子 下面我们举几个简单的单片机驱动蜂鸣器的编程和电路设计的列子。 1、简单的蜂鸣器实验程序：本程序通过在P3.7输出一个音频范围的方波，驱动实验板上的蜂鸣器发出蜂鸣声，其中DELAY延时子程序的作用是使输出的方波频率在人耳朵听觉能力之内的20KHZ以下，如果没有这个延时程序的话，输出的频率将大大超出人耳朵的听觉能力，我们将不能听到声音。更改延时常数，可以改变输出频率，也就可以调整蜂鸣器的音调。大家可以在实验中更改#228为其他值，听听蜂鸣器音调的改变。 ORG 0000H AJMP MAIN ;跳转到主程序 ORG 0030H MAIN: CPL P3.7 ;蜂鸣器驱动电平取反 LCALL DELAY ;延时 AJMP MAIN ;反复循环 DELAY:MOV R7,#228 ;延时子程序，更改该延时常数可以改变蜂鸣器发出的音调 DE1: DJNZ R7,DE1 RET END 2、倒车警示音实验程序：我们知道各种卡车、货柜车在倒车时候，会发出倒车的蜂鸣警示提示音，同时警示黄灯也同步闪烁，提醒后面的人或车辆注意。本实验例程就实现倒车警示功能，通过实验板上的蜂鸣器发出警示音，同时通过实验板上P1.2和P1.5上的两个黄色发光二极管来发出黄色警示灯。 ORG 0000H AJMP START ;跳转到初始化程序 ORG 0033H START: MOV SP,#60H ;SP初始化 MOV P3,#0FFH ;端口初始化 MAIN: ACALL SOUND ;蜂鸣器发声 ACALL YS500M ;延时 AJMP MAIN SOUND: MOV P1,#11011011B ;点亮2个警示黄色发光二极管 MOV R2,#200 ;响200个周期 SND1: CLR P3.7 ;输出低电平T1导通,蜂鸣器响 ACALL YS1ms ;延时 SETB P3.7 ;输出高电平T1截止，蜂鸣器不响 ACALL YS1ms ;延时 DJNZ R2,SND1 MOV P1,#0FFH ;熄灭黄色警示灯 RET 单片机驱动蜂鸣器原 理与程序 单片机驱动蜂鸣器原理与设计 作者:mcu110 来源:51hei 点击数:12159 更新时间：2007年08月01日【字体：大中小】 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，本文介绍如何用单片机驱动蜂鸣器，他广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话机等电子产品中作发声器件。 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 下面是电磁式蜂鸣器的外形图片及结构图。。。 电磁式蜂鸣器实物图：电磁式蜂鸣器结构示意图： 图 1 图 2 电磁式蜂鸣器内部构成： 1. 防水贴纸 2. 线轴 3. 线圈 4. 磁铁 5. 底座 6. 引脚 7. 外壳 8. 铁芯 9. 封胶 10. 小铁片 11. 振动膜 12. 电路板 一、电磁式蜂鸣器驱动原理 蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S51增强型单片机实验板通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器，原理图见下面图3： S51增强型单片机实验板蜂鸣器驱动原理图： 单片机课程设计报告(利用蜂鸣器播放音乐) 成绩 课程设计：电子设计 题目名称：音乐流水灯 姓名：戴锦超 学号：08123447 班级：信科12-3班 完成时间：2014年10月23日 1设计的任务 设计内容：动手焊接一个51单片机 设计目标：利用单片机上的蜂鸣器以及二极管实现音乐播放以及根据音乐的节奏而规律性闪亮的二极管。并且通过程序调节音乐节奏的快慢。 2 设计的过程 2.1 基本结构 1.STC89C52RC 在本次的试验中采用了STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期，工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机），工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz，用户应用程序空间为8K字节。 （STC89C52RC引脚图） STC89C52RC单片机的工作模式： （1）典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 （2）空闲模式：典型功耗2mA （3）正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA （4）唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 2.蜂鸣器及其工作原理： 蜂鸣器按其结构分主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。本实验采用的是电磁式蜂鸣器。 关于“世上只有妈妈好”的单片机音乐演奏程序 2009-11-22 21:45 单片机演奏一个音符，是通过引脚，周期性的输出一个特定频率的方波。 这就需要单片机，在半个周期内输出低电平、另外半个周期输出高电平，周而复始。 半个周期的时间是多长呢？众所周知，周期为频率的倒数，可以通过音符的频率计算出半周期。 演奏时，要根据音符频率的不同，把对应的、半个周期的定时时间初始值，送入定时器，再由定时器按时输出高低电平。 下面是个网上广泛流传的单片机音乐演奏程序，它可以循环的播放“世上只有妈妈好”这首乐曲。很多人都关心如何修改这个乐曲的内容，但是不知如何入手。做而论道对这个程序，给出说明，希望对大家有所帮助，以后大家自己就能够编写进去新的乐曲。 在这个程序中，有两个数据表，其中存放了事先算好的、各种音符频率所对应的、半周期的定时时间初始值。 有了这些数据，单片机就可以演奏从低音、中音、高音和超高音，四个八度共28个音符。 演奏乐曲时，就根据音符的不同数值，从半周期数据表中找到定时时间初始值，送入定时器即可控制发音的音调。 比如把表中的0xF2和0x42送到定时器，定时器按照这个初始值来产生中断，输出的方波，人们听起来，这就是低音1。 乐曲的数据，也要写个数据表，程序中以 code unsigned char sszymmh[] 命名。这个表中每三个数字，说明了一个音符，它们分别代表： 第一个数字是音符的数值1234567之一，代表多来咪发...； 第二个数字是0123之一，代表低音、中音、高音、超高音； 第三个数字是时间长度，以半拍为单位。 乐曲数据表的结尾是三个0。 程序如下： #include /*风清云扬*/ # include } else if(temp0==0x0b) { switch (temp1) { case 0xe0: num=12;break; case 0xd0: num=11;break; case 0xb0: num=10;break; case 0x70: num=9;break; default:num=0;break; } } else if(temp0==0x07) { switch (temp1) { case 0xe0: num=16;break; case 0xd0: num=15;break; case 0xb0: num=14;break; case 0x70: num=13;break; default:num=0;break; } } } } return num; } void main() { char num; while(1) { num=key_scan(); P2=num/10; P3=num%10; } } 单片机开发报告 院系：电子工程学院 专业：自动化 班级：自动化1401 学号：8 姓名：越 指导老师：星光 2018年01 月04 日 一.系统任务 按键控制蜂鸣器发声 二．电路原理图 三．程序设计容 “叮咚”电子门铃实验程序：常见的家用电子门铃在有客人来访时候，如果按压门铃按钮时，室会发出“叮咚”声音，本实验程序模拟电子门铃的发音，当我们按压实验板上的K1按钮时候，蜂鸣器发出“叮咚”音乐声，是一个比较实用的程序。 使用无源蜂鸣器输出7个基本音阶 声音是由物体振动所产生的。只是由于物体的材料以及振幅、频率不同，而产生不同的声音。声音的响度是由振幅决定的，而音调则是由频率决定的，那么我们只需要控制物体振动的频率，就可以发出固定 的声调。 五．汇编程序 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH INC 20H ;中断服务,中断计数器加1 MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H 12M晶振，形成10毫秒中断 RETI ORG 001BH LJMP INTT1 ;跳转到T1中断服务程序START: MOV DPTR,#00H ;初始化程序 MOV A,#00H OBUF1 EQU 30H OBUF2 EQU 31H OBUF3 EQU 32H OBUF4 EQU 33H FLAGB BIT 00H STOPB BIT 01H MOV SP,#50H MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H MOV TMOD,#21H MOV TH1,#09H MOV TL1,#09H MOV IE,#8AH AJMP LOOP LOOP: JNB P3.2,MUSIC0 JNB P3.1,MAIN AJMP LOOP MAIN: JB P3.1,MAIN ;检测p3.1按钮 LCALL YS10M ;延时去抖动 JB P3.1,MAIN SETB TR1 ;按钮有效 MOV OBUF1,#00H MOV OBUF2,#00H MOV OBUF3,#00H MOV OBUF4,#00H CLR FLAGB CLR STOPB 1、设计原理 (1)如图14.2所示，用单片机的并行口P3连接4×4矩阵键盘，并以单片机的P3.0-P3.3各管脚作输入线，以单片机的P3.4-P3.7各管脚作输出线，在数码管上显示每个按键“0-F”的序号。 (2)键盘中对应按键的序号排列如图14.1所示。 2、参考电路 图14.2 4×4矩阵式键盘识别电路原理图 3、电路硬件说明 (1)在“单片机系统”区域中，把单片机的P3.0-P3.7端口通过8联拨动拨码开关JP3连接到“4×4行列式键盘”区域中的M1-M4，N1-N4端口上。 (2)在“单片机系统”区域中，把单片机的P0.0-P0.7端口连接到“静态数码显示模块”区域中的任何一个a-h端口上;要求：P0.0对应着a，P0.1对应着b，……，P0.7对应着h。 4、程序设计内容 (1)4×4矩阵键盘识别处理。 (2)每个按键都有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。键盘的一端(列线)通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么?还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地;另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。 5、程序流程图(如图14.3所示) 6、汇编源程序 ;;;;;;;;;;定义单元;;;;;;;;;; COUNT EQU 30H ;;;;;;;;;;入口地址;;;;;;;;;; ORG 0000H LJMP START ORG 0003H RETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI ;;;;;;;;;;主程序入口;;;;;;;;;; ORG 0100H START: LCALL CHUSHIHUA LCALL PANDUAN LCALL XIANSHI LJMP START ;;;;;;;;;;初始化程序;;;;;;;;;; 课程设计：嵌入式系统应用 题目名称：利用蜂鸣器实现音乐播放功能 姓名： 学号： 班级： 完成时间： 1设计的任务 设计内容：动手焊接一个51单片机 设计目标：利用单片机上的蜂鸣器实现音乐播放功能 2 设计的过程 2.1 基本结构 1.STC89C52RC 在本次的试验中采用了STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期，工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～ 2.0V（3V单片机），工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz， 实际工作频率可达48MHz，用户应用程序空间为8K字节。 （STC89C52RC引脚图） STC89C52RC单片机的工作模式： （1）典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序（2）空闲模式：典型功耗2mA （3）正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA （4）唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 2.蜂鸣器及其工作原理： 蜂鸣器按其结构分主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 本实验采用的是电磁式蜂鸣器。 蜂鸣器按其是否带有信号源又分为有源和无源两种类型。有源蜂鸣器只需要在其供电端加上额定直流电压，其内部的震荡器就可以产生固定频率的信号，驱动蜂鸣器发出声音。无源蜂鸣器可以理解成与喇叭一样，需要在其供电端上加上高低不断变化的电信号才可以驱动发出声音。 本实验采用的是有源蜂鸣器。 （蜂鸣器与单片机连接电路图） 2.2 软件设计过程 1.蜂鸣器发声原理 本实验由于采用有源蜂鸣器，只需将引脚端口P3^4清零，蜂鸣器即可发声；P3^4置位，蜂鸣器停止发声。采用置1置0的方法只 能使蜂鸣器发声或停止发声，想要使蜂鸣器发出声音，必须对蜂鸣 器发出声音的音频和节拍进行控制。单片机按键控制蜂鸣器发声程序
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