關(guān)于簡易音階發(fā)生器的報告.doc

湖北汽車工業(yè)學(xué)院實 習(xí) 報 告類別電子系統(tǒng)綜合實驗班號T783-4 專業(yè) 汽車電子學(xué)生姓名 楊冰學(xué)號 20070830418 指導(dǎo)教師（簽字）起止日期 2010年9月20日2010年12月26日 1、 課程目的1.學(xué)習(xí)PCB制圖軟件Altium Designer6.9的使用方法。2. 掌握一般電路設(shè)計的方法和基本思想。3. 學(xué)習(xí)焊接系統(tǒng)板。4. 學(xué)習(xí)電路調(diào)試，培養(yǎng)調(diào)試電路的能力。5. 學(xué)習(xí)STC12C5A08S2單片機的相應(yīng)知識并編寫相關(guān)程序，進一步加深軟件編程修養(yǎng)。二、課題要求1）產(chǎn)生C調(diào)八個音階的振蕩頻率：“1，2，3，4，5，6， 7，i”八個音階，由按鍵分別控制。音階的振蕩頻率和周期表2）按下對應(yīng)鍵從揚聲器發(fā)出相應(yīng)的音階，同時按下兩個數(shù)字鍵號時，只發(fā)出一個音階頻率信號。（3）模擬通道的頻寬為30Hz10kHz。（4）功率放大器的負(fù)載電阻RL=8歐，最大功率輸出Pomax0.5W、效率50%。（5）（擴展要求） 可以設(shè)置自動播放和手動彈奏兩種工作模式。自動播放時按下播放鍵，自動播出預(yù)存的音樂；手動彈奏模式時，按下音階鍵發(fā)出相應(yīng)的聲音。三、課題方案分析與比較音樂產(chǎn)生的方案有多種，現(xiàn)在分析兩種方案。1.方案分析方案一：該方案包括按鍵輸入、單片機控制、濾波器和功率放大器部分。系統(tǒng)框圖為：按鍵輸入單片機控制功率放大濾波器揚聲器 該方案中，頻率的產(chǎn)生由單片機產(chǎn)生，經(jīng)過濾波器濾除紋波得到比較干凈的波形，最后經(jīng)過功放放大供給揚聲器發(fā)聲。方案二：該方案包括按鍵控制、555定時電路、濾波器、功率放大和揚聲器部分。按鍵控制555定時電路功率放大濾波器系統(tǒng)框圖為：揚聲器 該方案中頻率的產(chǎn)生由硬件電路產(chǎn)生，經(jīng)過濾波器濾除紋波得到比較干凈的波形，最后經(jīng)過功放放大供給揚聲器發(fā)聲。2. 方案比較方案一：頻率產(chǎn)生簡單，并且頻率比較穩(wěn)定，得到的聲音悅耳動聽。但是單片機系統(tǒng)板的成本相對較高。方案二：硬件電路產(chǎn)生頻率由于電阻阻值飄動而不夠穩(wěn)定，但是成本較低。綜上，本系統(tǒng)選擇方案一。系統(tǒng)整體安排如下：1、 按下S1鍵發(fā)出1的聲音。2、 按下S2鍵發(fā)出2的聲音。3、 按下S3鍵發(fā)出3的聲音。4、 按下S4鍵發(fā)出4的聲音。5、 按下S5鍵發(fā)出5的聲音。6、 按下S6鍵發(fā)出6的聲音。7、 按下S7鍵發(fā)出7的聲音。8、 按下S8鍵發(fā)出的聲音。方案一的系統(tǒng)框圖為：琴鍵 電路放大電路P1.2P3.0|P3.7單片機時鐘電路復(fù)位電路4、 方案硬件電路設(shè)計1、電源部分設(shè)計電源是一個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，電源的穩(wěn)定性影響系統(tǒng)的整機性能。本系統(tǒng)的電源接口采用USB接口，方便使用。但是功率不大。加上指示燈是提示使用者電源的正常通斷性。電源電路圖：2、按鍵輸入電路設(shè)計51單片機I/O口默認(rèn)是高電平，所以設(shè)計時，按鍵是低電平有效。由于有8個音頻，所以需要8個按鍵。按鍵電路圖：3、功率放大電路設(shè)計功率放大電路是為了提高負(fù)載能力，以得到相應(yīng)的功率要求。功率放大電路的主要芯片是LM386。LM386內(nèi)部電路原理圖如上圖所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路. 第一級為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。LM386功放和濾波器電路：5、 系統(tǒng)軟件設(shè)計開始1. 程序流程圖裝載計算器初值定時器初始化有按鍵按下？ NO結(jié)束等待，發(fā)聲yes2. 音樂產(chǎn)生原理若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），再將此周期除以2，即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間，每當(dāng)計時終止后就將P1.2反相，然后重復(fù)計時再反相。就可在P1.2引腳上得到此頻率的脈沖。 利用AT89C51的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式（MODE1）下，改變計數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T1/5231912s，因此只要令計數(shù)器計時956s/1s956，每計數(shù)956次時將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。3. 程序代碼/定時程序代碼#includereg52.H#includeTimer.Hvoid timer0(unsigned int t0) /定時 TH0=(65536- t0)/256;TL0=(65536- t0)%256;TR0=1; dowhile(!TF0);TF0=0;TR0=0; /發(fā)聲程序代碼#include Speaker.H#include reg52.H#include Timer.Hunsigned char keys;unsigned int i;sbit speaker= P12 ;/音頻輸出sbit LED=P20; /數(shù)碼管控制口/uchar code tone=1760,1567,1396,1296,1175,1046,963,880 ;/初始值表unsigned char code Table= 0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80;/共陽極數(shù)碼管斷碼void speake() keys=P3; switch(keys) case 0x01: /DO for(i=0;i60;i+) speaker=speaker;/產(chǎn)生波形 timer0(1760); LED=0; /點亮數(shù)碼管 P0=Table0; LED=1; /關(guān)閉數(shù)碼管 break; case 0x02: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1567); LED=0; P0=Table1; LED=1; break; case 0x04: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1396); LED=0; P0=Table2; LED=1; break; case 0x08: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1296); LED=0; P0=Table3; LED=1; break; case 0x10: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1175); LED=0; P0=Table4; LED=1; break; case 0x20: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(1046); LED=0; P0=Table5; LED=1; break; case 0x40: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(963); LED=0; P0=Table6; LED=1; break; case 0x80: for(i=0;i60;i+) speaker=speaker; timer0(880); LED=0; P0=Table7; LED=1; break; default:break; /主函數(shù) /-/功能：簡易音節(jié)發(fā)生器/作者：楊冰 日期：2010/11/22/版本：1.2/單位：電院T783-4班/-/晶振：11.0592MHZ#include reg52.H#include Speaker.H void main( ) TMOD=0X01;/定時器0工作在方式1 P3=0XFF; while(1) speake();/發(fā)聲子函數(shù) 6、 測試、調(diào)試和小結(jié)將程序燒入芯片,調(diào)試成功后,可任意彈奏自己想要的旋律。本研究通過制作電子琴，將幾個模塊很好的融合起來，對使用單片機設(shè)計簡易電子琴進行了分析，并介紹了基于單片機電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂。說明一首音樂是許多不同的音階組成的