51單片機(jī)串口通信及電子音響

1、項(xiàng)目一： 電子音響1.1實(shí)訓(xùn)目的了解計(jì)算機(jī)發(fā)出不同音調(diào)聲音的編程方法。1.2實(shí)訓(xùn)內(nèi)容編寫單片機(jī)程序組成樂譜，用I/O接口 P1.7口輸出，經(jīng)過功率放大控制喇叭演奏一首完整的歌曲。（歌曲自選）1.3編程提示 利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器可以產(chǎn)生不同周期（頻率）的脈沖信號(hào)，輸出的信號(hào)再經(jīng)過功率放大電路可以驅(qū)動(dòng)喇叭等電聲設(shè)備發(fā)出聲音。（1）要產(chǎn)生音頻信號(hào)，只要知道某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2即為半周期的時(shí)間，利用定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生半周期時(shí)間，計(jì)時(shí)到后反相輸出，重復(fù)此過程即得到此頻率的脈沖信號(hào)。（2）讓定時(shí)器工作在定時(shí)方式，改變定時(shí)時(shí)間常數(shù)TH0及TL0，以產(chǎn)生不同的頻率。（3）把整首歌曲的樂

2、譜信息存儲(chǔ)在單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中一段連續(xù)的區(qū)域。每個(gè)音符使用一個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高四位代表音符的高低，低四為代表音符的節(jié)拍。演奏時(shí)連續(xù)讀取音符數(shù)據(jù)，在程序中分析處理后輸出相應(yīng)的脈沖信號(hào)。1.4實(shí)訓(xùn)電路386J2P1.780329VIN10SPEAKER386421+圖1-11.5實(shí)訓(xùn)步驟 實(shí)驗(yàn)連線：把P1.7用導(dǎo)線連至VIN插孔上，打開音頻驅(qū)動(dòng)單元的按鈕開關(guān)。編寫并運(yùn)行程序，驗(yàn)證歌曲演奏效果。附件：音樂播放器軟件設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)音樂相關(guān)知識(shí)在設(shè)計(jì)之前，我們還需要了解一些音樂的相關(guān)知識(shí)。在人類還沒有產(chǎn)生語(yǔ)言時(shí)，就知道利用聲音的高低、強(qiáng)弱等來(lái)表達(dá)自己的思想和感情。聲帶、琴弦等物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲波，聲波通過空

3、氣傳播進(jìn)入人耳，人們就聽到了聲音。聲音有噪音和樂音之分，振動(dòng)有規(guī)律的聲音是樂音，如人聲帶發(fā)出的歌聲、由琴弦發(fā)出的琴音等。音樂中所用的聲音主要是樂音。樂音聽起來(lái)有的高，有的低，這就叫音高。音高是由發(fā)音物體振動(dòng)頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低。比如，女人唱歌時(shí)聲帶振動(dòng)頻率高，男人唱歌時(shí)聲帶振動(dòng)頻率低，所以男聲比女聲低。音樂中所用樂音的范圍從每秒鐘振動(dòng)16次的最低音到每秒鐘振動(dòng)4186次的最高音，大約97個(gè)。現(xiàn)在最大的鋼琴可以奏出其中的88個(gè)音，是音樂范圍最大的樂器。人唱歌時(shí)因受生理限制，所能唱出的樂音僅是樂音范圍中的一小部分。不同音高的樂音是用C、D、E、F、G、A、B來(lái)表示的，這

4、7個(gè)字母就是樂音的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，即唱成簡(jiǎn)譜的1、2、3、4、5、6、7，相當(dāng)于漢字“多來(lái)米發(fā)梭拉西”的讀音，這是唱曲時(shí)樂音的發(fā)音，所以叫唱名。把C、D、E、F、G、A、B這一組音的距離分成12個(gè)等份，每一個(gè)等份叫一個(gè)“半音”。兩個(gè)音之間的距離有兩個(gè)“半音”的，就叫“全音”。在鋼琴等鍵盤樂器上，C-D、D-E、F-G、G-A、A-B兩音之間隔著一個(gè)黑鍵，它們之間的距離就是全音；E-F、B-C兩音之間沒有黑鍵相隔，它們之間的距離就是半音。通俗地說(shuō)，那些唱成1、2、3、4、5、6、7的音叫自然音，那些在它們的左上角加上#號(hào)（如#4、#1）或者b號(hào)（如

5、b7、b3）的叫變化音。#叫升記號(hào)，表示把音在原來(lái)的基礎(chǔ)上升高半音；b叫降記號(hào)，表示把音在原來(lái)的基礎(chǔ)上降低半音。音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短即時(shí)值，一般用拍數(shù)表示。休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同的頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂。在設(shè)計(jì)中我將音樂的簡(jiǎn)譜編成音符表和節(jié)拍表。所謂簡(jiǎn)譜，是指一種簡(jiǎn)易的記譜法。有字母簡(jiǎn)譜和數(shù)字簡(jiǎn)譜兩種。一般所稱的科譜，系指數(shù)字簡(jiǎn)譜。數(shù)字簡(jiǎn)譜以可動(dòng)唱名法為基礎(chǔ)，用1、2、3、4、5、6、7代表音階中的7個(gè)基本音級(jí)，讀音為do、re、mi、fa、sol、la、si，休止以O(shè)表示。每一個(gè)數(shù)字的時(shí)值名相當(dāng)于五

6、線譜的4分音符了解音樂的一些基本知識(shí)后可知，產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖，不同頻率的脈沖經(jīng)濾波放大電路驅(qū)動(dòng)喇叭，就會(huì)發(fā)出不同的音調(diào)。對(duì)于單片機(jī)而言，產(chǎn)生不同頻率的脈沖非常方便，可以利用它的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，工作模式1，設(shè)定計(jì)數(shù)值TH0和TL0，定時(shí)器按設(shè)置的定時(shí)參數(shù)產(chǎn)生中斷，這一次中斷發(fā)出脈沖低電平，下一次反轉(zhuǎn)發(fā)出脈沖高電平。因?yàn)槎〞r(shí)參數(shù)不同，所以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)。在此情況下，C調(diào)的各音符頻率與在12Mz的單片機(jī)下的計(jì)數(shù)值T的對(duì)照表4.1所示。T的值決定了TH0和TL0的值，其關(guān)系如下。TH0=T/256，TL0=T%256。表4.1 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)值T（12Mz單片機(jī)，T0工作模式1）

7、對(duì)照表音符頻率簡(jiǎn)譜碼（T值）音符頻率簡(jiǎn)譜碼（T值）低1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763731中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83164934#2RE#31163928中6LA88064968低3MI33064021#6LA#93264994低4FA34964103中7SI98865030#4FA#37064185高1DO104665058低5SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#6LA#46664463高3MI13186

8、5157低7LA49464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#148065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764684#5SO#166165235#2RE#62264732高6LA176065252中3MI65964777#6LA#186565268中4FA69864820高7SI197665283除了音符以外，節(jié)拍也是音樂的關(guān)鍵組成部分。節(jié)拍實(shí)際上就是音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果1/4拍的延時(shí)設(shè)為0.1秒，則1拍的延時(shí)是0.4秒。只要知道1/4拍的延時(shí)時(shí)間，其余的節(jié)拍延時(shí)時(shí)間就是它的倍數(shù)。表4.2所

9、示的為1/4節(jié)拍和1/8節(jié)拍的延時(shí)時(shí)間設(shè)定。表4.2 1/4節(jié)拍和1/8節(jié)拍的延時(shí)時(shí)間曲調(diào)值（1/4節(jié)拍）延時(shí)DELAY曲調(diào)值（1/8節(jié)拍）延時(shí)DELAY調(diào)4/4125ms調(diào)4/462ms調(diào)3/4187ms調(diào)3/4ms94ms調(diào)2/4250ms調(diào)2/4125ms 單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率脈沖信號(hào)的原理：1）要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的脈沖（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間，利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期的時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期的時(shí)間再對(duì)I/O反相，就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。2）利用8051的內(nèi)部定時(shí)器使其工作在計(jì)數(shù)器模式MODE1下

10、，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法如下： 例如，頻率為523Hz，其周期天/523 S=1912uS，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956uS/1us=956，在每計(jì)數(shù)956次時(shí)就將I/O反接，就可得到中音DO（532Hz）。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下：N=Fi/2/Fr （N：計(jì)數(shù)值，F(xiàn)i：內(nèi)部計(jì)時(shí)一次為1uS，故其頻率為1MHz，F(xiàn)r：要產(chǎn)生的頻率 ）3） 其計(jì)數(shù)值的求法如下：T=65536-N=65536-Fi/2/Fr計(jì)算舉例：設(shè)K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計(jì)數(shù)值。T=65536-

11、N=65536-Fi/2/Fr=65536-1000000/2/Fr=65536-500000/Fr低音DO的T=65536-500000/262=63627中音DO的T=65536-500000/523=64580高音DO的T=65536-500000/1047=650594） 每個(gè)音符使用1個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的節(jié)拍，下表為節(jié)拍碼的對(duì)照。但如果1拍為0.4秒，1/4拍是0.1秒，只要設(shè)定延遲時(shí)間就可求得節(jié)拍的時(shí)間。假設(shè)1/4節(jié)拍為1DELAY，則1拍應(yīng)為4DELAY，以此類推。所以只要求得1/4拍的DELAY時(shí)間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)， 5） 建立音樂的步驟

12、： 1、先把吧樂譜的音符找出，然后由上表建立T值表的順序。 2、把T值表建立在TABLE1，構(gòu)成發(fā)音符的計(jì)數(shù)值放在“TABLE”。3、簡(jiǎn)譜碼（音符）為高位，節(jié)拍為（節(jié)拍數(shù)）為低4位，音符節(jié)拍碼放在程序的“TABLE”處。1.6程序流程圖開始T0初始化并開中斷允放T0中斷裝入音符到T值到T0啟動(dòng)T0工作停止T0工作T0中斷入口重裝TH0,TL0初值P1.7取反中斷返回1.7程序設(shè)計(jì)源程序設(shè)計(jì)如下：org 0000h sjmp main org 000bh mov th0,r1 mov tl0,r0 cpl p1.7 retimain: mov tmod,#01h mov ie,#82h mov

13、dptr,#tabloop: clr a movc a,a+dptr mov r1,a inc dptr clr a movc a,a+dptr mov r0,a orl a,r1 jz next0 mov a,r0 anl a,r1 cjne a,#0ffh,next sjmp mainnext: mov th0,r1 mov tl0,r0 setb tr0 sjmp next1next0: clr tr0next1: clr a inc dptr movc a,a+dptr mov r2,aloop1: acall d200c djnz r2,loop1 inc dptr ajmp loo

14、pd200c: mov r3,#81hd200b: mov a,#0ffhd200a: dec a jnz d200a dec r3 cjne r3,#00h,d200b rettab: db 0feh,25h,04h,0feh,25h,02h db 0feh,25h,02h,0fdh,80h,04h db 0feh,84h,02h,0feh,84h,02h db 0feh,84h,04h,0feh,25h,04h db 0feh,25h,02h,0feh,84h,02h db 0feh,0c0h,04h,0feh,84h,02h db 0feh,98h,02h,0feh,84h,02h db

15、 0feh,57h,08h,00h,00h,04h db 0ffh,0ffh end 上面程序歌曲表為新年好的樂譜項(xiàng)目二:MCS-51串行口應(yīng)用實(shí)訓(xùn)雙機(jī)通信1.1實(shí)訓(xùn)目的掌握串行口工作方式的程序設(shè)計(jì)，掌握單片機(jī)通信程序編制方法。了解實(shí)現(xiàn)串行通信的硬環(huán)境,數(shù)據(jù)格式的協(xié)議,數(shù)據(jù)交換的協(xié)議。掌握雙機(jī)通信的原理和方法。1.2實(shí)訓(xùn)內(nèi)容利用MCS-51單片機(jī)串行口，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信。本實(shí)驗(yàn)將1號(hào)實(shí)驗(yàn)機(jī)鍵盤上鍵入的數(shù)字顯示到2號(hào)實(shí)驗(yàn)機(jī)的數(shù)碼管上。1.3實(shí)訓(xùn)電路1.4實(shí)訓(xùn)步驟實(shí)訓(xùn)連線用隨機(jī)所配的串行通信電纜把兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀RS232-9芯串行接口相連。PC環(huán)境1號(hào)機(jī)發(fā)送，2號(hào)機(jī)接收1號(hào)機(jī)：在與PC聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，編輯、調(diào)

16、試程序，然后編譯、連接、下載程序，退出系統(tǒng)，聯(lián)機(jī)狀態(tài)，釋放串口；在“P.”狀態(tài)下按F2功能鍵，使系統(tǒng)進(jìn)入串行口出借狀態(tài)，顯示“P.”，鍵入“EXEC”用連續(xù)方式運(yùn)行程序。2號(hào)機(jī)：在與PC聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，編輯、調(diào)試程序，然后編譯、連接、下載程序，退出系統(tǒng)聯(lián)機(jī)狀態(tài)，釋放串口；在“P.”狀態(tài)下按F2功能鍵，使系統(tǒng)進(jìn)入串行口出借狀態(tài)，顯示“P.”，鍵入“EXEC”用連續(xù)方式運(yùn)行程序。在1號(hào)機(jī)上輸入數(shù)字鍵通過串行口發(fā)送到2號(hào)機(jī)的LED顯示器上。同理亦可實(shí)現(xiàn)從2號(hào)機(jī)鍵盤輸入數(shù)字串行發(fā)送到1號(hào)機(jī)的LED顯示器上。觀察運(yùn)行結(jié)果以連續(xù)方式運(yùn)行程序，觀察LED顯示器數(shù)據(jù)收發(fā)是否正常。1.5編程提示由任務(wù)可知，對(duì)于一個(gè)

17、單片機(jī)系統(tǒng)而言，要求程序要完成的功能一是將本機(jī)的按鍵通過串口用異步通信的方式發(fā)送出去，二是對(duì)接收到另一單片機(jī)傳送到串口的數(shù)據(jù)，先保存下來(lái)，再送LED數(shù)碼管依次顯示出來(lái)。因此，程序?qū)榉秩齻€(gè)部分組成，其一是隨時(shí)掃描鍵盤，如果有鍵按下，則調(diào)用串口發(fā)送程序；其二是串口接收程序，只要有數(shù)據(jù)到了，就執(zhí)行數(shù)據(jù)接收程序，并把數(shù)據(jù)送到顯示數(shù)組里；其三是動(dòng)態(tài)顯示程序。為了完成這三個(gè)并行任務(wù)，最簡(jiǎn)單的方法采用中斷進(jìn)行任務(wù)分配，將串口接收程序使用串口中斷對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和接收，將動(dòng)態(tài)顯示程序使用定時(shí)中斷完成，而鍵盤掃描則采用主程序?qū)崟r(shí)檢測(cè)。1.6參考程序流程1.7程序代碼OUTBIT EQU 08002 ;數(shù)碼

18、管位控制口OUTSEG EQU 0800 ;數(shù)碼管段控制口IN EQU 0991 ;鍵盤讀入口HASRCV EQU 20H.0 ;接受標(biāo)志位LEDBUF EQU 40H ;顯示緩沖RECBUF EQU 50H ;接受緩沖 ORG 0000HLJMP STARTORG 0023H; 串口中斷入口LJMP SINLEDMAPDB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07HDB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDELAY:MOV R7，#0DELAYLOOP:DJNZ R7，DELAYLOOPDJNZ R6，DELAYLOOPRETDISPLAYLE

19、D:MOV R0，#LEDBUFMOV R1,#6MOV R2,#00100000BLOOP:MOV DPTR,#OUTBITMOV A,#0MOVX DPTR,AMOV A,R0MOV DPTR,#OUTBITMOV A,R2MOVX DPTR,AMOV R6,#1CALL DELAYMOV A,R2RR AMOV R2,AINC R0DJNZ R1,LOOPRETTESTKEY：MOV DPTR,#OUTBITMOV A,#0MOVX DPTR,AMOV DPTR,INMOVX A,DPTRCPL AANL A,#0FHRETKEYTABLE:DB 16H,15H,14H,0FFHDB 1

20、3H,12H,11H,10HDB 0DH,0CH,0BH,0AHDB 0EH,03H,06H,09HDB 0FH,02H,05H,08HDB 00H,01H,04H,07HGETKEY: MOV DPTR,#OUTBITMOV P2，DPHMOV R0，#LOWMOV R1，#00100000BMOV R2，#6KLOOP:MOV A,R1CPL AMOVX DPTR,ACPL ARR AMOV R1，AMOVX A,R0CPL AANL A,0FHJNZ GOON1DJNZ R2，KLOOPMOV R2，#0FFHSJMP WXITGOON1：MOV R1，AMOV A,R2DEC ARL ARL AMOV R2，AMOV A,R1MOV R1，LOOPCEXIT：MOV A,R2MOV DPTR,#KEYTABLEMOVC A,A+DPT