电子发声设计实验

《单片机应用与仿真训练》设计报告模拟电子琴发声控制系统专业：电气工程与自动化摘要本次课程设计的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个简单的电子琴并可实现音乐的连续播放。

以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有12个按键和扬声器。

定时器按设置的定时参数产生中断，由于定时参数不同，就会发出不同频率的脉冲，不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出不同音调。

本简易电子琴的设计可实现的功能如下：程序中预存了4首音乐：《同一首歌》、《两只蝴蝶》、《祝你快乐》、《Time to say goodbye》并通过一个独立键盘可以实现对四首音乐的“下一曲”控制。

3*4矩阵键盘中的7个按键分别对应着7个不同的音符，另外3个分为高、中、低音的控制，当按下某一按键，会发出相应的音调。

按下按键时，扬声器会发出声音，松开按键后，扬声器停止发声，按键的时间越长，发声时间越久。

连续按下不同的按键，可以实现乐曲的演奏。

此外还有一“模式”按键，负责在电子琴和音乐播放器两种不同模式下的切换。

目录1 概述 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 41.1 音乐产生原理---------------------------------------------------------------------------- 41.2 结构框图 ---------------------------------------------------------------------------------- 42 系统总体方案及硬件设计 -------------------------------------------------------------------- 52.1 总体方案 ---------------------------------------------------------------------------------- 52.2 按键键盘 ---------------------------------------------------------------------------------- 52.3 蜂鸣器电路 ------------------------------------------------------------------------------- 52.4 数码管电路 ------------------------------------------------------------------------------- 62.5 最小系统 ---------------------------------------------------------------------------------- 72.6 设计实现过程---------------------------------------------------------------------------- 73 软件设计------------------------------------------------------------------------------------------- 93.1 整体设计 ---------------------------------------------------------------------------------- 93.2 音乐设计 -------------------------------------------------------------------------------- 103.3 按键设计 -------------------------------------------------------------------------------- 113.4 显示设计 -------------------------------------------------------------------------------- 134 Proteus仿真 ------------------------------------------------------------------------------------ 145 课程设计体会 ---------------------------------------------------------------------------------- 15参考文献----------------------------------------------------------------------------------------- 15 附1：源程序代码----------------------------------------------------------------------------- 16 附2：系统原理图----------------------------------------------------------------------------- 261概述1.1音乐产生原理一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系正确即可。

一、实验目的1. 理解电子发声的基本原理。

2. 掌握电子振荡电路的搭建方法。

3. 学习电子发声装置的调试技巧。

4. 分析不同电子元件对发声效果的影响。

二、实验原理电子发声实验主要基于振荡电路的工作原理。

当电路中的电子元件（如电容、电感、电阻等）满足一定的条件时，电路中会产生周期性的电流和电压变化，从而产生声波。

本实验中，我们将搭建一个LC振荡电路，通过调节电感和电容的值来改变振荡频率，进而控制发声频率。

三、实验器材1. 信号发生器2. 振荡电路板3. 电容4. 电感5. 电阻6. 晶体管7. 扬声器8. 万用表9. 钳子10. 焊锡丝11. 焊台12. 实验桌四、实验步骤1. 搭建LC振荡电路：- 将电感L和电容C按照电路图连接在振荡电路板上。

- 搭建完成后，使用万用表检测电路的通断情况。

2. 调试电路：- 调节电感L和电容C的值，观察扬声器是否发声。

- 当扬声器发声时，记录此时的电容C和电感L的值。

3. 分析不同元件对发声效果的影响：- 更换不同容值的电容C，观察扬声器发声频率的变化。

- 更换不同电感的电感L，观察扬声器发声频率的变化。

- 分析不同电阻对电路稳定性和发声效果的影响。

4. 实验数据记录：- 记录不同电容C和电感L值下的扬声器发声频率。

- 记录不同电阻值下的电路稳定性和发声效果。

五、实验结果与分析1. 实验结果：- 当电容C为100nF，电感L为1μH时，扬声器发声频率约为1kHz。

- 当电容C为220nF，电感L为1μH时，扬声器发声频率约为500Hz。

- 当电容C为100nF，电感L为10μH时，扬声器发声频率约为100Hz。

2. 分析：- 根据振荡电路的公式，振荡频率f与电容C和电感L的值有关，即f=1/(2π√(LC))。

- 通过改变电容C和电感L的值，可以调节扬声器发声频率。

- 电阻值对电路稳定性和发声效果有一定影响，电阻值过小可能导致电路不稳定，电阻值过大可能导致发声效果变差。

第1篇一、实验目的1. 了解按键电路的工作原理。

2. 掌握蜂鸣器的工作原理及其控制方法。

3. 学习使用C语言进行嵌入式编程。

4. 培养动手实践能力和团队合作精神。

二、实验原理1. 按键电路：按键电路由按键、上拉电阻和下拉电阻组成。

当按键未被按下时，上拉电阻将输入端拉高；当按键被按下时，下拉电阻将输入端拉低。

2. 蜂鸣器电路：蜂鸣器是一种发声元件，其工作原理是利用电磁铁的磁力使振动膜片振动，从而产生声音。

蜂鸣器的控制主要通过改变输入信号的频率来实现。

3. 计数原理：通过按键输入信号，实现计数器的计数功能。

当按键被按下时，计数器加一；当按键被连续按下时，计数器的计数值随之增加。

三、实验器材1. 单片机开发板（如STC89C52）2. 按键3. 蜂鸣器4. 电阻5. 接线6. 电脑7. 调试软件（如Keil uVision）四、实验步骤1. 设计电路图：根据实验要求，设计按键、蜂鸣器和单片机的连接电路图。

2. 编写程序：使用C语言编写程序，实现按键计数和蜂鸣器控制功能。

3. 编译程序：将编写好的程序编译成机器码。

4. 烧录程序：将编译好的机器码烧录到单片机中。

5. 调试程序：通过调试软件对程序进行调试，确保程序正常运行。

6. 测试实验：将单片机连接到实验电路中，进行按键计数和蜂鸣器控制测试。

五、实验代码```cinclude <reg52.h>define uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit key = P3^2; // 按键连接到P3.2端口sbit buzzer = P1^0; // 蜂鸣器连接到P1.0端口uchar count = 0; // 计数器void delay(uint t) {uint i, j;for (i = 0; i < t; i++)for (j = 0; j < 127; j++);}void buzzer_on() {buzzer = 0; // 使蜂鸣器发声}void buzzer_off() {buzzer = 1; // 使蜂鸣器停止发声}void main() {while (1) {if (key == 0) { // 检测按键是否被按下delay(10); // 消抖if (key == 0) {count++; // 计数器加一buzzer_on(); // 使蜂鸣器发声delay(500); // 发声时间buzzer_off(); // 停止发声}}}}```六、实验结果与分析1. 当按键未被按下时，蜂鸣器不发声。

一、实验目的1. 了解蜂鸣器的工作原理及分类。

2. 掌握蜂鸣器模块的制作方法。

3. 学会使用蜂鸣器模块进行简单的声音控制。

二、实验原理蜂鸣器是一种电子音响器件，其工作原理是利用电流通过压电陶瓷片或电磁线圈产生振动，从而发出声音。

根据驱动方式，蜂鸣器可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。

1. 有源蜂鸣器：内部自带振荡电路，只需接通电源即可发声。

2. 无源蜂鸣器：需要外部电路提供方波信号驱动。

本实验采用有源蜂鸣器模块，其内部结构包括振荡电路、驱动电路、压电陶瓷片等。

三、实验器材1. 有源蜂鸣器模块2. 单片机（如Arduino）3. 杜邦线4. 电源5. 万用表6. 烧录器四、实验步骤1. 搭建电路：- 将蜂鸣器模块的VCC引脚连接到单片机的5V电源；- 将蜂鸣器模块的GND引脚连接到单片机的GND；- 将蜂鸣器模块的I/O引脚连接到单片机的数字输出引脚（如D8）。

2. 编写程序：- 使用单片机编程语言（如Arduino）编写程序，通过控制数字输出引脚的高低电平，控制蜂鸣器发声。

3. 烧录程序：- 将编写好的程序烧录到单片机中。

4. 测试：- 连接电源，观察蜂鸣器是否发声。

五、实验结果与分析1. 实验结果：- 成功搭建蜂鸣器模块电路；- 编写程序控制蜂鸣器发声；- 实现简单的音乐播放功能。

2. 分析：- 通过控制单片机数字输出引脚的高低电平，可以改变蜂鸣器的频率，从而控制音调；- 通过改变高低电平的持续时间，可以改变蜂鸣器的音量；- 可以通过编程实现多种声音效果，如音乐播放、报警等。

六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了蜂鸣器的工作原理及分类；2. 学会了蜂鸣器模块的制作方法；3. 掌握了使用蜂鸣器模块进行简单的声音控制。

七、拓展应用1. 将蜂鸣器模块应用于智能家居系统，实现门铃、报警等功能；2. 将蜂鸣器模块应用于机器人，实现语音提示、警报等功能；3. 将蜂鸣器模块应用于音乐创作，实现音效合成等功能。

单片机《蜂鸣器》实验报告单片机《蜂鸣器》实验报告一、实验目的本次实验旨在通过单片机的控制，实现对蜂鸣器的驱动和发声控制，进一步了解蜂鸣器的工作原理及应用。

二、实验原理蜂鸣器是一种电子发声器件，常用于发出警告、提示或声音信号。

其工作原理是利用电磁感应原理，在蜂鸣器线圈中通入电流时，会产生磁场，该磁场与蜂鸣器内部的一块磁铁产生相互作用力，使蜂鸣器内部的膜片发生振动，从而发出声音。

在本实验中，我们将通过单片机控制蜂鸣器的驱动信号，使其发出不同的声音，从而实现单片机对蜂鸣器的控制。

三、实验步骤1、准备实验器材：单片机开发板、蜂鸣器模块、杜邦线等。

2、将蜂鸣器模块连接至单片机开发板的某个数字引脚上。

3、通过单片机编程软件编写控制程序，实现对蜂鸣器的控制。

4、将编写好的程序下载到单片机开发板中，并进行调试。

5、通过单片机控制蜂鸣器发出不同的声音，观察其工作情况。

四、实验结果与分析1、实验结果通过本次实验，我们成功实现了单片机对蜂鸣器的控制，可以通过编写不同的程序，使蜂鸣器发出不同的声音。

以下是实验中蜂鸣器发出的声音及其对应的程序代码：(1) 发出“滴”的一声(2) 发出“嘟嘟”的警告声2、结果分析通过实验结果可以看出，通过单片机对蜂鸣器进行控制，可以实现发出不同声音的效果。

在第一个实验中，我们通过设置引脚的高低电平及延时时间，使蜂鸣器发出一声“滴”的声音。

在第二个实验中，我们通过一个无限循环，使蜂鸣器发出“嘟嘟”的警告声。

五、结论与展望通过本次实验，我们深入了解了蜂鸣器的工作原理及应用，并成功实现了单片机对蜂鸣器的控制。

实验结果表明，我们可以根据实际需要编写不同的程序，实现对蜂鸣器的灵活控制。

展望未来，我们可以进一步研究蜂鸣器的其他应用场景，例如在智能家居、机器人等领域中的应用。

我们也可以通过其他方式对蜂鸣器进行控制，例如通过传感器采集信号或者通过无线网络进行远程控制等。

计算机硬件技术基础8254定时器/计数器设计实验—电子发声设计航空航天 083614 孙诚骁 083605 李嘉骞一、实验目的学习用8254定时/计数器是扬声器发声的编程方法。

二、实验设备PC 微机一台、TD-PIT 实验系统一套。

三、实验内容根据实验提供的音乐频率表和时间表，编写程序控制8254，使其输出连接到扬声器上能发出相应的乐曲。

接线方法如下：四、实验所用芯片8254是Intel 公司生产的可编程间隔定时器。

它具有以下基本功能：（1）有3个独立的16位计数器；（2）每个计数器可接二进制或十进制（BCD ）计数；（3）每个计数器可编程工作于6种不同工作方式；（4）8254每个计数器允许的最高频率为10MHZ ；（5）8254有读回命令，除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容；（6）计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。

计数初值公式为n=f(clki)/f(outi),其中f(clki)是输入时钟脉冲的频率，f(outi)是输出波形的频率。

8254的工作方式如下述：（1）方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。

（2）方式1：硬件可重触发单稳方式。

（3）方式2：频率发生器方式。

（4）方式3：方波发生器。

（5）方式4：软件触发选通方式。

（6）方式5：硬件触发选通方式。

CLK0 CLK0五、实验说明及步骤一个音符对应一个频率，将对应一个音符频率的方波通到扬声器上，就可以发出这个音符的声音。

音符与频率对照关系见下表所示。

将一段乐曲的音符对应频率的方波依次送到扬声器，就可以发出这段乐曲的声音。

音符与频率对照表（单位：HZ）利用8254的方式三—“方波发生器”，将相应一种频率的计数初值写入计数器，就可以产生对应频率的方波。

计数初值的计算如下：计数初值=输入时钟÷输出频率例如输入时钟采用系统总线上CLK（1.04166MHZ），要得到800HZ的频率，计数初值即为104166/800.对于每一个音符的演奏时间，可以通过软件延时来处理。

电子发声实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子发声的基本原理，掌握声音产生、传播和接收的相关知识。

2. 学生能够描述不同电子器件在发声实验中的作用，如扬声器、麦克风等。

3. 学生能够解释声音的三个基本特征：音调、响度和音色，并了解它们在电子发声实验中的应用。

技能目标：1. 学生能够独立完成电子发声实验，包括搭建简单的电路，进行声音的录制与播放。

2. 学生能够运用所学知识，设计并实施简单的电子发声装置，锻炼动手操作能力。

3. 学生能够通过实验观察、数据分析，培养科学探究能力和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对电子发声产生兴趣，培养对科学技术的热爱和探究精神。

2. 学生在实验过程中，学会合作、分享，培养团队意识和沟通能力。

3. 学生能够关注声音在生活中的应用，认识到科技与生活的紧密联系，增强社会责任感。

本课程旨在通过电子发声实验，使学生在掌握相关知识和技能的同时，培养科学素养、团队协作能力和创新思维，激发学生对科学的兴趣和热情。

针对学生的年级特点，课程内容紧密联系课本，注重实践操作，让学生在动手实践中学习，提高学生的综合运用能力。

二、教学内容1. 声音基本原理：声音的产生、传播和接收过程，声音的特征（音调、响度、音色）。

- 教材章节：第一章第三节《声音的产生与传播》2. 电子器件介绍：扬声器、麦克风、放大器等电子器件的工作原理与应用。

- 教材章节：第二章第二节《电子器件及其应用》3. 电子发声实验：a) 电路搭建：学习基本电路知识，搭建简单的电子发声电路。

- 教材章节：第三章第一节《基本电路的搭建与应用》b) 声音录制与播放：使用电子设备进行声音的录制与播放，了解数字化声音处理。

- 教材章节：第四章第三节《声音的录制与播放》4. 创意电子发声装置设计：结合所学知识，设计并制作简单的创意发声装置。

- 教材章节：第五章《电子创新设计与实践》教学内容按照课程目标进行科学性和系统性的组织，教学大纲明确了教学内容的安排和进度。

单片机实验报告-蜂鸣器驱动实验5页
实验目的：了解蜂鸣器的基本原理和控制方法，熟悉单片机I/O口配置和使用。

实验器材：AT89C52单片机开发板、蜂鸣器、面包板、杜邦线、电源适配器。

实验原理：
蜂鸣器是一种能够发声的电子元件，在很多电子产品中都有广泛应用，比如：电子时钟、电子琴等。

蜂鸣器的基本原理是利用单片机产生一定频率的脉冲信号，通过输出端口将信号送到蜂鸣器上，使之发出相应频率的声音。

AT89C52单片机是一种高性能、低功耗的8位单片机，具有容易编程、易于学习的特点。

单片机通过I/O口输出脉冲信号来控制蜂鸣器的输出，从而实现发声。

实验步骤：
2.在开发板上选择一个I/O口，将其配置为输出端口。

3.编写程序，通过输出口控制蜂鸣器的发声。

4.将程序下载到开发板中，通过电源适配器供电。

5.观察蜂鸣器是否工作正常，听到蜂鸣声音。

实验代码：
实验结果：
经过实验，可以听到蜂鸣器发出的声音，证明程序运行正常，单片机成功驱动蜂鸣器。

项目六555叮咚双音门铃项目六 555叮咚双音门铃探亲访友，敲门是经常有的事，遗憾的是存在诸多不便：1、声音太小，往往听不见；太大，影响左邻右舍。

2、门响，不知是敲自家的门还是邻居的门，开门发现不是你的菜。

鉴于此，我们就通过学到的电子技术知识来解决这个问题——555叮咚双音门铃,门外装个按钮，门内装上555叮咚双音门铃和扬声器，有人来时按按钮就会发出“叮咚”声响，绝不会误判，既方便又经济实惠。

一、项目准备与要求1.1 项目准备1、555双音门铃套件，4.5V直流电源或干电池；2、5mm螺丝刀、镊子、斜口钳、烙铁、焊锡、导线、松香；3、万用表、示波器；4、锉刀3把；备用烙铁头、烙铁芯、30W电烙铁各3个；5、教师准备学生实训资料和器具，学生提前上网搜集、查阅资料。

1.2 项目要求1、项目功能要求：组装焊接叮咚双音门铃电路，按下复位按钮时，扬声器发出门铃的较高频率“叮”声，松开按钮，扬声器发出较低频率的“咚”声。

2、项目完成时间：12课时（两天）3、项目知识与技能要求：掌握555叮咚双音门铃电路的组成、工作原理。

了解斯密特触发器和NE555集成定时器的基本原理。

项目六555叮咚双音门铃理解延时电路、RS触发器的原理。

掌握根据电路图进行电路焊接、组装与调试。

掌握测量与故障排除。

二、项目分析2.1 555双音门铃电路与框图图1（b）555双音门铃电路详图图1（c）555双音门铃电路框图2.2 555时基电路内部结构及工作原理：555 时基电路是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，内部包括两个电压比较器，三个5K的等值串联电阻（所以叫555），一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。

成本低，性能可靠，电流最大为0.2A，广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子玩具、电子测量及自动控制等方面。

其只需外接少量阻容元件，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

555内部框图和外引脚排列分别如图2、3所示，图4是实物。