數(shù)字音樂(lè)盒的課程設(shè)計(jì)匯本

1、 PAGE20 / NUMPAGES22 數(shù)字音樂(lè)盒的設(shè)計(jì)摘 要傳統(tǒng)音樂(lè)盒，多是機(jī)械型的，體積笨重，發(fā)音單調(diào)，水、灰塵等外在因素，容易使內(nèi)部金屬發(fā)音條變形，從而造成發(fā)音跑調(diào)。另外，機(jī)械音樂(lè)盒放音時(shí)為了讓音色穩(wěn)定,必須放平不能動(dòng)搖，而且價(jià)格昂貴，不能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于AT89C51系列單片機(jī)的音樂(lè)盒。該音樂(lè)盒主要由按鍵電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、顯示電路以及蜂鳴器組成。使用四個(gè)按鍵控制音樂(lè)盒，其中兩個(gè)按鍵用來(lái)控制歌曲的播放、暫停，另兩個(gè)用來(lái)控制液晶上歌曲次序的變化，本音樂(lè)盒共有三首歌曲。播放歌曲時(shí)，相應(yīng)歌曲對(duì)應(yīng)相應(yīng)數(shù)碼管上歌曲次序及歌名的顯示。關(guān)鍵詞：AT89C51，蜂鳴器，LCD液

2、晶顯示，音樂(lè)盒目 錄 TOC o 1-3 h z u TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4846328321 緒論 PAGEREF _Toc484632832 h 1HYPERLINK l _Toc4846328331.1 課題描述 PAGEREF _Toc484632833 h 1HYPERLINK l _Toc4846328341.2 基本工作原理及框圖 PAGEREF _Toc484632834 h 1HYPERLINK l _Toc4846328352 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc484632835 h 1HYPERLINK l _To

3、c4846328362.1 AT89C51芯片 PAGEREF _Toc484632836 h 2HYPERLINK l _Toc4846328372.1.1 AT89C51的功能特性 PAGEREF _Toc484632837 h 2HYPERLINK l _Toc4846328382.1.2 AT89C51的主要性能參數(shù) PAGEREF _Toc484632838 h 2HYPERLINK l _Toc4846328392.2時(shí)鐘電路 PAGEREF _Toc484632839 h 3HYPERLINK l _Toc4846328402.3 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc4846328

4、40 h 3HYPERLINK l _Toc4846328412.4 按鍵電路 PAGEREF _Toc484632841 h 4HYPERLINK l _Toc4846328422.5 蜂鳴器電路 PAGEREF _Toc484632842 h 4HYPERLINK l _Toc4846328432.6 顯示電路 PAGEREF _Toc484632843 h 5HYPERLINK l _Toc4846328442.6.1 線段的顯示 PAGEREF _Toc484632844 h 5HYPERLINK l _Toc4846328452.6.2 字符的顯示 PAGEREF _Toc48463

5、2845 h 5HYPERLINK l _Toc4846328462.7 總體電路 PAGEREF _Toc484632846 h 6HYPERLINK l _Toc4846328473 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc484632847 h 7HYPERLINK l _Toc4846328483.1 程序主要流程 PAGEREF _Toc484632848 h 7HYPERLINK l _Toc4846328493.2 程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc484632849 h 8HYPERLINK l _Toc4846328504 系統(tǒng)軟件仿真 PAGEREF _Toc48463285

6、0 h 15HYPERLINK l _Toc484632851總 結(jié) PAGEREF _Toc484632851 h 18HYPERLINK l _Toc484632852致 謝 PAGEREF _Toc484632852 h 19HYPERLINK l _Toc484632853參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc484632853 h 201 緒論1.1 課題描述隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)視覺(jué)、聽覺(jué)方面的享受提出了越來(lái)越高的要求。小小的音樂(lè)盒可以給人們帶來(lái)美好的回憶，提高人們的精神文化享受。傳統(tǒng)的音樂(lè)盒大多數(shù)是機(jī)械型的，體積笨重，發(fā)音單調(diào)，不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)的音樂(lè)盒是以單片機(jī)為核心元

7、件的電子式音樂(lè)盒，體積小，重量輕，能演奏和旋音樂(lè)，功能多，使用方便，可以批量生產(chǎn)，具有一定的商業(yè)價(jià)值。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的數(shù)字音樂(lè)盒設(shè)計(jì),由單片機(jī)AT89C51芯片和LED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成的一個(gè)單片機(jī)電子數(shù)字音樂(lè)盒1。1.2 基本工作原理及框圖本次設(shè)計(jì)是一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的音樂(lè)盒，該音樂(lè)盒主要由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵電路、蜂鳴器以及顯示電路組成。使用其中兩個(gè)按鍵來(lái)控制播放和暫停另外兩個(gè)按鍵用來(lái)控制換曲。利在液晶上顯示曲目的更換，共三首音樂(lè)，蜂鳴器每播放一首歌時(shí)液晶上顯示相對(duì)應(yīng)的歌曲次序。系統(tǒng)組成框圖如圖1。AT89C51單片機(jī)LCD液晶顯示蜂鳴器時(shí)鐘電路復(fù)位電路按

8、鍵電路圖1基本工作原理框圖2相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)2.1AT89C51芯片圖2 AT89C51引腳圖2.1.1 AT89C51的功能特性AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。2.1.2 AT8

9、9C51的主要性能參數(shù)AT89C51主要性能參數(shù)如下：與MC51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式2.2時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路在單片機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘是保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢2。為達(dá)到振蕩周期是12MHZ的要求，這里要采用12MHZ的晶振，另外有兩個(gè)2

10、2PF的電容，晶振引腳分別連到XTAL1和XTAL2振蕩脈沖輸入引腳。時(shí)鐘電路如圖3。圖3時(shí)鐘電路2.3 復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要進(jìn)行復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。51系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位3。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。復(fù)位電路如圖4。圖4復(fù)位電路2.4 按鍵電路按鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就呈現(xiàn)高電平或低電平，如果高電平表示鍵斷開，低電平則

11、表示鍵閉合，通過(guò)對(duì)行線電平高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下與否。P1.0，P1.1，P1.4，P1.5作為控制按鍵，其中P1.0-P1.1掃描行，P1.4-P1.5掃描列；可通過(guò)功能鍵選擇樂(lè)曲、暫停、播放。按鍵電路如圖5。圖5 按鍵電路2.5 蜂鳴器電路電路中蜂鳴器是發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無(wú)源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式（直流/方波）等4。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，單片機(jī)的I/O口是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)的（但AVR可以驅(qū)動(dòng)小功率蜂鳴器），所以要利用 HYPERLINK baike.baidu./view

12、/1004244.htm t _blank 放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來(lái)放大電流就可以了。蜂鳴器由一個(gè)三極管，兩個(gè)電阻和一個(gè)二極管組成。蜂鳴器電路如圖6。圖6 蜂鳴器電路2.6 顯示電路2.6.1 線段的顯示點(diǎn)陣圖形式液晶由MN顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（

13、3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理5。2.6.2 字符的顯示用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯

14、示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可6。顯示電路如圖7。圖7 顯示電路2.7 總體電路總結(jié)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵電路、蜂鳴器以及顯示電路，把其放入一個(gè)電路。得到總體的電路?？傮w電路如圖8。圖8 總體電路圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 程序主要流程流程圖如圖9所示。圖9流程圖3.2 程序設(shè)計(jì)對(duì)音樂(lè)do re mi fa so la si分別編碼為17，重音do編為8，重音re編為9，停頓編為0。播放長(zhǎng)度以十六分音符為單位（在本程序中為165ms），一拍即四分音符等于4個(gè)十六分音符，編為4,其它的播放時(shí)間以此類推。音調(diào)作為編碼的高4位，而播放時(shí)間作為低4

15、位，如此音調(diào)和節(jié)拍就構(gòu)成了一個(gè)編碼。以0 xff作為曲譜的結(jié)束標(biāo)志7。舉例1：音調(diào)do,發(fā)音長(zhǎng)度為兩拍，即二分音符，將其編碼為0 x18。舉例2：音調(diào)re,發(fā)音長(zhǎng)度為半拍，即八分音符，將其編碼為0 x22歌曲播放的設(shè)計(jì)。先將歌曲的簡(jiǎn)譜進(jìn)行編碼，儲(chǔ)存在一個(gè)數(shù)據(jù)類型為unsigned char的數(shù)組中。程序從數(shù)組中取出1個(gè)數(shù)，然后分離出高4位得到音調(diào)，接著找出相應(yīng)的值賦給定時(shí)器0，使之定時(shí)操作蜂鳴器，得出相應(yīng)的音調(diào)；接著分離出該數(shù)的低4位，得到延時(shí)時(shí)間，接著調(diào)用軟件延時(shí)。程序：#include #include #define uchar unsigned char#define uint uns

16、igned intuchar m,n; uchar i,timecount=0,timesec=0,timemin=0,timecheck=0;char r0=2;sbit beepIO=P30;typedef unsigned char BYTE;typedef unsigned int WORD;typedef bit BOOL ; sbit rs= P20;sbit rw = P21;sbit ep = P22;sbit pausekey=P11;uchar k,q,f;uchar code dis1 =1 ji mo sha zhou; uchar code dis2 = 2 tong

17、 hua;uchar code dis3 =3 qian nian lian;uchar code T492=0,0,0 xF8,0 x8B,0 xF8,0 xF2,0 xF9,0 x5B,0 xF9,0 xB7,0 xFA,0 x14,0 xFA,0 x66,0 xFA,0 xB9,0 xFB,0 x03,0 xFB,0 x4A,0 xFB,0 x8F,0 xFB,0 xCF,0 xFC,0 x0B,0 xFC,0 x43,0 xFC,0 x78,0 xFC,0 xAB,0 xFC,0 xDB,0 xFD,0 x08,0 xFD,0 x33,0 xFD,0 x5B,0 xFD,0 x81,0

18、 xFD,0 xA5,0 xFD,0 xC7,0 xFD,0 xE7,0 xFE,0 x05,0 xFE,0 x21,0 xFE,0 x3C,0 xFE,0 x55,0 xFE,0 x6D,0 xFE,0 x84,0 xFE,0 x99,0 xFE,0 xAD,0 xFE,0 xC0,0 xFE,0 x02,0 xFE,0 xE3,0 xFE,0 xF3,0 xFF,0 x02,0 xFF,0 x10,0 xFF,0 x1D,0 xFF,0 x2A,0 xFF,0 x36,0 xFF,0 x42,0 xFF,0 x4C,0 xFF,0 x56,0 xFF,0 x60,0 xFF,0 x69,0

19、 xFF,0 x71,0 xFF,0 x79,0 xFF,0 x81;uchar code music12=0,4, 22,4,22,4,17,4,15,4,15,4,17,12,15,4,15,2,17,2,15,4,13,4,13,4,15,12,0,4,20,4,20,4,20,4,17,4,20,4,20,4,20,4,17,4,22,4,17,4,17,4,15,4,15,4,17,12,22,4,22,4,17,4,15,4,15,4,17,12,15,4,15,2,17,2,15,4,13,4,13,4,15,12,20,4,20,4,20,2,17,2,17,4,20,4,20

20、,4,20,2,17,2,17,2,17,2,24,4,20,4,20,2,17,2,17,4,20,4,22,12,17,4,22,4,25,4,25,4,17,4,22,4,25,8,24,4,22,2,24,2,22,4,20,4,15,4,17,12,15,4,15,4,15,4,10,4,15,4,17,4,20,8,17,4,24,4,24,4,20,4,15,4,17,12,17,4,22,4,25,4,25,4,17,4,22,4,25,8,29,4,27,2,29,2,27,4,25,4,25,4,27,12,29,4,29,2,27,4,25,4,27,6,27,2,25,

21、4,24,4,20,4,20,2,17,2,20,4,20,2,22,2,22,16,0 xFF,0 xFF;uchar code music22=0,4, 16,6,19,2,19,6,16,2,14,6,0,10,16,6,19,2,19,6,16,2,14,8,0,8,26,8,21,6,24,2,23,6,21,2,19,8,21,16,0,8,16,6,19,2,19,6,16,2,14,8,0,8,26,8,21,6,23,2,21,14,24,6,23,2,21,6,19,2,16,6,14,2,13,8,14,16,0,4,19,6,19,2,21,6,21,2,23,8,21

22、,4,0,4,19,6,19,2,16,6,19,2,16,8,14,6,0,4,19,6,19,2,21,6,21,2,23,8,21,4,0,4,19,6,19,2,16,6,19,2,16,8,14,6,0,4,26,16,21,4,26,4,21,4,26,16,21,4,26,16,0,4,16,8,16,8,14,8,16,8,21,4,26,4,21,4,26,4,0,8,16,8,16,8,14,8,16,8,21,4,26,4,21,4,26,4,0,8,19,8,19,6,21,2,16,8,0,8,19,6,21,2,19,6,21,2,16,8,0,8,21,8,26,

23、8,21,4,24,12,23,6,21,2,19,8,21,16,14,4,21,4,14,4,19,4,16,6,14,2,13,8,14,16,0 xFF,0 xFF;uchar code music32=0,4,27,4,19,4,19,4,27,4,26,4,26,2,27,2,24,8,22,4,17,4,24,4,22,4,19,16,15,4,12,4,12,4,15,4,17,8,19,8,26,6,26,2,26,4,24,4,24,4,19,4,19,8,27,4,19,4,19,4,27,4,26,4,26,2,27,2,24,6,24,2,22,4,17,4,24,4

24、,22,4,19,16,15,4,12,4,12,4,15,4,17,8,19,8,19,6,19,2,19,4,17,4,14,4,14,4,14,4,7,4,12,24,0 xFF,0 xFF;uchar timetable =00:00;void delay(uchar p) uchar i,j; for(;p0;p-) for(i=181;i0;i-) for(j=181;j0;j-);BOOL lcd_bz()BOOL result;rs = 0;rw = 1;ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result = (BOOL)(P0 & 0

25、x80);ep = 0;return result; void lcd_wcmd(BYTE cmd)while(lcd_bz();rs = 0;rw = 0;ep = 0;_nop_();_nop_();P0 = cmd;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0;void lcd_pos(BYTE pos)lcd_wcmd(pos | 0 x80);void lcd_wdat(BYTE dat)while(lcd_bz();rs = 1;rw = 0;ep = 0;P0 = dat

26、;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0; void lcd_init()lcd_wcmd(0 x38);delay(1);lcd_wcmd(0 x0c);delay(1);lcd_wcmd(0 x06);delay(1);lcd_wcmd(0 x01);delay(1); void pause() uchar i,j; for(i=150;i0;i-) for(j=150;j0;j-); void timecount_init() interrupt 3 TH1=(65535-

27、45872)/256; TL1=(65535-45872)%256; timecount+; if(timecount=20) timesec+;timecount=0;if(timesec=60)timesec=0;timemin+; void adfa() interrupt 0 timesec=0; timemin=0; r0+; delay(5); if(r011) r0=11; void adfii() interrupt 2 if(pausekey=0) beepIO=0; while(pausekey=0); while(pausekey=1); while(pausekey=0

28、); delay(8); else timesec=0; timemin=0; r0-; delay(5); if(r0=0) r0=1;void T0_int() interrupt 1 beepIO=!beepIO; TH0=Tm0; TL0=Tm1;void zhuanhuan()timetable3=timesec/10+0;timetable4=timesec%10+0;timetable2=:;timetable0=timemin/10+0;timetable1=timemin%10+0;void timedis()if(timecheck!=timesec)timecheck=t

29、imesec;zhuanhuan();lcd_pos(0 x49);lcd_wdat(timetable0);lcd_wdat(timetable1);lcd_wdat(timetable2);lcd_wdat(timetable3);lcd_wdat(timetable4);void main() uchar i=0,lcd_check=0; TMOD=0 x11; TH1=(65535-45872)/256; TL1=(65535-45872)%256; PX0=1; PX1=1; EX0=1; EX1=1; EA=1; ET0=1; ET1=1; TR1=1; pausekey=1; l

30、cd_init(); while(1) if(r0=0) delay(1);lcd_pos(0); i = 0; while(dis1i != 0) lcd_wdat(dis222i); i+; if(r0=1) timedis(); if(lcd_check!=r0)lcd_wcmd(0 x01); delay(1);lcd_check=r0;lcd_pos(0); i = 0; while(dis1i != 0) lcd_wdat(dis1i); i+; m=music1i0;n=music1i1; if(m=0 x00) TR0=0;delay(n);i+;/ else if(m=0 x

31、FF) TR0=0;delay(30);i=0;timesec=0;timemin=0;/ else if(m=music1i+10) TR0=1;delay(n);TR0=0;pause();i+; else TR0=1;delay(n);i+;if(r0=2) timedis(); if(lcd_check!=r0) lcd_wcmd(0 x01); delay(1); lcd_check=r0; lcd_pos(0); i = 0; while(dis2i != 0) lcd_wdat(dis2i); i+; m=music2i0;n=music2i1; if(m=0 x00) TR0=0;delay(n);i+;/ else if(m=0 xFF) TR0=0;delay(30);i=0;timesec=0;timemin=0;/ else if(m=music2i+10)