音樂盒設計硬件課程設計報告

1、-. z- - - .總結(jié)資料硬 件 開 發(fā) 技 術(shù) 報 告課題名稱音樂盒設計學 院工商學院專業(yè)班級計0841成 員王智慧 081842034王倩倩 081842033袁宗梅 081842052韋顏 081842035-PAGE . z目錄TOC o 1-5 h z u HYPERLINK l _Toc304919576 1 設計任務和要求 PAGEREF _Toc304919576 h 1 HYPERLINK l _Toc304919577 2 總體設計 PAGEREF _Toc304919577 h 1 HYPERLINK l _Toc304919578 3 硬件設計 PAGEREF _T

2、oc304919578 h 2HYPERLINK l _Toc3049195793.1 硬件電路 PAGEREF _Toc304919579 h 2HYPERLINK l _Toc3049195803.2 原理說明 PAGEREF _Toc304919580 h 2 HYPERLINK l _Toc304919581 4 軟件設計 PAGEREF _Toc304919581 h 3 HYPERLINK l _Toc304919582 5 仿真、安裝和調(diào)試 PAGEREF _Toc304919582 h 3 HYPERLINK l _Toc304919583 6 收獲與體會 PAGEREF _T

3、oc304919583 h 4 HYPERLINK l _Toc304919584 6.1 元件清單 PAGEREF _Toc304919584 h 5 HYPERLINK l _Toc304919585 6.2 總電路圖 PAGEREF _Toc304919585 h 6 HYPERLINK l _Toc304919586 6.3 音樂程序 PAGEREF _Toc304919586 h 6 HYPERLINK l _Toc304919587 參考文獻 PAGEREF _Toc304919587 h 9-. z1設計任務和要求(1)利用I/O口產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出不同的音調(diào)，

4、從而演樂曲(存兩首樂曲)。(2直接當前播放的歌曲。(3)可通過功能鍵選擇各個歌曲2總體設計(1)要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出*一音頻的周期(1/音頻),然后將此周期除以2,即為半周期的時間,利用定時器計時這個半周期時間,每當計時到后就將輸出脈沖的I/O反相,然后重復計時此半周期時間再對I/O口反相,就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖(2)利用8051的部定時器使其工作在計數(shù)器模式MODE1下,改變記數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法。例如頻率為523HZ,其周期T=1/523=1912微秒,因此只要令計數(shù)器定時956/1=956在每記數(shù)9次時將I/O口反相,就可得到中音D0(523HZ)。記數(shù)脈

5、沖值與頻率的關(guān)系公式如下：N=Fi/2/Fr N：記數(shù)值Fi：部計時一次為1微秒故其頻率為1MHZFr；要產(chǎn)生的頻率(3)：起記數(shù)值的求法如下：T65536N65536Fi2Fr例如：設K65536，F(xiàn)1000000Fi1MHZ，求低音D0523HZ，高音的D01046HZ的記數(shù)值。T65536N65536Fi2Fr6553610000002Fr65536500000Fr低音D0的T6553650000026263627中音D0的T6553650000052364580低音D0的T655365000001047650593硬件設計3.1硬件電路本設計中用到89C51單片機，揚聲器。硬件電路原理

6、圖如圖1所示1最小系統(tǒng)單片機如圖1：本次設計使用單片機芯片AT89C51AT89C51的工作特性：含4KB的FLASH存儲器檫寫次數(shù)1000次； 含128字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O線；具有2個16位編程定時器 具有6個中斷源，5個中斷矢量，2級優(yōu)先權(quán)的中 斷構(gòu)造；具有1個全雙工的可編程串行通信接口；具有1個數(shù)據(jù)指針DPTR；具有可編程3級程序鎖定位；AT89C51的工作電源為510.2V且典型值為5V；AT89C51最高工作頻率為24MHZ；AT89C51的編程頻率為324MHZ，編程啟動電流和啟動電壓 分別為1mA、5或12V。 圖13.2 原理說明當鍵盤有鍵按下時，判斷鍵值，啟動

7、計數(shù)器T0，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅(qū)動蜂鳴器，放出樂曲。同時啟動定時器T1,顯示歌曲號。1硬件電路中用、分別接S1、S2作為上、下一曲的功能鍵2用P1.0-P1.6控制七段碼a,b,c,d,e,f。3用P2.0口控制喇叭。4電路為12MHZ晶振頻率工作，起振電路中C1,C2均為30pf。4軟件設計本程序可以實現(xiàn)課程設計的根本要求，并可以通過按鍵播放兩首歌曲，程序流程圖如下：開場初始化設置音節(jié)起始位置設置節(jié)拍間距讀取音階，音符播放歌曲節(jié)拍完畢音樂完畢5仿真、安裝和調(diào)試按照上面設計的電路在proteus軟件畫圖, 翻開單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)Keil,選擇89c51單片機,在其中編寫程序,運行生成一個后綴

8、名為he*的文件,然后將該文件下載到proteus中的AT89c51單片機中進展仿真,觀察實驗現(xiàn)象。仿真能實現(xiàn)播放音樂，按鍵選擇曲目，暫停，播放功能。仿真成功后，安裝好實驗板,然后將音樂程序下載到電路板,觀察結(jié)果。能實現(xiàn)播放音樂，按鍵換曲等功能。程序調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決的方法：1 有時會出現(xiàn)程序一點錯誤也沒有，但就是不能正常運行的現(xiàn)象，最后我們發(fā)現(xiàn)是因為程序中有的指令書寫得不規(guī)導致的，例如有的RET返回指令一定要按正確格式書寫或在兩行指令間最好不要留空行。2 程序中的跳轉(zhuǎn)指令的運用很重要，為保險起見，都用LJMP,我們就遇到過跳轉(zhuǎn)指令用錯程序無常運行的現(xiàn)象。當用JNZ指令時，跳轉(zhuǎn)圍比擬少，這

9、時要用一個標號中轉(zhuǎn)。3 編程時要注意，在程序開場時，要寫入各定時器中斷的入口地址。4 編程過程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過長時容易變得很亂，不便于查找或更改。5 編程前要加流程圖，這樣會使思路清晰，例如數(shù)字音樂盒的設計思路完全可以按著MP3的工作方式列寫流程圖。6 LCD計時正常顯示的解決方法：a. 兩個定時器同時工作，存在中斷時序問題，剛開場時我們把定時器1設定在方式3，計250us，由于定時中斷過于頻繁，使CPU負載過大，導致音樂不能正常播放，時間不能正常顯示。解決方法：將定時器1設定在工作方式1，16位計數(shù)，計50ms,效果有很大改觀。但還有問題。b. 當音樂為全4拍起始時，此

10、時音樂節(jié)奏與定時器T1中斷頻率錯開，LCD顯示和音樂播放都會好一些。c. 另外，在歌曲中，當遇到一個音符發(fā)音為4拍，在編曲中為*CH，因時間較長，當定時器T1此時來中斷時，就會對歌曲播放產(chǎn)生影響，假設改為發(fā)音一拍，中斷對歌曲播放影響減弱，但音樂效果變差。改良方案：假設采用可以定時時間更長的單片機，可以防止所有問題。6收獲與體會(1)上學期學習單片機的課時不多，對單片機的硬件設計，軟件設計掌握的深度不夠，但通過此次課程設計，明顯的改善了，首先對于硬件電路的工作原理有了進一步的學習，同時有了一個提升；軟件方面，在程序的設計，程序的調(diào)試方面都有了很大的進步。(2) 在一個好的氣氛里才能踏下心來做東西

11、，在這一段時間里，寢室成員都認真對待這次課程設計，除了自己做好自己的課題外，在遇到不懂的地方互相討論，查閱資料，互助解決問題。另外在編程中出現(xiàn)問題時，一定要戒驕戒躁，腳踏實地，認真看書，仔細分析，仔細調(diào)試，就一定會發(fā)現(xiàn)錯誤。我們也是這么做的，這一點在這次的課程設計中十分重要。(3)通過這次課程設計，我體會到了成功的喜悅，聽著自己設計的程序下載到單片機中播放出音樂,心理非常自豪。這次的課程設計在一定程度上改變了我學習單片機這門課程的態(tài)度，我明白了一個人要想做好一件事，就必須具備自信心，耐心，還要有毅力，要膽大心細，要勇于嘗試，要手腦并用，最后才能交出一份令人滿意的答卷。6.1元件清單名稱數(shù)量個型

12、號備注電阻6排阻R*8(1個)1k(2個),5.5k(1個),10k(1個),15(1個)數(shù)碼管17SEG-DIGITAL開關(guān)4BUTTON單片機1AT89C51三極管12N3906揚聲器1SPEAKER電源25V電容330pf(2個),10uf(1個)晶振1CRYSTAL6.2總電路圖6.3音樂程序ORG 0000H ;復位地址 LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)到主程序ORG 000BH ;T0中斷入口LJMP TIM0 ;跳轉(zhuǎn)到T0中斷效勞程序ORG 0030H ;主程序入口地址 MAIN:MOV TMOD,*01H ;寫入T0控制字, 16位定時方式MOV IE,*82H ;開中斷MOV 30

13、H,*00H ;取簡譜碼指針NE*T: MOV A,30H ;簡譜碼指針裝入AMOV DPTR,*TABLE ;從TABLE處取簡譜碼MOVC A,A+DPTRMOV R2,A ;取得的簡譜碼暫存于R2JZ END0 ;是否取到完畢碼00H.ANL A,*0FH ;不是，則取節(jié)拍碼MOV R5,A ;節(jié)拍碼存于R5MOV A,R2 ;將簡譜碼裝入ASWAP A ;高、低4位交換ANL A,*0FH ;取音符碼JNZ SING ;取得的音符碼是否為0.CLR TR0 ;是則不發(fā)音lJMP D1 ;跳轉(zhuǎn)到D1SING: DEC A ;取得的音符碼減1(不含0)MOV 22H,A ;存入22H單元R

14、L A ;乘2MOV DPTR,*TABLE1 ;到TABLE1中取相對的高位字節(jié)值MOVC A,A+DPTRMOV TH0,A ;取得的高位字節(jié)裝入TH0和21H單元MOV 21H,AMOV A,22H ;再裝入取得的音符碼 Rl A ;乘2INC A ;加1MOVC A,A+DPTR ;到TABLE1中取相對的低位字節(jié)值MOV TL0,A ;取得的高位字節(jié)裝入TL0和20H單元MOV 20H,ASETB TR0 ;啟動T0D1: LCALL DELAY ;根本單位時間1/4拍，延時187毫秒INC 30H ;取簡譜碼指針加1LJMP NE*T ;取下一個碼END0: CLR TR0 ;停頓

15、T0LJMP MAIN ;重復循環(huán);定時器T0中斷效勞程序：TIM0:PUSH ACC ;保護現(xiàn)場PUSH PSWMOV TL0,20H ;重設定時初值MOV TH0,21H CPL P1.0 ;P1.0引腳電平取反POP PSW ;恢復現(xiàn)場POP ACCRETI ;中斷返回;根本單位延時子程序：DELAY: MOV R7,*02H ;fosc=12MHz時延時187毫秒D2: MOV R4,*187D3: MOV R3,*248DJNZ R3,$DJNZ R4,D3DJNZ R7,D2DJNZ R5,DELAY ;決定節(jié)拍RET;音符對應的定時器初值表：TABLE1: DW 64260,64

16、400,64521,64580DW 64684,64777,64820,64898DW 64968,65030,65058,65110DW 65157,65178,65217;音符節(jié)拍表：TABLE: ;1DB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0B4H,0A4H,04HDB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0C4H,0B4H,04H;2DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4HDB 0B4H,0A4H,94HDB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4HDB 0C4H,0B4H,04H;3DB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0B4H,0A4H,04HDB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0C4H,0B4H,04H;4DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4HDB 0B4H,0A4H,94HDB 0