单片机 音乐盒毕业设计

1、摘要1 为了实现单片机控制音乐播放，此次毕业设计做出了尝试，即电子音乐盒的设计。本设计采用了通过单片机编写程序来控制蜂鸣器发声来实现歌曲的播放，能保持基本音调不变，流畅播放出歌曲。2 选用at89c51 单片机。音乐程序控制蜂鸣器发声部分,由p3.0口输出。3 彩灯部分。两个发光二极管能实现彩灯效果。一个是单色长亮彩灯，另一个是通过单片机定时系统控制的闪灯，由p3.4口输出。4 本设计虽然简单，但用到了了单片机的程序控制和定时的功能。虽然简单，但学到真知是关键，能够学以致用是最重要的。知识不论简单与复杂，能够学以所用已是做好。关键词：单片机， led, 音乐程序， 定时器。abstract1

2、in order to achieve single-chip microcomputer to control the playback of music, graduating from the design made an attempt, electronic music box design. this design adopts scm through program control buzzer to achieve songs, canto maintain the basic tone unchanged, smooth playback song.2 selection o

3、f at89c51 single chip microcomputer. the music program control buzzer sound, from the output port p3.0.part 3 lantern. the two light emitting diodes can achieve effects. a long light is monochromatic lights, another is through the single-chip timing control system of strobe lights.4 the design simpl

4、e, but used the microcomputer program control and timing function. although simple, but the truth is the key to learn, to learn in order to practise is the most important. knowledge of both simple and complex, can learn to use is good.key words: scm, led, music program, timer.目录摘要 2关键词2abstract2key

5、words2绪论31. 单片机芯片介绍41.1单片机芯片的管脚介绍41.2单片机芯片管脚的功能简介52 . 单片机简介 72.1单片机的概念和发展史82.2单片机的选择83 . 音乐盒的硬件电路图103.1单片机音乐盒的硬件电路图103.2复位电路114 .音乐盒的软件编程设计124.1歌曲编程134.2 定时器编程145. 论文总结156. 参考文献166 . 参考文献16绪论 音乐盒的起源，可以追溯到中世纪欧洲文艺复兴时期。当时为使教会的钟塔报时，而将大小的钟表机械装置，被称为可发出声音的组钟。音乐盒悠久的乐声，常常勾起人们对美好事物的回忆。300多年来，音乐盒最大的魅力就在于它能将抽象的

6、音乐凝结成具体的艺术品，回忆美好，追忆逝去岁月的最佳选择吧。 机械音乐盒的发展史可追溯至14 世纪初期所发明挂在教堂钟楼上的排钟,这种用发条装置来演奏的乐器能发出清脆如水晶般的乐声一度风靡荷兰，比利时和法国北部。1811 年以来瑞士曾经是这项技艺的中心它和瑞士钟表工业一样，两者相辅相成，一段时间名领风骚，称霸全球。音乐盒300 多年的产品发展同时也是人类文明300 多年发 展的历史鉴证。每个不同时期的音乐盒造型都能折射出当时不同的社会心态和文明发展现状，它也成了时代的一面镜子。现今音乐盒的制造延袭传统结合现代正日益成为人们或为了典藏一段岁月或为了收藏一份情感或出于对音乐的追求或对于旧时代的怀念

7、或为了居室的美化等等而得到众多品位人士的追求。音乐盒的分类。18 音30 音这些是代表音乐盒机芯的音数其实也就是机芯里面那一排钢条的数量钢条的数量越多也就是音数越高奏出来的音色就越丰富曲子也就是越好听同时曲子的播放时间也相应长一点。一般18 音的曲子为25 秒左右30 音的曲子为35 秒左右。50 音的差不多有60 秒。目前来说一般市面上卖的“爱丽丝”都是18 音的其次是30 音50 音。此次设计的目的就是运用单片机来设计一套控制系统来完成音乐播放的控制并设计一套硬件来进行音调播放的实际模拟从而有欣赏音乐的效果。1 .单片机at89c51 芯片介绍1.1单片机芯片的管脚介绍图 1.1 at89

8、c51 芯片图,管脚排列图它有40 个管脚，分成两排，每一排各有20 个脚，其中左下角标有箭头的为第1 脚然后按逆时针方向依次为第2 脚、第3 脚第40 脚。如图3.1 所示at89c51 是一个低功耗，高性能cmos 8 位单片机，片内含4k bytes isp(in-systemprogrammable)的可反复擦写1000 次的flash 只读程序存储器器件采用atmel 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准mcs-51 指令系统及80c51 引脚结构芯片内集成了通用8 位中央处理器和isp flash 存储单元功能强大的微型计算机的at89c51 可为许多嵌入式控制应用系统提供

9、高性价比的解决方案。at89c51 具有如下特点40 个引脚4k bytes flash 片内程序存储器128 bytes 的随机存取数据存储器ram口32 个外部双向输入/输出i/o5 个中断优先级2 层中断嵌套中断2 个16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口看门狗wdt电路片内时钟振荡器。管脚，vcc供电电压，gnd接地。p0 口为一个8 位漏级开路双向i/o 口每脚可吸收8ttl 门电流。当p1 口的管脚第一次写1 时被定义为高阻输入。p0 能够用于外部程序数据存储器它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash 编程时p0 口作为原码输入口当fiash 进行校验时p0 输出原

10、码此时p0 外部必须被拉高。1.2单片机的管脚功能简介p1 口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向i/o 口p1 口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1 口管脚写入1 后被内部上拉为高可用作输入p1 口被外部下拉为低电平时将输出电流这是由于内部上拉的缘故。在flash 编程和校验时p1 口作为第八位地址接收。p2 口为一个内部上拉电阻的8 位双向i/o 口p2 口缓冲器可接收输出4 个ttl 门电流当p2 口被写“1”时其管脚被内部上拉电阻拉高且作为输入。并因此作为输入时p2 口的管脚被外部拉低将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2 口当用于外部程序存储器或16 位地址外部数据存储器进行存取时

11、p2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时它利用内部上拉优势当对外部八位地址数据存储器进行读写时p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2 口在flash 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3 口管脚是8 个带内部上拉电阻的双向i/o 口可接收输出4 个ttl 门电流。当p3 口写入“1”后它们被内部上拉为高电平并用作输入。作为输入由于外部下拉为低电平p3 口将输出电流ill这是由于上拉的缘故。p3.0 rxd串行输入口p3.1 txd串行输出口p3.2 /int0外部中断0p3.3 /int1外部中断1p3.4 t0记时器0 外部输入p3.5 t1记时器1 外部输入p3.6 /wr外

12、部数据存储器写选通p3.7 /rd外部数据存储器读选通p3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。i/o 口作为输入口时有两种工作方式即所谓的读端口与读引脚读端口时实际上并不从外部读入数据而是把端口锁存器的内容读入到内部总线经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器cpu 将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作这是由硬件自动完成的不需要我们操心 然后再实行读引脚操作否则就可能读入出错。为什么看上面的图如果不对端口置1 端口锁存器原来的状态有可能为0q 端为0q为1 加到场效应管栅极的信号

13、为1 该场效应管就导通对地呈现低阻抗,此时即使引脚上输入的信号为1 也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1 信号读入后不一定是1 若先执行置1操作则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入由于在输入操作时还必须附加一个准备动作所以这类i/o 口被称为准双向口89c51 的p0/p1/p2/p3 口作为输入时都是准双向口接下来让我们再看另一个问题从图中可以看出这四个端口还有一个差别除了p1 口外p0,p2,p3 口都还有其他的功能rst 复位输入。当振荡器复位器件时要保持rst 脚两个机器周期的高电平时间。ale/prog当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存

14、地址的地位字节。在flash 编程期间此引脚用于输入编程脉冲。在平时ale 端以不变的频率周期输出正脉冲信号此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时将跳过一个ale 脉冲。如想禁止ale 的输出可在sfr8eh 地址上置0。此时 ale 只有在执行movxmovc 指令是ale 才起作用。另外该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale 禁止置位无效。psen外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间每个机器周期两次/psen 有效。但在访问外部数据存储器时这两次有效的/psen 信号将不出现。ea/vpp当

15、/ea 保持低电平时则在此期间外部程序存储器0000h-ffffh不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1 时/ea 将内部锁定为reset当/ea 端保持高电平时此间内部程序存储器。在flash 编程期间此引脚也用于施加12v 编程电vpp。xtal1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。xtal2口来自反向振荡器的输出。基于at89c51 的各种特性选用此型号比较合适。2. 单片机简介 2.1单片机的概念和发展史 单片机是一种集成在电路芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：cpu、内存、内部和外部总线系统，目前大部

16、分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音.像网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（microcontroller unit），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有cpu的专用处理器发展而来，最早的设计理念是通过将大量外围设备和cpu集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。intel的z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8位或4或的。其中最成功的是intel的8031，因为简单

17、可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了mcs51系列单片机系统。基于这一系统的单片机直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着intel i960系列特别是后来的arm系列的广泛 应用，30位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300mhz,性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高

18、端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的windowsc-51 系列单片机简介单片机系统是本监控系统的核心部分数据的处理以及对试验设备的控制都由其来完成。单片微型计算机single-chip microcomputer简称单片机。它是在一块芯片内集成了计算机的组成单元包括中央处理cpucentral processing unit、随机存储器ramrandom access memory、只读存储器romread only memory、定时器/

19、计数器以及i/oinput/output等主要的计算机部件。虽然单片机只是一个芯片但它具有微机系统的组成和功能特征可谓麻雀虽小五脏俱全。单片机经历了4 位单片机、8 位低档单片机、8 位高档单片机、16 位单片机等各个阶段现在正向高性能、高速度、高集成度、大容量多功能、低功耗、加强i/0 能力及结 .兼容的32 位和双cpu 方向发展。从mcs-48 单片机发展到如今的新一代单片机大致经历了三代。如以intel 位单片机为例这三代的划分大致如下一代以mcs-48 系列单片机为代表。其主要的技术特征是将cpu 和计算机外围电路集成到了一个芯片上在与通用cpu 分道扬镳、构成新型工业微控制器方面取

20、得了成功为单片机的进一步发展开辟了成功之路。第二代以mcs-51 系列的8051、8052 单片机为代表。mcs-51 系列8 位高档单片机是在总结mcs-48 系列单片机的基础上于80 年代初推出的新产品。第三代是intel 随后推出的mcs-96 系列单片机。与mcs-51 相比mcs-96 不但字长增加一倍而且在其他性能方面也有很大的提高特别是芯片内还增加了一个4 路或8 路的a/d 转换器使其具有a/d 转换功能。在这所有的系列中mcs-51 系列以它较高的性能和较合理的价格仍占据着很大的市场地位。2.2 单片机的选择单片机型号的选择是根据控制系统的目标、功能、可靠性、性价比、精度和速

21、度等来决定的。根据本课题的实际情况单片机型号的选择主要从以下两点考虑一是要有较强的抗干扰能力。二是要有较高的性价比。由于51 系列在我国使用最广且该系列的资料和能够兼容的外围芯片也比较多特别是atmel 公司2003 年推出新一代89c 系列单片机其典型产品at89c51 单片机与89c 系列单片机相比具有较高的性能价格比。故本系统采用atmel 公司生产的at89c51 单片机作为交通灯的核心部件该单片机是美国atmel公司生产的低电压、高性能coms8 位单片机片内含4kb 的可反复擦写的只读程序存储器eprom和128 字节的随机存取数据存储器ram片内置通用8 位中央处理器cpu和fl

22、ash 存储单元是80c51 的增强型并且指令完全兼容at89c51 新增加的功能由特殊功能寄存器完成相信日后它将更广泛地应用于工业控制、汽车控制、智能仪器仪表及电机控制等应用领域。3 单片机音乐盒的硬件电路图3.1 单片机音乐盒的硬件电路图 intel公司继1976推出mcs-51系列高档8位单片机后，又于1980年推出了mcs-51系列高档八位单片机。至今20年51系列单片机经久不衰，并得到了极其广泛的应用。如80c51,87c51,89c51.其中以89c51应用最为广泛。 89c51单片机是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperomfalsh programmable an

23、d erasable read only memory）的低电压、高性能cmos8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的89c51是一种高效微控制器，89c单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其中89c51有更丰富的硬件资源，并且低功耗，高性89c51=80c31+373+2732.所以89c51得到了更广泛的应用。随着科技的发展，单片机应用于工业生产，应用于大型机器，其中以其体

24、积小，功能齐全，价格低廉，应用在电子产品生产上最为广泛。下面我来以单片机音乐盒的制作和控制设计为题开始今天的论文，见证单片机在电子产品上的应用。三、 硬件系统原理图：硬件系统原理图如下页图：1） 单片机：选择at89c51,由于at89c51是一个低电压，高性能cmos8位单片机，内含4k bytes的可反复擦鞋的制度程序存储器（perom）和128bytes的随机存取数据存储器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs51指令系统，片内置通用8位中央处理器和flash存储单元，内置功能强大的微型计算机at89c51提供了高性价比的解决方案。其内部有足够本

25、系统对存储器的要求，不用外扩。2） 输出控制：此部分的放大电路简单容易实现。主要采用了一个小功率pnp型硅管9012，利用“分压偏置式工作点稳定直流通路”，达到了对静态工作点的稳定。分压电阻分别选择1k和5.5k。嗡宁器一端接+5v电压，一端接晶体管的发射极。由p3.0 输出预定的方波，加到晶体管进行放大， 再输出到蜂鸣器，很好的实现了频率、声音的转换。3.2复位电路：复位是由外部的复位电路来实现的。4 音乐盒的软件编程设计4.1祝你生日快乐歌曲程序编程设计#include sbit speaker=p12; unsigned char timer0h,timer0l,time; /生日歌co

26、de unsigned char sszymmh=5,1,1, 5,1,1, 6,1,2, 5,1,2, 1,2,2, 7,1,4, 5,1,1, 5,1,1, 6,1,2, 5,1,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,1,1, 5,1,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,2, 7,1,2, 6,1,2, 4,2,1, 4,2,1, 3,2,2, 1,2,2, 2,2,2, 1,2,4; / 音阶频率表 高八位code unsigned char freqh= 0xf2,0xf3,0xf5,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8, 0xf9,0xf9,0xfa,0xfa,0xfb,0x

27、fb,0xfc,0xfc, /1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xfc,0xfd,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xff, ; / 音阶频率表 低八位code unsigned char freql= 0x42, 0xc1,0x17, 0xb6,0xd0, 0xd1,0xb6, 0x21,0xe1,0x8c,0xd8,0x68,0xe9,0x5b,0x8f, /1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xee,0x44, 0x6b,0xb4,0xf4,0x2d, 0x47,0x77, 0xa2,0xb6,0xda,0x

28、fa,0x16, ;void delay(unsigned char t) unsigned char t1; unsigned long t2; for(t1=0;t1t;t1+) for(t2=0;t28000;t2+) ; tr0=0; void t0int() interrupt 1 tr0=0; speaker=!speaker; th0=timer0h; tl0=timer0l; tr0=1; void song() th0=timer0h; tl0=timer0l; tr0=1; delay(time); void main(void) unsigned char k,i; tmod=1; /置ct0定时工作方式1 ea=1; et0=1;/ie=0x82 /cpu开中断,ct0开中断 while(1) i=0; while(i75) /音乐数组长度 ，唱完从头再来 k=sszymmhi+7*sszymmhi+1-1; timer0h=freqhk; timer0l=freqlk; time=sszymmhi+2;待添加的隐藏文字内容3 i=i+3; song(); 4.2定时系统程