数字音乐盒的课程设计报告

1、-. z数字音乐盒的设计摘 要传统音乐盒，多是机械型的，体积笨重，发音单调，水、灰尘等外在因素，容易使部金属发音条变形，从而造成发音跑调。另外，机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必须放平不能动摇，而且价格昂贵，不能实现大批量生产。本设计是一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路、显示电路以及蜂鸣器组成。使用四个按键控制音乐盒，其中两个按键用来控制歌曲的播放、暂停，另两个用来控制液晶上歌曲次序的变化，本音乐盒共有三首歌曲。播放歌曲时，相应歌曲对应相应数码管上歌曲次序及歌名的显示。关键词：AT89C51，蜂鸣器，LCD液晶显示，音乐盒目 录 TOC o 1

2、-3 h z u TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4846328321 绪论 PAGEREF _Toc484632832 h 1HYPERLINK l _Toc4846328331.1 课题描述 PAGEREF _Toc484632833 h 1HYPERLINK l _Toc4846328341.2 根本工作原理及框图 PAGEREF _Toc484632834 h 1HYPERLINK l _Toc4846328352 相关芯片及硬件电路设计 PAGEREF _Toc484632835 h 1HYPERLINK l _Toc4846328362.1 AT89

3、C51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的主要性能参数 PAGEREF _Toc484632838 h 2HYPERLINK l _Toc4846328392.2时钟电路 PAGEREF _Toc484632839 h 3HYPERLINK l _Toc4846328402.3 复位电路 PAGEREF _Toc484632840 h 3HYPERLINK l

4、_Toc4846328412.4 按键电路 PAGEREF _Toc484632841 h 4HYPERLINK l _Toc4846328422.5 蜂鸣器电路 PAGEREF _Toc484632842 h 4HYPERLINK l _Toc4846328432.6 显示电路 PAGEREF _Toc484632843 h 5HYPERLINK l _Toc4846328442.6.1 线段的显示 PAGEREF _Toc484632844 h 5HYPERLINK l _Toc4846328452.6.2 字符的显示 PAGEREF _Toc484632845 h 5HYPERLINK

5、l _Toc4846328462.7 总体电路 PAGEREF _Toc484632846 h 6HYPERLINK l _Toc4846328473 系统软件设计 PAGEREF _Toc484632847 h 7HYPERLINK l _Toc4846328483.1 程序主要流程 PAGEREF _Toc484632848 h 7HYPERLINK l _Toc4846328493.2 程序设计 PAGEREF _Toc484632849 h 8HYPERLINK l _Toc4846328504 系统软件仿真 PAGEREF _Toc484632850 h 15HYPERLINK l

6、_Toc484632851总 结 PAGEREF _Toc484632851 h 18HYPERLINK l _Toc484632852致 PAGEREF _Toc484632852 h 19HYPERLINK l _Toc484632853参考文献 PAGEREF _Toc484632853 h 20-. z1 绪论1.1 课题描述随着人类社会的开展，人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受。传统的音乐盒大多数是机械型的，体积笨重，发音单调，不能实现批量生产。本文设计的音乐盒是以单片机为核心元件的电子式音乐盒，体积小，重量轻

7、，能演奏和旋音乐，功能多，使用方便，可以批量生产，具有一定的商业价值。本设计是基于单片机的数字音乐盒设计,由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子数字音乐盒1。1.2 根本工作原理及框图本次设计是一个基于AT89C51单片机的音乐盒，该音乐盒主要由时钟电路、复位电路、按键电路、蜂鸣器以及显示电路组成。使用其中两个按键来控制播放和暂停另外两个按键用来控制换曲。利在液晶上显示曲目的更换，共三首音乐，蜂鸣器每播放一首歌时液晶上显示相对应的歌曲次序。系统组成框图如图1。AT89C51单片机LCD液晶显示蜂鸣器时钟电路复位电路按键电路图1根本工作原理框图2相关

8、芯片及硬件电路设计2.1AT89C51芯片图2 AT89C51引脚图2.1.1 AT89C51的功能特性AT89C51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节部RAM，32个I/O口线，两个十六位定时/计数器，一个5向量两级中断构造，一个全双工串行通信口，片振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停顿CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停顿工作并制止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。2.1.2 AT89C51的主要性能参数AT89C51主

9、要性能参数如下：与MC51产品指令系统完全兼容K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保存时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式2.2时钟电路时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的根底。在一个单片机应用系统中，时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢2。为到达振荡周期是12MHZ的要求，这里要采用12MHZ的晶振，另外有两个22PF的电容，晶振引脚分别连到*TAL1

10、和*TAL2振荡脉冲输入引脚。时钟电路如图3。图3时钟电路2.3 复位电路单片机在启动时都需要进展复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开场工作。51系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位3。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。复位电路如图4。图4复位电路2.4 按键电路按键的闭合与否，反映在行线输出电压上就呈现高电平或低电平，如果高电平表示键断开，低电平则表示键闭合，通过对行线电平上下状态的检测，

11、便可确认按键按下与否。P1.0，P1.1，P1.4，P1.5作为控制按键，其中P1.0-P1.1扫描行，P1.4-P1.5扫描列；可通过功能键选择乐曲、暂停、播放。按键电路如图5。图5 按键电路2.5 蜂鸣器电路电路中蜂鸣器是发声元件，在其两端施加直流电压有源蜂鸣器或者方波无源蜂鸣器就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式直流/方波等4。由于蜂鸣器的工作电流一般比拟大，单片机的I/O口是无法直接驱动的但AVR可以驱动小功率蜂鸣器，所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。蜂鸣器由一个三极管，两个电阻和一个二极管组成。蜂鸣器电路如图6。

12、图6 蜂鸣器电路2.6 显示电路 线段的显示点阵图形式液晶由MN显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的容决定，当000H=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当3FFH=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当000H=FFH，001H=00H，002H=00H，00EH=00H，00FH=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和

13、8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的根本原理5。 字符的显示用LCD显示一个字符时比拟复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，要找到和显示屏幕上*几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为1，其它的为0，为1的点亮，为0的不亮。这样一来就组成*个字符。但由于带字符发生器的控制器来说，显示字符就比拟简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开场显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可6。显示电路如图7。图7 显示电路2.7 总体电路总结时钟电路、复位电路、按键电路、蜂鸣器以及显示电路，把其放入一个电路。得到总体的电路。总体

14、电路如图8。图8 总体电路图3系统软件设计3.1 程序主要流程流程图如图9所示。图9流程图3.2 程序设计对音乐do re mi fa so la si分别编码为17，重音do编为8，重音re编为9，停顿编为0。播放长度以十六分音符为单位在本程序中为165ms，一拍即四分音符等于4个十六分音符，编为4,其它的播放时间以此类推。音调作为编码的高4位，而播放时间作为低4位，如此音调和节拍就构成了一个编码。以0*ff作为曲谱的完毕标志7。举例1：音调do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为0*18。举例2：音调re,发音长度为半拍，即八分音符，将其编码为0*22歌曲播放的设计。先将歌曲的简谱进展

15、编码，储存在一个数据类型为unsigned char的数组中。程序从数组中取出1个数，然后别离出高4位得到音调，接着找出相应的值赋给定时器0，使之定时操作蜂鸣器，得出相应的音调；接着别离出该数的低4位，得到延时时间，接着调用软件延时。程序：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar m,n; uchar i,timecount=0,timesec=0,timemin=0,timecheck=0;char r0=2;sbit beepIO=P30;typedef unsigned char

16、 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 hua;uchar code dis3 =3 qian nian lian;uchar code T492=0,0,0*F8,0*8B,0*F8,0*F2,0*F9,0*5B,0*F9,0*B7,0*FA,0*14,0*FA,0*66,

17、0*FA,0*B9,0*FB,0*03,0*FB,0*4A,0*FB,0*8F,0*FB,0*CF,0*FC,0*0B,0*FC,0*43,0*FC,0*78,0*FC,0*AB,0*FC,0*DB,0*FD,0*08,0*FD,0*33,0*FD,0*5B,0*FD,0*81,0*FD,0*A5,0*FD,0*C7,0*FD,0*E7,0*FE,0*05,0*FE,0*21,0*FE,0*3C,0*FE,0*55,0*FE,0*6D,0*FE,0*84,0*FE,0*99,0*FE,0*AD,0*FE,0*C0,0*FE,0*02,0*FE,0*E3,0*FE,0*F3,0*FF,0*02,

18、0*FF,0*10,0*FF,0*1D,0*FF,0*2A,0*FF,0*36,0*FF,0*42,0*FF,0*4C,0*FF,0*56,0*FF,0*60,0*FF,0*69,0*FF,0*71,0*FF,0*79,0*FF,0*81;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

19、,15,4,15,4,17,12,15,4,15,2,17,2,15,4,13,4,13,4,15,12,20,4,20,4,20,2,17,2,17,4,20,4,20,4,20,2,17,2,17,2,17,2,24,4,20,4,20,2,17,2,17,4,20,4,22,12,17,4,22,4,25,4,25,4,17,4,22,4,25,8,24,4,22,2,24,2,22,4,20,4,15,4,17,12,15,4,15,4,15,4,10,4,15,4,17,4,20,8,17,4,24,4,24,4,20,4,15,4,17,12,17,4,22,4,25,4,25,4

20、,17,4,22,4,25,8,29,4,27,2,29,2,27,4,25,4,25,4,27,12,29,4,29,2,27,4,25,4,27,6,27,2,25,4,24,4,20,4,20,2,17,2,20,4,20,2,22,2,22,16,0*FF,0*FF;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,

21、23,2,21,14,24,6,23,2,21,6,19,2,16,6,14,2,13,8,14,16,0,4,19,6,19,2,21,6,21,2,23,8,21,4,0,4,19,6,19,2,16,6,19,2,16,8,14,6,0,4,19,6,19,2,21,6,21,2,23,8,21,4,0,4,19,6,19,2,16,6,19,2,16,8,14,6,0,4,26,16,21,4,26,4,21,4,26,16,21,4,26,16,0,4,16,8,16,8,14,8,16,8,21,4,26,4,21,4,26,4,0,8,16,8,16,8,14,8,16,8,21

22、,4,26,4,21,4,26,4,0,8,19,8,19,6,21,2,16,8,0,8,19,6,21,2,19,6,21,2,16,8,0,8,21,8,26,8,21,4,24,12,23,6,21,2,19,8,21,16,14,4,21,4,14,4,19,4,16,6,14,2,13,8,14,16,0*FF,0*FF;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,

23、4,24,4,24,4,19,4,19,8,27,4,19,4,19,4,27,4,26,4,26,2,27,2,24,6,24,2,22,4,17,4,24,4,22,4,19,16,15,4,12,4,12,4,15,4,17,8,19,8,19,6,19,2,19,4,17,4,14,4,14,4,14,4,7,4,12,24,0*FF,0*FF;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 resu

24、lt;rs = 0;rw = 1;ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result = (BOOL)(P0 & 0*80);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(po

25、s | 0*80);void lcd_wdat(BYTE dat)while(lcd_bz();rs = 1;rw = 0;ep = 0;P0 = dat;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0; void lcd_init()lcd_wcmd(0*38);delay(1);lcd_wcmd(0*0c);delay(1);lcd_wcmd(0*06);delay(1);lcd_wcmd(0*01);delay(1); void pause() uchar i,j; for(i=1

26、50;i0;i-) for(j=150;j0;j-); void timecount_init() interrupt 3 TH1=(65535-45872)/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(pau

27、sekey=0) beepIO=0; while(pausekey=0); while(pausekey=1); while(pausekey=0); 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+

28、0;timetable1=timemin%10+0;void timedis()if(timecheck!=timesec)timecheck=timesec;zhuanhuan();lcd_pos(0*49);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*11; TH1=(65535-45872)/256; TL1=(65535-45872)%25

29、6; P*0=1; P*1=1; E*0=1; E*1=1; EA=1; ET0=1; ET1=1; TR1=1; pausekey=1; lcd_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*01); delay(1);lcd_check=r0;lcd_pos(0); i = 0; while(dis1i != 0) lcd_wdat(dis1i); i+

30、; m=music1i0;n=music1i1; if(m=0*00) TR0=0;delay(n);i+;/ else if(m=0*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*01); delay(1); lcd_check=r0; lcd_pos(0); i = 0; while(dis2i != 0) lcd_wdat(dis2i); i+; m=music2i0;n=music2i1; if(m=0*00) TR0=0;delay(n);i+;/ else if(m=0*FF) TR0=0;delay(30);i=0;timesec=0;timemin=0;/ else if(m=music2i+10) TR0=1;delay(n);TR0=0;paus