婴幼儿早教音乐摇铃的设计与实现

婴幼儿早教音乐摇铃的设计与实现任务背景：现在市面上的玩具品牌众多，设计要求标新立异，玩具产品的要求已不仅仅是实用，耐用，越来越多的消费者对玩具的色彩搭配，外观造型，功能体系，安全性等方面更加重视。本摇动时能够放出电子乐曲的儿童玩具音乐摇铃，由铃头，摇把，助声腔，铃头内部的音乐电路，单片机及最小系统，蜂鸣器驱动电路等组成。它巧妙地将现代电子技术与传统玩具结合在一起，以美妙动听的音乐声代替原有儿童摇铃靠机械碰撞发出的单调声，并配之以优美多姿的外观造型，从而增强了儿童的娱乐兴趣，陶冶了幼儿的心灵。器材准备：单片机主板、电池盒、连接线、USB数据线、Proteus、Keil、AltiumDesigner、摇铃、喇叭、NPN型晶体管、遥控器一、了解婴幼儿早教音乐摇铃的原理此音乐摇铃内部的蜂鸣器驱动主要有NPN型晶体管2N5088放大电路驱动；单片机通过P1.7引脚输出一定频率的信号，经过2N5088驱动蜂鸣器，根据输出频率的不同，即可发出不同的声音；内部芯片用于存储音乐文件；控制器用于根据用户的按键操作控制播放模块播放音频文件并输出音频，再根据加速度传感器输出的信号控制播放模块切换播放音频文件。二、了解蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，本文介绍如何用单片机驱动蜂鸣器，他广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话机等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V直流工作电压)，多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。下面是电磁式蜂鸣器的外形图片及结构图：电磁式蜂鸣器实物图（图1）：电磁式蜂鸣器结构示意图（图2）：电磁式蜂鸣器内部构成1.防水贴纸2.线轴3.线圈4.磁铁5.底座6引脚7.外壳8.铁芯9.封胶10.小铁片11.振动膜12.电路板一、电磁式蜂鸣器驱动原理蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S51增强型单片机实验板通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器，原理图见下面图3:图3S51增强型单片机实验板驱动蜂鸣器如图所示，蜂鸣器的正极接到VCC

(+5V)电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的P3.7引脚控制，当P3.7输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声;当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。

程序中改变单片机P3.7引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变P3.7输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小，这些我们都可以通过编程实验来验证。三、硬件系统安装四、程序设计#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitK1=P3^2;sbitbeep=P3^7;uchari;ucharsong_Index=0,Tone_Index=0;uchar*song_Tone,*song_Time;constLED_tab[]={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92, 0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83, 0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xBF,0xFF};uintcodeTone_tab[]={ 62018,62401,62491,62895,63184,63441,63506, 63773,63965,64137,64215,64360,64488,64603, 64654,64751,64836,64876,64948,65012,65067,65535};ucharcodesong1_Tone[]={ 11,9,11,14,12,14,12,11,11,7,8,9,8,7,8, 11,9,11,14,13,12,14,11,11,7,8,9,6,7, 12,14,14,13,12,13,14,12,13,14,12,12,11,10,7,8, 11,9,11,14,13,12,14,11,11,8,9,10,6,7,0xff};ucharcodesong1_Time[]={ 4,2,2,8,4,2,2,8,4,2,2,4,2,2,12, 4,2,2,4,2,4,4,8,4,2,2,4,2,12, 4,4,8,4,2,2,8,2,2,2,2,2,2,2,2,16, 4,2,2,4,2,4,4,8,4,2,2,4,2,12,0xff};ucharcodesong2_Tone[]={ 7,8,9,7,7,8,9,7,9,10,11,9,10,11, 11,12,11,10,9,7,11,12,11,10,9,7,7,4,7,7,4,7,0xff};ucharcodesong2_Time[]={ 4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,8,4,4,8, 2,2,2,2,4,4,2,2,2,2,4,4,4,4,8,4,4,8,0xff};ucharcodesong3_Tone[]={ 7,7,7,8,9,9,9,9,10,11,12,12,11,12,9,11,11,8,9,7, 7,7,7,8,11,9,9,9,10,11,12,12,11,10,9,11,11,8,9,7,0xff};ucharcodesong3_Time[]={ 2,2,2,2,4,2,2,2,2,4,2,2,2,2,4,2,2,2,2,4, 2,2,2,2,4,2,2,2,2,4,2,2,2,2,4,2,2,2,2,5,0xff};ucharcodesong4_Tone[]={ 5,9,9,9,9,8,7,8,7,6,5,12,12,12,12,12,11, 2,11,11,10,9,9,12,12,11,9,8,7,8,7,6,5,9, 2,7,7,6,5,9,8,7,6,4,12,0xff};ucharcodesong4_Time[]={ 2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,8,2,2,2,2,4,2, 2,2,2,2,8,2,2,2,2,4,2,2,2,2,2,4,2, 2,2,2,2,4,2,2,2,2,2,8,0xff};ucharcodesong5_Tone[]={ 11,12,11,9,8,9,11,9,8,7,9,11,7,9,8, 11,12,11,9,8,9,11,9,8,7,8,7,8,9,7,0xff};ucharcodesong5_Time[]={ 4,4,8,4,4,8,4,4,4,4,2,2,2,2,8, 4,4,8,4,4,8,4,4,4,4,2,2,2,2,8,0xff};voiddelayms(uintms){ uchara; while(ms--) { for(a=230;a>0;a--); }}voidint0()interrupt0{ delayms(100); if(INT0==0) { TR0=0; song_Index++; } if(song_Index==1) { song_Tone=song2_Tone; song_Time=song2_Time; } if(song_Index==2) { song_Tone=song3_Tone; song_Time=song3_Time; } if(song_Index==3) { song_Tone=song4_Tone; song_Time=song4_Time; } if(song_Index==4) { song_Tone=song5_Tone; song_Time=song5_Time; } if(song_Index==5) { song_Tone=song1_Tone; song_Time=song1_Time; } TR0=1; i=0;}voidTimer0()interrupt1{ TH0=Tone_tab[Tone_Index]/256; TL0=Tone_tab[Tone_Index]%256; beep=~beep;}voiddisplay(void){ P0=LED_tab[song_Index];}voidint_init(void){ TMOD=0x01; ET0=1; EX0=1; IT0=1; EA=1; TR0=0;}voidmain(void){ int_init(); song_Tone=song1_Tone; song_Time=song1_Time; while(1) { display(); Tone_In