1、 单片机课程设计单片机课程设计 题题 目：目：基于基于单片机的数字音乐盒设单片机的数字音乐盒设 计计 专专 业：业：机电一体化机电一体化 系系 部：部：机械工程系机械工程系 姓姓 名：名： 班班 级级：309309- -2 2 班班 1 基于单片机的数字音乐盒设计 任 务 书 一、任务 设计一款基于 AT89C51 单片机的数字音乐盒。 二、设计要求 （1）利用单片机的 I/O 口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不 同的音调，从而演奏乐曲。 （2）共有10首音乐，每首乐曲都由相应的按键控制，并有开关键、暂 停键、上一曲及下一曲控制键； （3）利用 LCD 液晶显示歌曲的序号、播放时间，开机
2、时显示英文欢迎 提示字符。 2 目 录 任任 务务 书书 1 1 目目 录录 2 2 1 概述 5 5 1.1 单片机数字音乐盒有关介绍 5 5 1.2 LED 显示屏控制技术状况 9 1.3 本设计任务 . 10 2 总体方案论证与设计 1212 2.1 单片机的选取 . 12 2.2 LED 显示方式 . 13 2.3 LED 驱动模块 . 13 2.4 系统总体结构框图 . 14 3 系统硬件设计 1515 3.1 AT89C51 芯片功能和硬件连接 . 15 3.2 LED 显示器 . 18 3.3 键盘 . 19 3.4 系统复位电路的设计 . 20 3.5 时钟电路模块 . 20
3、3.6 输出显示电路 . 21 3.7 音频输出部分 . 21 3.8 整体硬件电路 . 23 4 系统软件设计 . 25 4.1 主模块的设计 . 25 4.2 外部中断源系统设计 . 26 4.3 基本显示模块设计 . 27 4.4 系统初始化程序 . 28 3 4.5 音调、节拍以及编码的确定方法 . 28 4.6 程序流程图 . 33 4.7 文档顶端程序清单 . 35 5 调试结果 46 5.1 系统总电路图 . 46 5.2 运行结果及分析 . 46 总 结 48 参考文献参考文献 4949 4 1 概述 传统的音乐盒多是机械音乐盒，其工作原理是通过齿轮带动一个带有铁 钉的铁桶转动
4、,铁桶上的铁钉撞击铁片制成的琴键，从而发出声音。但是， 机械式的音乐盒体积比较大，比较笨重，且发音单调。水、灰尘等外在因素， 容易使内部金属发音条变形，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。 基于单片机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧， 音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池，制作工艺简 单，可进行批量生产，所以价格便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒，控 制功能强大，可根据需要选歌，使用方便。所放歌曲的节奏可以根据需要进 行设置，根据存储容量的大小，可以尽可能多的存储歌曲。另外，可以设
5、计 彩灯外观效果， 增设放歌时间、 序号显示灯功能， 使音乐盒的功能更加丰富。 1.1 单片机数字音乐盒有关介绍 电子音乐已广泛地应用于社会生活的各个领域。其类型从音乐卡片到 CD、MP3 等多种多样，制作原理也各不相同。声音是通过振动产生的。单片 机对某一 I/O 引脚以一定的频率循环置 1 和清 0，这一引脚便产生一定频率 的方波，该方波通过放大后作用于扬声器便产生一定频率的声音。若改变输 出方波的频率，产生的声音也就改变了。通过控制输出方波的时间长短,声 音的长短也就得到控制。因此，根据乐谱，单片机就可产生电子音乐。音乐 中最关键的两个要素是音符和节拍。单片机控制的音乐发生器系统由硬件电
6、 路和软件两部分构成。利用单片机控制的电子音乐发生器软硬件上具有独特 的优点，系统的开发周期短，成本低，电路制作容易。更换歌曲时，硬件电 路无需作任何修改，只需修改软件即可实现。软件编程时，可用 51 系列单 片机的汇编语言或 C51 语言实现。同时还可根据个人的习好通过软件改变节 拍的延时时间，增加电子音乐的趣味性。 5 1.1.1 发音原理介绍 发音原理：播放一段音乐需要的是两个元素，一个是音调，另一个是音 符。首先要了解对应的音调，音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强 度有关。 对一定强度的纯音， 音调随频率的升降而升降； 对一定频率的纯音、 低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升。 另外，音符的频率有所不同。基于上面的内容，这样就对发音的原理有了一 些初步的了解。 音符的发音主要靠不同的音频脉冲。利用单片机的内部定时器/计数器 0，使其工作在模式 1，定时中断，然后控制 P3.7 引脚的输出音乐。只要算 出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以 2，即为半周期的时间， 利用定时
