数字音乐盒-课程设计报告

《数字音乐盒》课程设计报告专业：班级：姓名：指导教师：2011年6月24日目录第一章设计任务和要求.............................................1第二章总体设计...................................................2第三章硬件设计...................................................33.1硬件电路...................................................33.2原理说明...................................................3第四章软件设计...................................................4第五章收获与体会.................................................5参考文献..........................................................6附件A：元件清单...................................................7附件B:总电路图...................................................8附件C：音乐程序...................................................91第一章设计任务和要求1、利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演乐曲(内存两首乐曲)。2、采用七段数码管显示当前播放的歌曲序号。3、可通过功能键选择乐曲，暂停，播放，上一曲，下一曲。2第二章总体设计1、要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期(1/音频),然后将此周期除以2,即为半周期的时间,利用定时器计时这个半周期时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相,然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相,就可在I/O脚上得到此频率的脉冲2、利用8051的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下,改变记数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。例如频率为523HZ,其周期T=1/523=1912微秒,因此只要令计数器定时956/1=956在每记数9次时将I/O口反相,就可得到中音D0(523HZ)。记数脉冲值与频率的关系公式如下：N=Fi/2/FrN：记数值Fi：内部计时一次为1微秒．故其频率为1MHZFr；要产生的频率3、起记数值的求法如下：T＝65536－N＝65536－Fi／2／Fr例如：设K＝65536，F＝1000000＝Fi＝1MHZ，求低音D0（523HZ），高音的D0（1046HZ）的记数值。T＝65536－N＝65536－Fi／2／Fr＝65536－1000000／2／Fr＝65536－500000／Fr低音D0的T＝65536－500000／262＝63627中音D0的T＝65536－500000／523＝64580低音D0的T＝65536－500000／1047＝650593第三章硬件设计3.1硬件电路本设计中用到89C51单片机，喇叭，七段显示数码管LED。（硬件电路原理图如图1所示）3.2原理说明当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。同时启动定时器T1,显示歌曲号。（1）硬件电路中用0INT、1INT分别接S1、S2作为上、下一曲的功能键（2）用P1.0-P1.6控制七段码a,b,c,d,e,f。（3）用P2.0口控制喇叭。（4）电路为12MHZ晶振频率工作，起振电路中C1,C2均为30pf。表3.1电容与晶振明细电容330pf(2个),10uf(1个)晶振1CRYSTAL4第四章软件设计本程序可以实现课程设计的基本要求，并可以通过按键播放歌曲，程序流程图如下：图4.1音乐盒设计程序流程图开始初始化设置音节起始位置设置节拍间距读取音阶，音符显示当前播放歌曲序号节拍结束音乐结束5第五章收获与体会1．这学期学习单片机的时间不长，只有15周的时间，所以对单片机的硬件设计，软件设计掌握的深度不够，但在这次课程设计中，我静下心来认真的看电路图，设计硬件的布局，在程序的设计，程序的调试方面都学到了很多东西，这是第一次编写单片机的大程序，很有成就感。2．在一个好的氛围里才能踏下心来做东西，在这几天课设的时间里，实验的氛围对我们的影响很大，大家一起努力，这也是我们能完成课设的动力。另外在编程中出现问题时，一定要戒骄戒躁，脚踏实地，认真看书，仔细分析，仔细调试，就一定会发现错误，克服困难，我们也是这么做的，这在课设中十分重要。3．总之，通过这次课程设计，自己亲自去做了一样东西，并且做成了，很有成就感，从中获益匪浅啊。6参考文献[1]许珉.单片机原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2007.08[2]三恒星科技.MCS-51单片机原理与应用实例[M].北京：电子工业出版社，2008.01[3]王为青，程国钢.单片机KeilCx51应用开发技术[M].北京：人民邮电出版社，2007.02[4]JohnMarkus.电子电路大全[M].北京：计量出版社，1995[5]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1998.12，第4版[6]邓元庆.数字电路与逻辑设计[M].北京：电子工业出版社，20017附件A：元件清单元器件名规格/型号单组数量备注电阻510Ω、1/4W210K、1/4W21K、1/4W2电阻排510Ω*81瓷片电容22pF2独石电容0.1µF2三极管90131晶体振荡器12MHz(矮封装)1集成块AT89S52（DIP封装）1IC插座40PIN1数码管1位动态、红光、共阳极1接插件DC3-10P1与ISP下载线接口按键国产欧姆龙轻触按键，带透明帽4套万能电路板（面包板）17cm*22cm1块×16导线0.3mm2单股导线4m×16锡焊丝1.0mm2m×16松香1盒×16蜂鸣器无源18附件B:总电路图9附件C：音乐程序#includereg52.h#includeMusic.h#includeSoundPlay.h#includelcd.h#defineSYSTEM_OSC12000000//定义晶振频率12000000HZ#defineSOUND_SPACE4/5//定义普通音符演奏的长度分率,//每4分音符间隔sbitBeepIO=P2^0;//定义输出管脚unsignedcharcodeduan[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//duancode0~9unsignedintcodeFreTab[12]={262,277,294,311,330,349,369,392,415,440,466,494};//原始频率表unsignedcharcodeSignTab[7]={0,2,4,5,7,9,11};//1~7在频率表中的位置unsignedcharcodeLengthTab[7]={1,2,4,8,16,32,64};unsignedcharSound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0;//音符定时器初值暂存unsignedcharSound_Temp_TH1,Sound_Temp_TL1;//音长定时器初值暂存//**************************************************************************unsignedcharcode*Sound;unsignedcharcode*Music[3]={Music_Girl,Music_Same,Music_Two};signedcharFlagNo=0;staticunsignedcharKeyScan(void);#defineMaxNo3//定义歌曲数目sbitKeyF=P3^3;sbitKeyB=P3^2;sbitKeyT=P3^5;bitRunStop=1;//1表示运行voidInitialSound(void){BeepIO=0;Sound_Temp_TH1=(65535-(1/1200)*SYSTEM_OSC)/256;//计算TL1应装入的初值(10ms的初装值)Sound_Temp_TL1=(65535-(1/1200)*SYSTEM_OSC)%256;//计算TH1应装入的初值10TH1=Sound_Temp_TH1;TL1=Sound_Temp_TL1;TMOD|=0x11;//两个定时器都工作在方式1ET0=1;ET1=0;TR0=0;TR1=0;EA=1;FlagNo=0;Sound=Music[FlagNo];P0=duan[FlagNo+1];}voidBeepTimer0(void)interrupt1//音符发生中断{BeepIO=!BeepIO;TH0=Sound_Temp_TH0;TL0=Sound_Temp_TL0;}//**************************************************************************voidPlay(unsignedcharSignature,unsignedOctachord,unsignedintSpeed){unsignedintNewFreTab[12];//新的频率表unsignedchari,j;unsignedintPoint,LDiv,LDiv0,LDiv1,LDiv2,LDiv4,CurrentFre,Temp_T,SoundLength;unsignedcharTone,Length,SL,SH,SM,SLen,XG,FD;#ifdefUSE_LCDlcd_init();lcd_write_string(0,MusicPlayer);#endifAgain:for(i=0;i12;i++)//根据调号及升降八度来生成新的频率表{j=i+Signature;if(j11){j=j-12;11NewFreTab[i]=FreTab[j]*2;}elseNewFreTab[i]=FreTab[j];if(Octachord==1)NewFreTab[i]=2;elseif(Octachord==3)NewFreTab[i]=2;}SoundLength=0;while(Sound[SoundLength]!=0x00)//计算歌曲长度{SoundLength+=2;}Point=0;Tone=Sound[Point];Length=Sound[Point+1];//读出第一个音符和它时时值LDiv0=12000/Speed;//算出1分音符的长度(几个10ms)LDiv4=LDiv0/4;//算出4分音符的长度LDiv4=LDiv4-LDiv4*SOUND_SPACE;//普通音最长间隔标准TR0=0;TR1=1;while(PointSoundLength){SL=Tone%10;//计算出音符SM=Tone/10%10;//计算出高低音SH=Tone/100;//计算出是否升半CurrentFre=NewFreTab[SignTab[SL-1]+SH];//查出对应音符的频率if(SL!=0){if(SM==1)CurrentFre=2;//低音if(SM==3)CurrentFre=2;//高音Temp_T=65536-(50000/CurrentFre)*10/(12000000/SYSTEM_OSC);//计算计数器初值Sound_Temp_TH0=Temp_T/256;Sound_Temp_TL0=Temp_T%256;TH0=Sound_Temp_TH0;TL0=Sound_