电子音乐盒(单片机课程设计)

电子音乐盒1、设计任务和要求...............................12、总体设计....................................13、硬件设计....................................23.1硬件电路....................................................................................23.2原理说明....................................................................................24、软件设计....................................35、仿真、安装和调试..............................36、收获与体会..................................4参考文献......................................5附件1：元件清单................................6附件2:总电路图................................7附件3：音乐程序................................8音乐盒设计1、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、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、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。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R11kC130pFC230pFX1CRYSTAL12345678161514131211109RN1RX8C310uFR310kR41kVCCLS1SOUNDERQ12N2905R515VCCR65.5k图1音乐盒原理图4、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两首歌曲，程序流程图如下：5、仿真、安装和调试按照上面设计的电路在proteus软件内画图,打开单片机软件开发系统Keil,选择89c51单片机,在其中编写程序,运行生成一个后缀名为hex的文件,然后将该文件下载到proteus中的AT89c51单片机中进行仿真,观察实验现象。仿真能实现播放音乐，按键选择曲目，暂停，播放功能。仿真成功后，安装好实验板,然后将音乐程序下载到电路板内,观察结果。能实现播放音乐，按键换曲等功能。程序调试中出现的问题及解决的办法：（1）有时会出现程序一点错误也没有，但就是不能正常运行的现象，最后我们发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的，例如有的RET返回指令一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定要按正确格式书写或在两行指令间最好不要留空行。（2）程序中的跳转指令的运用很重要，为保险起见，都用LJMP,我们就遇到过跳转指令用错程序无法正常运行的现象。当用JNZ指令时，跳转范围比较少，这时要用一个标号中转。（3）编程时要注意，在程序开始时，要写入各定时器中断的入口地址。（4）编程过程中要注意加注释或分割线，否则，在程序过长时容易变得很乱，不便于查找或更改。（5）编程前要加流程图，这样会使思路清晰，例如数字音乐盒的设计思路完全可以按着MP3的工作方式列写流程图。（6）LCD计时正常显示的解决办法：a.两个定时器同时工作，存在中断时序问题，刚开始时我们把定时器1设定在方式3，计250us，由于定时中断过于频繁，使CPU负载过大，导致音乐不能正常播放，时间不能正常显示。解决办法：将定时器1设定在工作方式1，16位计数，计50ms,效果有很大改观。但还有问题。b.当音乐为全4拍起始时，此时音乐节奏与定时器T1中断频率错开，LCD显示和音乐播放都会好一些。c.另外，在歌曲中，当遇到一个音符发音为4拍，在编曲中为*CH，因时间较长，当定时器T1此时来中断时，就会对歌曲播放产生影响，若改为发音一拍，中断对歌曲播放影响减弱，但音乐效果变差。改进方案：若采用可以定时时间更长的单片机，可以避免所有问题。6、收获与体会(1)上学期学习单片机的课时不多，对单片机的硬件设计，软件设计掌握的深度不够，但通过此次课程设计，明显的改善了，首先对于硬件电路的工作原理有了进一步的学习，同时有了一个提升；软件方面，在程序的设计，程序的调试方面都有了很大的进步。(2)在一个好的氛围里才能踏下心来做东西，在这一段时间里，寝室成员都认真对待这次课程设计，除了自己做好自己的课题外，在遇到不懂的地方互相讨论，查阅资料，互助解决问题。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。我们也是这么做的，这一点在这次的课程设计中十分重要。(3)通过这次课程设计，我体会到了成功的喜悦，听着自己设计的程序下载到单片机中播放出音乐,心理非常自豪。这次的课程设计在一定程度上改变了我学习单片机这门课程的态度，从最初的认为学它没有什么实际意义，到如今爱上单片机学习，并希望能将理论运用到实践，设计出更好更完整的系统。我明白了一个人要想做好一件事，就必须具备自信心，耐心，还要有毅力，要胆大心细，要勇于尝试，要手脑并用，最后才能交出一份令人满意的答卷。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，2001[7]附件1：元件清单名称数量（个）型号备注电阻6排阻RX8(1个)1k(2个),5.5k(1个),10k(1个),15(1个)数码管17SEG-DIGITAL开关4BUTTON单片机1AT89C51三极管12N3906扬声器1SPEAKER电源25V电容330pf(2个),10uf(1个)晶振1CRYSTAL附件2:总电路图XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51R11kC130pFC230pFX1CRYSTAL12345678161514131211109RN1RX8C310uFR310kR41kVCCLS1SOUNDERQ12N2905R515VCCR65.5k附件3：音乐程序OUTBITP2.0;定义音频输出端口,p2.0NEQU6;歌曲总数OUT_NUMEQUP1;数码管显视当前所放歌曲曲数ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPLAST_SONG;外部中断0用于接上一曲歌按键ORG000BHAJMPF_T0;定时器0用于定时，作音符发生器用ORG0013Hq4:AJMPNEXT_SONG;外部中断1接下一曲歌按键ORG001BHAJMPSTART_PAUSE;定时器1用计数，这里用作中断，接开始/暂停键,初值为0ffH，方式2ORG0030HMAIN:MOVSP,#60HMOVDPTR,#TABLE;DPRT指向每首歌曲的入口地址的地址。MOVR0,#30H;R0中存入数据30H，这里在以30H开始的单元存放每首歌曲的入口地址，其中30H,31H存放;歌曲的节拍入口地址，32H，33H存放歌曲音符入口地址，每首歌占用四个存储存单元。MOVR5,#00H;R5中存放表TABLE中正在执行操作的序号MOVR6,#1;R6存放正在设置入口信息的歌曲数SET_TAB:MOVA,R5;设置每首歌曲的入口信息，存放在以30H开始的存储单元中。MOVCA,@A+DPTRMOV@R0,AINCR5INCR0MOVA,R5MOVCA,@A+DPTRMOV@R0,AINCR5INCR0MOVA,R5MOVCA,@A+DPTRMOV@R0,AINCR0INCR5MOVA,R5MOVCA,@A+DPTRMOV@R0,AINCR0INCR5INCR6;设置完一首歌曲后，歌曲数加一CJNER6,#N+1,SET_TAB;是否设置完，没有便继续，否则进行下面的操作;***********************************对中断，计数器的相关参数进行设置MOVTMOD,#61H;计数器0工作方式1，计数器1工作方式2MOVTH1,#0