单片机课程设计-基于单片机的数字音乐盒设计.doc

单片机课程设计
题目:基于单片机的数字音乐盒设计
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姓名:
班级:
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,开机时显示英文欢迎提示字符。
目录
任务书 1
目录 2
1 概述 5
5
LED显示屏控制技术状况 9
本设计任务 10
2总体方案论证与设计 12
单片机的选取 12
LED显示方式 13
LED驱动模块 13
系统总体结构框图 14
3 系统硬件设计 15
AT89C51 芯片功能和硬件连接 15
LED显示器 18
键盘 19
系统复位电路的设计 20
时钟电路模块 20
输出显示电路 21
音频输出部分 21
整体硬件电路 23
4系统软件设计 25
主模块的设计 25
外部中断源系统设计 26
基本显示模块设计 27
系统初始化程序 28
、节拍以及编码的确定方法 28
33
文档顶端程序清单 35
5 调试结果 46
系统总电路图 46
运行结果及分析 46
总结 48
参考文献 49

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,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。

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****好通过软件改变节拍的延时时间,增加电子音乐的趣味性。

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,。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反相,就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。
音符频率的产生
音符及定时器初始值:
例如:中音1(do)的音频=523HZ,周期T=1/523s=1912
定时器/计数器0的定时时间为:T/2=1912/2=956
定时器956的计数值=定时时间/机器周期=956/1=956(时钟频率=12M