【正文】 基于 AT89C51 單片機的帶彩燈外觀 音樂盒 設(shè)計 摘 要 隨著人類社會的發(fā)展，人們對視覺、聽覺方面的享受提出了越來越高的要求。小小的音樂盒可以給人們帶來美好的回憶，提高人們的精神文化享受。傳統(tǒng)音樂盒多是機械型的，體積笨重，發(fā)音單調(diào)，不能實現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文設(shè)計的音樂盒是以 AT89C51 單片機為核心元件的電子式音樂盒，體積小，重量輕，能演奏音樂，功能多，外觀效果多彩， 配有彩燈 ,使用方便， 本音樂盒有三個按鍵， key1 控制彩燈， key2 控制音樂， key3 為總開關(guān)，可同時關(guān)閉音樂與彩燈。 具有一定的商業(yè)價值。 關(guān)鍵字： AT89C51； 音樂盒 ； 按鍵 ； 彩燈 單片機 原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 1 Abstract Along with the development of human society, people of vision, hearing things put forward higher request. Small music box can bring good memories and improve people39。s spiritual culture. Traditional music box is heavy mechanical type, size, pronunciation and drab, cannot achieve batch production. Music box designed in this paper based on AT89C51 microcontroller as the core element of electronic music box, small size, light weight, can play music, multifunction, appearance and colorful, with a lantern,easy to use. The music box with three buttons , The key1 control Lantern, key2 control music, key3 total switch can turn off the music and lanterns. Have so me mercial value. Keywords: AT89C51, music boxes, buttons, Lantern 單片機 原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 2 1 引言 設(shè)計目的 隨著電子技術(shù)及計算機技術(shù)的發(fā)展， 單片機在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，同時也顯現(xiàn)出了它的重要性，尤其在一些特殊的場合更是不可代替。為熟悉單片機的應(yīng)用。要求 設(shè)計一個基于 AT89C51 單片機的帶彩燈外觀的音樂盒。 設(shè)計要求 音樂 盒 有三個按鍵 key1， key2， key3，其中 key1 控制彩燈的樣式，本設(shè)計有六種彩燈花樣，每按一次變換一種樣式。 Key2 控制音樂播放，本設(shè)計有五首音樂，每按一次變換 到下 一首 ， 同時八路 LED 燈隨音調(diào)不同而閃爍 。 Key3 為總開關(guān) 用于關(guān)閉音樂跟彩燈。 2 設(shè)計方案及原理 設(shè)計原理 音調(diào)之所以不同是因為頻率的不同。根據(jù)每個音調(diào)的頻率單片機內(nèi)部的定時計數(shù)器來產(chǎn)生相應(yīng)的音樂脈沖。只要算出某一音頻的周期 (1/頻率 )，然后將此周期除以 2，即為半周期的時間。利用定時器計時這半個周期時間，每當計時到后就將輸出脈沖的 I/O 口反相，然后重復(fù)計時此半周期時間再對 I/O 反相，就可在 I/O 腳上得到此頻率的脈沖 。 利用 AT89C51 的內(nèi)部定時計數(shù)器工作在方式 1 下 ，改變 初值 TH0 及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率 。 此外結(jié)束符和休止符可以分別用代碼 0xff和 0x00 來表示，若查表結(jié)果為 0xff，則表示曲子終了；若查表結(jié)果為 0x00，則產(chǎn)生相應(yīng)的停頓效果。 例如頻率為 523Hz，其周期 T=1/523=1912us， 定時時間為 1912/2=956us 因此只要令計數(shù)器計時 956us/1us=956 次 (若晶振頻率為 6MHZ)，在每次 計數(shù) 956 次時將 I/O 反相，就可得到中音 DO(523Hz)。 根據(jù)計數(shù)次數(shù)就可算出計數(shù)初值。 要產(chǎn)生音樂光有音調(diào)是不行的，每個音調(diào)還有持續(xù)一定的時間。這可以用延時程序 delay()來實現(xiàn)。因此每個音樂代碼有八位數(shù)字組成，高四位控制音調(diào)，低四位通過延時程序?qū)υ撘粽{(diào)進行延時。通過子函數(shù)連續(xù)不斷的調(diào)用音樂代碼就產(chǎn)生了動聽的音樂。音調(diào)的頻率與時間都不同，讓 DO、 RE、 MI、 FA、 SO、 LA、 SI 分別對應(yīng)八路 LED 燈中的一個，這樣播放音樂的同時就有 LED 燈對應(yīng)閃爍。 總體設(shè)計思想 單片機 原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 3 AT89C51晶 振 復(fù) 位 電 路按 鍵 輸 入L E D 顯 示 燈蜂 鳴 器 圖 1 思路圖 如圖 1 所示 按鍵部分有三個鍵，分別結(jié)于外部中斷 ， ，及串行口 ， 每產(chǎn)生一次中斷 count1 加一，根據(jù) count1 的值來決定花樣燈的種類。 每產(chǎn)生一次中斷 count2 加一，根據(jù) count2 的數(shù)值來決定播放哪一首歌曲。 接總開關(guān) 的。 播放音樂，及花樣燈均通過調(diào)用子程序來實現(xiàn)。 八路 LED 燈燈接到 P1 口。 揚聲器接到 上。總體設(shè)計電路 ， 如 圖 2。 單片機 原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 4 V C CR PP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3X T A L 1X T A L 2E AC 1C 2C 3P 3 . 7 圖 2 設(shè)計圖 3 硬件設(shè)計 電路 由 AT89C51,八路 LED燈 ,排阻 ,三個開關(guān) ,揚聲器 及晶振組成 ，搭建如 圖 3。 圖 3 硬件圖 4 軟件設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求及其原理繪制程序流程圖，如圖 4， ,根據(jù)流程圖 ， 在 Keil 中編寫程序，并不斷編譯 跟 調(diào)試，直至沒有任何錯誤 和 警告。在 keil 中該程序 能夠運單片機 原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 5 行證明 編寫成功。 程序 見附錄 2。 開 始定 義 k e y 1 ， k e y 2 ， k e y 3i f （ k e y 3 = = 0 ）i f （ k e y 1 = = 0 ）i f （ k e y 3 = = 0 ）Count1=2花樣2Count1=5花樣5Count1=4花樣4Count1=6花樣6Count2=5第五首Count2=4第四首Count2=3第三首Count2=2第二首Count2=1第一首Count1=1花樣1Count1=3花樣3YN結(jié) 束 圖 4 流程圖 5 系統(tǒng)仿真及實際調(diào)試 按照實驗電路圖在 proteus 中找到相應(yīng)的元器件，并搭建電路， 將相應(yīng)元器件的規(guī)格調(diào)到合適值。 在 keil 中生成 HEX 文件，裝入 單片機中 運行，按 key1 可看單片機 原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告 6 到花樣燈閃爍，每按一次 變化一種樣式。按 key2 可聽到動聽的音樂 ， 每按一次變化為下一首歌。按 key3 可以同時關(guān)閉燈跟歌曲。按 鍵均可實現(xiàn)要求的功能， proteus截圖見附錄 1。 6 總結(jié) 上 學(xué)期 通過對《單片機 原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 》的學(xué)習(xí)，使我對 單片機的硬件 結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)，以及系統(tǒng)設(shè)計有了一定的認識，在這基礎(chǔ)之上進行單片機設(shè)計，可以說是輕松了不少 ， 然而在 實際 設(shè)計的過程 中 依然暴露出許多問題。例如 我 對單片機的中斷系統(tǒng) 就 了解不夠深 ， 這使得我在設(shè)計按鍵控制的時候， 面臨很大的問題，最終 我通過重新翻閱課本及相關(guān)資料， 克服了這一困難。 在程序設(shè)計的過程中，也出現(xiàn)了不 少 問題， 例如 在總開關(guān)程序的編寫中， 我就無從下手。 最終我通過向老師答疑得以解決。 此次課程設(shè)計也使我對 C 編程的有關(guān)知識得以溫習(xí)和重新學(xué)習(xí)。 總之可以說是收益匪淺。 參考文獻 [1]王思明，張金敏，茍軍年等 . 單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2021. [2]李云鋼，周逢興，龍志強 . 單片機原理與系統(tǒng)設(shè)計 [M]. 北京：中國水利水電出版社， 2021. [3]譚浩強 . C 語言程序設(shè)計 (第四版 ) [M]. 北京 ：清華大學(xué)出版社， 2021. [4]風(fēng)波親，吳寧 . 微型計算機原理與接口技術(shù) [M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， . [5]吳秀清，周荷琴 . 微型計算機與接口技術(shù) [M]. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2021. [6]宋戈等 . 單片機應(yīng)用開發(fā)范例大全 [M]. 北京：人民郵電出版社， .