【正文】 ? 單片機 課程設計 基于 STC89C52單片機音樂盒設計 2021年 5 月 ?目 錄 1設計任務 1 2基本原理及總體 方案框圖 1 硬件組成部分 1 總體設計方案 1 3單元電路的設計和元件的選擇 2 STC89C52單片機芯片 2 晶振電路模塊 4 6 放大模塊 8 發(fā)聲模塊 9 4 總體原理圖 10 6. 總結及心得體會 14 7 元件清單 14 8 參考文獻 15 9 附錄 ?基于 STC89C52單片機音樂盒設計 1 設計任務 (1)利用 I/O 口產生一定頻率的方波，驅動蜂鳴器，發(fā)出不同的音調，從而演樂曲。 (2)可通過功能鍵選擇樂曲，暫停，播放，上一曲，下一曲。 2 基本原理及總體 方案框圖 硬件組成部分 單片機音樂播放器系統總體設計由五個部分構成：晶振電路模塊、復位電路模塊、 ST89C52 單片機 、發(fā)聲模塊以及按鍵模塊。其中五個模塊連接在 AT89C52單片機上構成一個完整的系統。如圖 21 所示。 圖 21 單片機音樂播放器系統原理圖 總體設計方案 音樂作為一種物理現象，是由于物體振動而產生的，振動產生的聲波作用于人耳，聽覺系統將神經沖動傳達給大腦，進而產生聽覺。人耳能聽到的聲音頻率大約在 11— 20210Hz，而音樂使用的音一般在 27— 4100Hz。 樂音體系中各音級的名稱叫做音名，被廣泛采用的是 C D E F G A B （ do re mi fa so la si 則多用于歌唱，稱為唱名）。樂音體系中音高關系的最小計量單位叫做半音，兩個半音構成一個全音。樂音中有幾十個高低不同的音，但是最基本只有這七個音，其他高、低音名都是在這個基礎上變化出來的。 樂譜表上用來表示正在進行的音的長短的符號，叫做音符。不同的音符代表不同的長度。音符有以下幾種：全音符、二分音符、四分音符、八分音符、十六復位電路模塊 ?晶振電路模塊 ?按鍵模塊 ?放大模塊 ?發(fā)聲模塊 ???????????單片機 ??分音符、三十二分音符、六十四分音符。此外，還有附點音符，它就是指帶附點的音符，所謂附點就是記在音符右邊的小圓點，表示增加前面音符時值的一半。音持續(xù)的長短即時值 ,一般用拍數表示 ,休止符表示暫停發(fā)音。 一首音樂就是由許多不同的音符組成的，而每一個音符對應著不同的頻率，這樣就可以利用不同的頻率的組合，加以拍數對應的延時來構成不同的音樂。 音頻脈沖和音樂節(jié)拍的實現 （ 1） 音頻脈沖的產生 音樂的產生需要不同頻率的音頻脈沖，對于單片機而言，可以利用它的定時/計數器產生這樣的方波頻率信號。在本設計中，單片機工作在 12MHz 時鐘頻率下，其時鐘周期為 1us，因此可以利用 ST89C52 的內部定時 /計數器 T0，使其工作模式為 1，根據對應音符的不同頻率求出計數器的初值 T（即是 TH0 和 TL0的值），則 TH0=T/256， TL0=T%256。 C調各音符頻率與計數值 T 的對照如下表 21所示。 表 21 C調各音符頻率與計數值 T的對照表 音符 頻率 (Hz) 簡譜碼 (T) 音符 頻率 (Hz) 簡譜碼 (T) 低 1D0 262 63628 4FA 740 64860 1D0 277 63731 中 5SO 748 64898 低 2RE 294 63835 5S0 831 64934 2RE 311 63928 中 6LA 880 64968 低 3M 330 64021 6LA 932 64994 低 4FA 349 64103 中 7S1 988 65030 4FA 370 64185 高 1DO 1046 65058 低 5SO 392 64260 DO 1109 65085 5S0 415 64331 高 2RE 1175 65110 低 6LA 440 64400 2RE 1245 65134 ?6LA 466 64463 高 3M 1318 65157 低 7S1 494 64524 高 4FA 1397 65178 中 1DO 523 64580 4FA 1480 65198 1D0 554 64633 高 5SO 1568 65217 中 2RE 578 64684 5SO 1661 65235 2RE 622 64723 高 6LA 1760 65252 中 3M 659 64777 6LA 1865 65268 中 4FA 698 64820 高 7SI 1967 65283 (2) 音樂節(jié)拍的產生 節(jié)拍是指音樂持續(xù)的長短，是除音符之外音樂的另一關鍵組成部分，在單片機系統中可以通過延時來實現。 如果 1/4 拍的延時設為 ，則 1拍的時間為 ，依次類推，可以求出其余節(jié)拍的值，節(jié)拍的延時時間與音樂的曲調值有相對應的關系，下面為不同曲調下的 1/4和 1/8節(jié)拍的時間設定，如下表 22所示。 表 22 不同曲調下 1/4和 1/8節(jié)拍的延時表 曲調值 (1/8 節(jié)拍 ) delay(ms) 曲調值 (1/4 節(jié)拍 ) delay(ms) 調 4/4 62 調 4/4 125 調 3/4 94 調 3/4 187 調 2/4 125 調 2/4 250 (1)要產生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期 (1/音頻 ),然后將此周期除以2,即為半周期的時間 ,利用定時器計時這個半周期時間 ,每當計時到后就將輸出脈沖的 I/O反相 ,然后重復計時此半周期時間再對 I/O口反相 ,就可在 I/O腳上得到此頻率的脈沖 (2)利用 8051 的內部定時器使其工作在計數器模式 MODE1 下 ,改變記數值TH0 及 TL0 以產生不同頻率的方法。例如頻率為 523HZ,其周期 T=1/523=1912 微?秒 ,因此只要令計數器定時 956/1=956在每記數 9次時將 I/O口反相 ,就可得到中音 D0(523HZ)。 記數脈沖值與頻率的關系公式如下： N=Fi/2/Fr N：記數值 Fi：內部計時一次 為 1微秒．故其頻率為 1MHZ Fr；要產生的頻率 (3)：起記數值的求法如下： T＝ 65536－ N＝ 65536－ Fi／ 2／ Fr 例如：設 K＝ 65536， F＝ 1000000＝ Fi＝ 1MHZ，求低音 D0（ 523HZ），高音的 D0（ 1046HZ） 的記數值。 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＝ 65059 3 單元電路的設計和元件的選擇 STC89C52單片機芯片 概述 STC89C52是一 款 低功耗、高性能 CMOS的 8位微控制器 ，芯片采 用 Atmel 公司 的 高密度 、 非易失性存儲器技術制造， 兼容標準的 MCS51 指令系統及 8051引腳結構 。 STC89C52具有： 8kB Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 雙向 I/O 口線，看門狗 （ WDT） 定時器， 2個數據指針， 2個 16位 可編程 定時器 /計數器， 1個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內 時鐘振蕩 器 。另外， STC89C52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU暫 停工作，允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷 系統 繼續(xù)工作。掉電保護 模式 下凍結振蕩器但保存 RAM中的數據 ，單片機 部分 停止工作，直到下一個中斷或硬件復位為止。 STC89C52的工作電壓是 ~，時鐘頻率可以在 0~33MHz范圍內選擇，采用 PDIP、TQFP和 PLCC三種封裝形式。實習采用較易焊接的 PDIP封裝形式，封裝引腳分布和外形見圖 (1)。外形的封裝尺寸物理參數見表（ 1） ? 31STC89C52的 PDIP40封裝 表 （ 1） AT89S52 PDIP封裝尺寸（ mm） 符號 最小值 最大值 符號 最小值 最大值 A B1 A1 L D C E eB E1 e 典型值 B 引腳介紹 采用 PDIP封裝的 STC89C52有 40個引腳，下面就對各個引腳的功能進行詳細介紹。 VCC： 電源 GND： 地 ～ ： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅動 8個 TTL邏輯電平。對 P0端口寫 “1” 時，引腳端用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低 8位地址 /數據復用。在這種模式下， P0具有內部上拉電阻。在 Flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。