【正文】 ? 單片機(jī) 課程設(shè)計(jì) 基于 STC89C52 單片機(jī)音樂(lè)盒設(shè)計(jì) 2022 年 5 月 ?目 錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 2基本原理及總體 方案框圖 1 硬件組成部分 1 總體設(shè)計(jì)方案 1 3 單元電路的設(shè)計(jì)和元件的選擇 2 STC89C52單片機(jī)芯片 2 晶振電路模塊 4 6 8 9 4 總體原理圖 10 6. 總結(jié)及心得體會(huì) 14 7 元件清單 14 8 參考文獻(xiàn) 15 9 附錄 ?基于 STC89C52 單片機(jī)音樂(lè)盒設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)任務(wù) (1)利用 I/O 口產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，發(fā)出不同的音調(diào)，從而演樂(lè)曲。 (2)可通過(guò)功能鍵選擇樂(lè)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(jī)音樂(lè)播放器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由五個(gè)部分構(gòu)成：晶振電路模塊、復(fù)位電路模塊、 ST89C52 單片機(jī)、 發(fā)聲模塊以及按鍵模塊。其中五個(gè)模塊連接在 AT89C52單片機(jī)上構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。如圖 21所示。 圖 21單片機(jī)音樂(lè)播放器系統(tǒng)原理圖 總體設(shè)計(jì)方案 音樂(lè)作為一種物理現(xiàn)象，是由于物體振動(dòng)而產(chǎn)生的，振動(dòng)產(chǎn)生的聲波作用于人耳，聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)將神經(jīng)沖動(dòng)傳達(dá)給大腦，進(jìn)而產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。人耳能聽(tīng)到的聲音頻率大約在 11— 20220Hz，而音樂(lè)使用的音一般在 27— 4100Hz。 樂(lè)音體系中各音級(jí)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(lè)音體系中音高關(guān)系的最小計(jì)量單位叫做半音，兩個(gè)半音構(gòu)成一個(gè)全音。樂(lè)音中有幾十個(gè)高低不同的音，但是最基本只有這七個(gè)音，其他高、低音名都是在這個(gè)基礎(chǔ)上變化出來(lái)的。 樂(lè)譜表上用來(lái)表示正在進(jìn)行的音的長(zhǎng)短的符號(hào)，叫做音符。不同的音符代表不同的長(zhǎng)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(fù)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(jī) ??分音符、三十二分音符、六十四分音符。此外，還有附點(diǎn)音符，它就是指帶附點(diǎn)的音符，所謂附點(diǎn)就是記在音符右邊的小圓點(diǎn)，表示增加前面音符時(shí)值的一半。音持續(xù)的長(zhǎng)短即時(shí)值 ,一般用拍數(shù)表示 ,休止符表示暫停發(fā)音。 一首音樂(lè)就是由許多不同的音符組成的，而每一個(gè)音符對(duì)應(yīng)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(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)來(lái)構(gòu)成不同的音樂(lè)。 音頻脈沖和音樂(lè)節(jié)拍的實(shí)現(xiàn) （ 1） 音頻脈沖的產(chǎn)生 音樂(lè)的產(chǎn)生需要不同頻率的音頻脈沖，對(duì)于單片機(jī)而言，可以利用它的定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生這樣的方波頻率信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)工作在 12MHz 時(shí)鐘頻率下，其時(shí)鐘周期為 1us，因此可以利用 ST89C52 的內(nèi)部定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0，使其工作模式為 1，根據(jù)對(duì)應(yīng)音符的不同頻率求出計(jì)數(shù)器的初值 T（即是 TH0 和 TL0 的值），則 TH0=T/256， TL0=T%256。 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)值 T的對(duì)照如下表 21所示。 表 21 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)值 T的對(duì)照表 音符 頻率 (Hz) 簡(jiǎn)譜碼 (T) 音符 頻率 (Hz) 簡(jiǎn)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(lè)節(jié)拍的產(chǎn)生 節(jié)拍是指音樂(lè)持續(xù)的長(zhǎng)短，是除音符之外音樂(lè)的另一關(guān)鍵組成部分，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以通過(guò)延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 如果 1/4拍的延時(shí)設(shè)為 ， 則 1拍的時(shí)間為 ，依次類推，可以求出其余節(jié)拍的值，節(jié)拍的延時(shí)時(shí)間與音樂(lè)的曲調(diào)值有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，下面為不同曲調(diào)下的 1/4 和 1/8節(jié)拍的時(shí)間設(shè)定，如下表 22所示。 表 22 不同曲調(diào)下 1/4和 1/8節(jié)拍的延時(shí)表 曲調(diào)值 (1/8 節(jié)拍 ) delay(ms) 曲調(diào)值 (1/4節(jié)拍 ) delay(ms) 調(diào) 4/4 62 調(diào) 4/4 125 調(diào) 3/4 94 調(diào) 3/4 187 調(diào) 2/4 125 調(diào) 2/4 250 (1)要產(chǎn)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(shí)間 ,利 用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期時(shí)間 ,每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的 I/O反相 ,然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì) 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(nèi)部定時(shí)器使其工作在計(jì)數(shù)器模式 MODE1 下 ,改變記數(shù)值TH0 及 TL0 以產(chǎn)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(jì)數(shù)器定時(shí) 956/1=956在每記數(shù) 9次時(shí)將 I/O口反相 ,就可得到中音 D0(523HZ)。 記數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下： N=Fi/2/Fr N：記數(shù)值 Fi：內(nèi)部計(jì)時(shí)一次為 1微秒．故其頻率為 1MHZ Fr；要產(chǎn)生的頻率 (3)：起記數(shù)值的求法如下： T＝ 65536－ N＝ 65536－ Fi／ 2／ Fr 例如：設(shè) K＝ 65536， F＝ 1000000＝ Fi＝ 1MHZ，求低音 D0（ 523HZ），高音的 D0（ 1046HZ） 的記數(shù)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(shè)計(jì)和元件的選擇 STC89C52 單片機(jī)芯片 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(chǔ)器技術(shù)制造， 兼容標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令系統(tǒng)及 8051引腳結(jié)構(gòu) 。 STC89C52具有： 8kB Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 雙向 I/O 口線，看門(mén)狗 （ WDT） 定時(shí)器， 2個(gè)數(shù)據(jù)指針， 2個(gè) 16 位 可編程 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 1個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi) 時(shí)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(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷 系統(tǒng) 繼續(xù)工作。掉電保護(hù) 模式 下凍結(jié)振蕩器但保存 RAM 中的數(shù)據(jù) ，單片機(jī) 部分 停止工作，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 STC89C52的工作電壓是 ~，時(shí)鐘頻率可以在 0~33MHz范圍內(nèi)選擇，采用 PDIP、TQFP和 PLCC三種封裝形式。實(shí)習(xí)采用較易焊接的 PDIP封裝形式，封裝引腳分布和外形見(jiàn)圖 (1)。外形的封裝尺寸物理參數(shù)見(jiàn)表（ 1） ? 31STC89C52 的 PDIP40 封裝 表 （ 1） AT89S52 PDIP 封裝尺寸（ mm） 符號(hào) 最小值 最大值 符號(hào) 最小值 最大值 A B1 A1 L D C E eB E1 e 典型值 B 采用 PDIP封裝的 STC89C52有 40 個(gè)引腳，下面就對(duì)各個(gè)引腳的功能進(jìn)行詳細(xì)介紹。 VCC： 電源 GND： 地 ～ ： P0口是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P0端口寫(xiě) “1” 時(shí)，引腳端用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 Flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電