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正文內(nèi)容

課程設(shè)計(jì)-基于單片機(jī)的音樂盒的設(shè)計(jì)(已修改)

2025-01-29 02:25 本頁面
 

【正文】 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:基于AT89C52單片機(jī)的音樂盒的設(shè)計(jì)學(xué) 院: 專業(yè)班級: 設(shè) 計(jì) 者: 學(xué) 號: 指導(dǎo)老師: 目 錄摘 要…………………………………………………………………4第1章 概述……………………………………………………………5第2章 音樂盒的發(fā)音原理……………………………………………6 播放音樂的原理……………………………………………6 音符頻率的產(chǎn)生……………………………………………6 節(jié)拍頻率的產(chǎn)生……………………………………………8第3章 硬件電路設(shè)計(jì)…………………………………………………9 硬件電路……………………………………………………9 整體硬件電路………………………………………………10 原理說明 …………………………………………………10 鍵盤按鍵 …………………………………………………10第4章 軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………11 程序設(shè)計(jì)流程………………………………………………11 設(shè)計(jì)源程序代碼……………………………………………12第5章 仿真及調(diào)試……………………………………………………16 調(diào)試 ………………………………………………………16 仿真 ………………………………………………………16 程序調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決的辦法 ………………………17第6章 設(shè)計(jì)小結(jié)………………………………………………………18 附錄元件清單…………………………………………………19 基于AT89C52單片機(jī)的音樂盒的設(shè)計(jì)【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)的音樂盒多是機(jī)械型的,體積笨重,發(fā)音單調(diào),不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)的音樂盒是以單片機(jī)為核心元件的電子式音樂盒,體積小,重量輕,能演奏和旋音樂,功能多,使用方便,可以批量生產(chǎn),具有一定的商業(yè)價(jià)值。【關(guān)鍵詞】:音樂盒;單片機(jī) 第1章 概述傳統(tǒng)的音樂盒多是機(jī)械音樂盒,其工作原理是通過齒輪帶動一個帶有鐵釘?shù)蔫F桶轉(zhuǎn)動,鐵桶上的鐵釘撞擊鐵片制成的琴鍵,從而發(fā)出聲音。但是,機(jī)械式的音樂盒體積比較大,比較笨重,且發(fā)音單調(diào)。水、灰塵等外在因素,容易使內(nèi)部金屬發(fā)音條變形,從而造成發(fā)音跑調(diào)。另外,機(jī)械音樂盒放音時為了讓音色穩(wěn)定,必須放平不能動搖,而且價(jià)格昂貴,不能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)的音樂盒,是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作的電子式音樂盒。與傳統(tǒng)的機(jī)械式音樂盒相比更小巧,音質(zhì)更優(yōu)美且能演奏和弦音樂。電子式音樂盒動力來源是電池,制作工藝簡單,可進(jìn)行批量生產(chǎn),所以價(jià)格便宜?;趩纹瑱C(jī)制作的電子式音樂盒,控制功能強(qiáng)大,可根據(jù)需要選歌,使用方便。所放歌曲的節(jié)奏可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置,根據(jù)存儲容量的大小,可以盡可能多的存儲歌曲。另外,可以設(shè)計(jì)彩燈外觀效果,增設(shè)放歌時間、序號顯示燈功能,使音樂盒的功能更加豐富,如圖11所示。圖11 單片機(jī)音樂盒功能框圖第2章 音樂盒的發(fā)音原理 播放音樂的原理發(fā)音原理:播放一段音樂需要的是兩個元素,一個是音調(diào),另一個是音符。首先要了解對應(yīng)的音調(diào),音調(diào)主要由聲音的頻率決定,同時也與聲音強(qiáng)度有關(guān)。對一定強(qiáng)度的純音,音調(diào)隨頻率的升降而升降;對一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降,高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升。另外,音符的頻率有所不同。基于上面的內(nèi)容,這樣就對發(fā)音的原理有了一些初步的了解。 音符的發(fā)音主要靠不同的音頻脈沖。利用單片機(jī)的內(nèi)部定時器/計(jì)數(shù)器0,使其工作在模式1,定時中斷。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(jì)時這個半周期時間,每當(dāng)計(jì)時到后就將輸出脈沖的I/O反相,然后重復(fù)計(jì)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。 音符頻率的產(chǎn)生音符及定時器初始值:例如:中音1(do)的音頻=523HZ,周期T=1/523s=1912定時器/計(jì)數(shù)器0的定時時間為:T/2=1912/2=956定時器956的計(jì)數(shù)值=定時時間/機(jī)器周期=956/1=956(時鐘頻率=12MHZ)裝入T0計(jì)數(shù)器初值為65536956=64580將64580裝入T0寄存器中,啟動T0工作后,每計(jì)數(shù)956次時將產(chǎn)生溢出中斷,進(jìn)入中斷服務(wù)時,就可得到中音DO(523HZ)的音符音頻。將51單片機(jī)內(nèi)部定時器工作在計(jì)數(shù)器模式1下,改變計(jì)數(shù)初值TH0,TL0以產(chǎn)生不同的頻率。下表21是C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值T的對照表: 表21 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值T的對照表音符頻率(Hz)/初值()音符頻率(Hz)/初值()低1DO262/63627中1DO523/64580高1DO1042/65056低2RE294/63835中2RE589/64687高2RE1245/65134低3M330/64021中3M661/64780高3M1318/65157低4FA350/64107中4FA700/64822高4FA1397/65178低5SO393/64264中5SO786/64900高5SO1568/65217低6LA441/64402中6LA882/64969高6LA1760/65252低7SI495/64526中7SI990/65031高7SI1967/65282音符、音符編碼及定時器初始值:為了產(chǎn)生音符,必須求出音符低音5—高音5的計(jì)數(shù)初值。例如C調(diào)的低1DO的THTL=6553650000/262=63627,中音DO的THTL=65536500000/523=64580,高音DO的THTL=65536500000/1042=65056。為了方便寫譜,對其進(jìn)行簡單的編碼,在編程時,根據(jù)音符編碼查找對應(yīng)的計(jì)數(shù)初值。比如說音樂是C調(diào)的,那么出現(xiàn)低音的5SO,直接將代碼寫為1;出現(xiàn)低音6LA,直接寫一個2的代碼;出現(xiàn)低音7SI,直接寫一個3代碼。表22 音符編碼表音符音符編碼音符音符編碼不發(fā)音0低5SO1低6LA2低7SI3中1DO4中2RE5中3M6中4FA7中5SO8中6LA9中7SIA高1DOB高2REC高3MD高4FAE高5SOF高6LAG 節(jié)拍頻率的產(chǎn)生節(jié)拍的產(chǎn)生與編碼:音樂中的節(jié)拍用延時時間產(chǎn)生。例如,1拍=,1/4拍=,以此類推。假設(shè)1/4拍執(zhí)行一次延時程序,則1/2拍就執(zhí)行兩次延時程序,所以只要求出1/4拍的延時時間,其余節(jié)拍就是它的倍數(shù)。為了方便,將節(jié)拍數(shù)也進(jìn)行了編碼,并且計(jì)算了樂譜節(jié)拍編程時的延時時間,如表23和表24所示。表23 節(jié)拍數(shù)編碼表按1/4拍為一個延時時間的節(jié)拍編碼與節(jié)拍對應(yīng)的表按1/8拍為一個延時時間的節(jié)拍編碼與節(jié)拍對應(yīng)的表節(jié)拍編碼節(jié)拍節(jié)拍編碼節(jié)拍節(jié)拍編碼節(jié)拍節(jié)拍編碼節(jié)拍11/466/411/866/822/488/422/888/833/4A10/433/8A10/844/4C12/444/8C12/855/4F15/455/8表24 樂譜節(jié)拍編程時的時間延時表樂譜節(jié)拍1/4拍的延時時間樂譜節(jié)拍1/8拍的延時時間4/4125 ms4/462 ms3/4187 ms3/494 ms2/4250 ms2/4125 ms 音符編碼和節(jié)拍編碼完成后,在編程時,每個音符占一個字節(jié),高四位是音符編碼,低四位是節(jié)拍編碼。 第3章 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)中用到了AT89C52單片機(jī),3*3鍵盤,蜂鳴器等硬件電路常用元器件。 時鐘復(fù)位電路時鐘電路由單片機(jī)XTAL XTAL2引腳外接晶振(12MHz)及起振電容CC2(均為30pf)組成。如圖31所示:圖31 時鐘復(fù)位電路 按鍵輸入電路 按鍵輸入電路由3*3矩陣鍵盤組成, P3口作為輸入控制按鍵,~,~。圖32 按鍵輸入電路 整體硬件電路 如圖33所示:圖33 音樂盒硬件電路原理圖 原理說明: 當(dāng)鍵盤有鍵按下時,判斷鍵值,啟動計(jì)數(shù)器T0,產(chǎn)生一定頻率的脈沖,驅(qū)動蜂鳴器,放出樂曲。(1)硬件電路中用P3口控制按鍵,~,~;(2);(3)電路為12MHz晶振頻率工作,起振電路中C1,C2均為30pf。 鍵盤按鍵鍵盤按鍵分布如下: 按鍵功能說明:1—5五首歌曲6上一首歌曲7關(guān)機(jī)8暫停9下一首歌曲123456789第4章 軟件設(shè)計(jì)本程序可以實(shí)現(xiàn)該課程設(shè)計(jì)的基本要求,并可以通過按鍵播放達(dá)10首歌曲。 程序設(shè)計(jì)流程程序設(shè)計(jì)流程圖如圖41所示:主程序開始初始化計(jì)數(shù)器T0,計(jì)時器T1等待按鍵,是否有按鍵?包括播放鍵,暫停鍵,停止鍵依據(jù)按鍵碼演奏對應(yīng)的歌曲 NY圖41 程序設(shè)計(jì)流程圖 設(shè)計(jì)源程序代碼24ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH 。定時器T0溢出中斷入口地址 LJMP TT0 ORG 001BH 。定時器T1溢出中斷入口地址 LJMP T1INT O
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