【正文】 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：基于AT89C52單片機(jī)的音樂(lè)盒的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 專業(yè)班級(jí): 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 目 錄摘 要…………………………………………………………………4第1章 概述……………………………………………………………5第2章 音樂(lè)盒的發(fā)音原理……………………………………………6 播放音樂(lè)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(shuō)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(wèn)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(lè)盒的設(shè)計(jì)【摘要】：隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)視覺、聽覺方面的享受提出了越來(lái)越高的要求。小小的音樂(lè)盒可以給人們帶來(lái)美好的回憶，提高人們的精神文化享受。傳統(tǒng)的音樂(lè)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(lè)盒是以單片機(jī)為核心元件的電子式音樂(lè)盒，體積小，重量輕，能演奏和旋音樂(lè)，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?！娟P(guān)鍵詞】：音樂(lè)盒；單片機(jī)第1章 概述傳統(tǒng)的音樂(lè)盒多是機(jī)械音樂(lè)盒，其工作原理是通過(guò)齒輪帶動(dòng)一個(gè)帶有鐵釘?shù)蔫F桶轉(zhuǎn)動(dòng),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(lè)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(lè)盒放音時(shí)為了讓音色穩(wěn)定,必須放平不能動(dòng)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(lè)盒，是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作的電子式音樂(lè)盒。與傳統(tǒng)的機(jī)械式音樂(lè)盒相比更小巧，音質(zhì)更優(yōu)美且能演奏和弦音樂(lè)。電子式音樂(lè)盒動(dòng)力來(lái)源是電池，制作工藝簡(jiǎn)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(lè)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(chǔ)容量的大小，可以盡可能多的存儲(chǔ)歌曲。另外，可以設(shè)計(jì)彩燈外觀效果，增設(shè)放歌時(shí)間、序號(hào)顯示燈功能，使音樂(lè)盒的功能更加豐富，如圖11所示。圖11 單片機(jī)音樂(lè)盒功能框圖第2章 音樂(lè)盒的發(fā)音原理 播放音樂(lè)的原理發(fā)音原理：播放一段音樂(lè)需要的是兩個(gè)元素，一個(gè)是音調(diào)，另一個(gè)是音符。首先要了解對(duì)應(yīng)的音調(diào)，音調(diào)主要由聲音的頻率決定，同時(shí)也與聲音強(qiáng)度有關(guān)。對(duì)一定強(qiáng)度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對(duì)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?；谏厦娴膬?nèi)容，這樣就對(duì)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(shí)器/計(jì)數(shù)器0，使其工作在模式1，定時(shí)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(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(shí)器初始值：例如：中音1（do）的音頻=523HZ,周期T=1/523s=1912定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的定時(shí)時(shí)間為：T/2=1912/2=956定時(shí)器956的計(jì)數(shù)值=定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期=956/1=956(時(shí)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(dòng)T0工作后，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將產(chǎn)生溢出中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)時(shí)，就可得到中音DO（523HZ）的音符音頻。將51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)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(duì)照表： 表21 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值T的對(duì)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(shí)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(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的編碼，在編程時(shí)，根據(jù)音符編碼查找對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)初值。比如說(shuō)音樂(lè)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(gè)2的代碼；出現(xiàn)低音7SI，直接寫一個(gè)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(lè)中的節(jié)拍用延時(shí)時(shí)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(shí)程序，則1/2拍就執(zhí)行兩次延時(shí)程序，所以只要求出1/4拍的延時(shí)時(shí)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(lè)譜節(jié)拍編程時(shí)的延時(shí)時(shí)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(gè)延時(shí)時(shí)間的節(jié)拍編碼與節(jié)拍對(duì)應(yīng)的表按1/8拍為一個(gè)延時(shí)時(shí)間的節(jié)拍編碼與節(jié)拍對(duì)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(lè)譜節(jié)拍編程時(shí)的時(shí)間延時(shí)表樂(lè)譜節(jié)拍1/4拍的延時(shí)時(shí)間樂(lè)譜節(jié)拍1/8拍的延時(shí)時(shí)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(shí)，每個(gè)音符占一個(gè)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(shí)鐘復(fù)位電路時(shí)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(shí)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(lè)盒硬件電路原理圖 原理說(shuō)明： 當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，判斷鍵值，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，放出樂(lè)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(shuō)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(guò)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(shí)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(duì)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(shí)器T0溢出中斷入口地址 LJMP TT0 ORG 001BH 。定時(shí)器T1溢出中斷入口地址 LJMP T1INT O