基于單片機(jī)的音樂(lè)盒設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-19 21:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 途是播放各種頻率的聲音。數(shù)字式音樂(lè)盒要求具有一定的靈活性因?yàn)椴シ徘款l率的不確定性，多采用無(wú)源蜂鳴器[8]。多用無(wú)源蜂鳴器演奏不同類別的樂(lè)曲或模擬頻率差異的聲響[9]。由上圖，三極管正常放大聲音，啟動(dòng)蜂鳴器。，規(guī)范了方波信號(hào)的規(guī)律形成，造成間歇性蜂鳴器的響聲，發(fā)出美妙的音樂(lè)旋律。 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路圖6 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計(jì)用數(shù)碼管顯示目前播放音樂(lè)的序號(hào)，由上圖我們可以看出數(shù)碼管的整體顯示是由發(fā)光二極管分段組成的。通常情況下，在單片機(jī)系統(tǒng)中由8段LED數(shù)碼管組成顯示模塊，7個(gè)組成“8”，另外1個(gè)形成小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼管顯示塊的亮或滅取決于控制端口電平的高低。我們都知道，LED數(shù)碼管有共陰極接法和共陽(yáng)極接法。：圖中的發(fā)光二極管為共陰極接法。 LED驅(qū)動(dòng)電路圖7 LED驅(qū)動(dòng)電路從單片機(jī)出現(xiàn)至廣泛推廣以來(lái)，憑借其優(yōu)良的性能快速的占據(jù)了大部分市場(chǎng)。單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具有體積小、功能齊全、易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn)，并逐步滲透社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了它的實(shí)用價(jià)值。LED燈可以比擬單片機(jī)系統(tǒng)的“眼睛”，從LED燈的顯示可以向人們傳達(dá)單片機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息和輸出結(jié)果。綜上所述，簡(jiǎn)捷的LED燈驅(qū)動(dòng)電路對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)就是必不可少的硬件電路。上圖就是針對(duì)單片機(jī)音樂(lè)盒的LED燈的驅(qū)動(dòng)電路原理圖，8個(gè)發(fā)光二極管組成顯示電路，LED燈組連接至單片機(jī)的P1端口。在P1端口處若為低電平，那么LED顯示燈亮。由此可見(jiàn)，單片機(jī)內(nèi)部程序控制發(fā)光二極管的亮或滅，8個(gè)發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng)不同的音階，音階的規(guī)律性變化會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)LED燈的亮、滅，從而顯示不同頻率的樂(lè)調(diào)。 歌曲切換電路圖8 按鍵切換電路本設(shè)計(jì)由按鍵來(lái)控制音樂(lè)播放，一個(gè)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)下一首音樂(lè)，返回上一首音樂(lè)是由另一個(gè)按鍵控制的，是手動(dòng)干預(yù)音樂(lè)盒播放的主要手段。由上圖我們也可以看出，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式按鍵控制音樂(lè)播放。獨(dú)立式按鍵方式，即每個(gè)按鍵分別單獨(dú)的連接一個(gè)I/O端口，每一個(gè)都是獨(dú)立的工作狀態(tài)，不影響其他I/O端口的正常工作。這樣的按鍵方式方便簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣泛，是本設(shè)計(jì)其中一個(gè)亮點(diǎn)，按鍵方式的連接也為我們以后關(guān)于單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了可行性的方案。 電源電路能夠提供電力能源支持的電路設(shè)計(jì)叫做電源電路。根據(jù)用電設(shè)備的特點(diǎn)及要求，電源電路可靈活進(jìn)行設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用4節(jié)7號(hào)電池組成5V電源為單片機(jī)供電電池為供電能源。采用電池供電方便，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。其中下圖便為電源電路設(shè)計(jì)圖。圖9 電源電路 程序下載電路圖10 程序下載電路對(duì)電腦熟悉的都知道電腦串口的重要性，為了方便快捷的對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，大多數(shù)器件選用經(jīng)過(guò)串口和電腦端軟件的連接，經(jīng)由串口對(duì)數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行必要的處理與交換。但由于電腦配置的問(wèn)題，導(dǎo)致有些臺(tái)式機(jī)電腦和筆記本都沒(méi)有串口，這就讓我們多了許多的麻煩。為了方便客戶解決無(wú)串口的問(wèn)題，USB轉(zhuǎn)串口模塊應(yīng)運(yùn)而生。它可以將USB接口虛擬為一個(gè)串口，這就解決了無(wú)串口的問(wèn)題。但隨之又出現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題，不是每個(gè)USB到串口芯片都可以進(jìn)行ISP下載，通過(guò)尋找及測(cè)試，發(fā)現(xiàn)PL2303是一款應(yīng)用廣泛又價(jià)格低廉的器件。上圖就是為下載程序而提供的硬件支持，這樣的設(shè)計(jì)使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單易操作。系統(tǒng)整體電路圖在前面我們分別說(shuō)明了組成系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的電路原理圖，并附帶著對(duì)電路原圖的原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明。這樣也方便我們對(duì)該音樂(lè)盒設(shè)計(jì)有一個(gè)由局部到整體的認(rèn)識(shí)與總結(jié)。通過(guò)對(duì)音樂(lè)盒由整體到部分的構(gòu)思，結(jié)合對(duì)部分的研究與設(shè)計(jì)，確立功能模塊電路圖，進(jìn)而完成功能模塊的整體布局。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)整體硬件、軟件的整合調(diào)試，找到存在的問(wèn)題，通過(guò)資料與老師指導(dǎo)，找到解決問(wèn)題的方法，并最終確定硬件電路組成。為了直觀的看到本設(shè)計(jì)硬件電路布局，特此展示整個(gè)系統(tǒng)硬件連接電路圖如下：圖11 系統(tǒng)整體電路圖3 系統(tǒng)整體軟件介紹在 STC89C52 系列單片機(jī)研發(fā)的電子音樂(lè)盒中，各個(gè)功能不同的軟件程序與硬件模塊之間既“獨(dú)立”又“協(xié)作”，在接到輸入指令后，立即運(yùn)行相應(yīng)的程序，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能，進(jìn)而控制音樂(lè)的播放[7]。 音樂(lè)盒樂(lè)曲播放原理能夠正常播放一段音樂(lè)必不可少的兩個(gè)因素就是音調(diào)和音符[10]。音調(diào)和聲音頻率及聲音強(qiáng)度息息相關(guān)，而音符發(fā)音的關(guān)鍵主要依靠音頻脈沖。對(duì)于利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)演奏樂(lè)曲的功能來(lái)說(shuō)，我們只要弄清楚內(nèi)在關(guān)鍵就好，也即是明白“音調(diào)”和節(jié)拍表示一個(gè)音符所需的時(shí)間即可。 音調(diào)及音頻脈沖本設(shè)計(jì)是由核心模塊單片機(jī)及相關(guān)樂(lè)理知識(shí)進(jìn)行組織設(shè)計(jì)的一個(gè)音樂(lè)播放器，也就是經(jīng)由核心模塊單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行微機(jī)處理，再由內(nèi)部電路將信號(hào)進(jìn)行處理放大，由放音設(shè)備耳機(jī)或揚(yáng)聲器放出聲響。聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，不同的振動(dòng)頻率發(fā)出不同的聲音，我們將有規(guī)律的振動(dòng)發(fā)出的聲音叫“音樂(lè)”[11]。音調(diào)和節(jié)拍組成音樂(lè)，音調(diào)是由音頻決定的，節(jié)拍也即是延時(shí)時(shí)間的多少。我們把音樂(lè)音階用C、D、E、F、G、A、B來(lái)表示不同音高的樂(lè)音，讀作DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，也即是簡(jiǎn)譜7。這些樂(lè)音都有其固定頻率，在音樂(lè)產(chǎn)生時(shí)期就已經(jīng)存在。我們只要利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器改變計(jì)時(shí)器時(shí)間長(zhǎng)短就可以得到不同的頻率，不同的頻率產(chǎn)生不同的聲響，只要控制頻率的輸出就可以由單片機(jī)產(chǎn)生音樂(lè)。單片機(jī)內(nèi)部元器件會(huì)產(chǎn)生一定頻率的方波，方波控制程序中斷延時(shí)，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)“1～7”的發(fā)音，最后全曲的編程和硬件工具實(shí)現(xiàn)歌曲播放。如要延生一定的音頻
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