基于單片機(jī)的音樂盒設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 21:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 途是播放各種頻率的聲音。數(shù)字式音樂盒要求具有一定的靈活性因?yàn)椴シ徘款l率的不確定性，多采用無源蜂鳴器[8]。多用無源蜂鳴器演奏不同類別的樂曲或模擬頻率差異的聲響[9]。由上圖，三極管正常放大聲音，啟動蜂鳴器。，規(guī)范了方波信號的規(guī)律形成，造成間歇性蜂鳴器的響聲，發(fā)出美妙的音樂旋律。 數(shù)碼管驅(qū)動電路圖6 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計用數(shù)碼管顯示目前播放音樂的序號，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個組成“8”，另外1個形成小數(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極接法。：圖中的發(fā)光二極管為共陰極接法。 LED驅(qū)動電路圖7 LED驅(qū)動電路從單片機(jī)出現(xiàn)至廣泛推廣以來，憑借其優(yōu)良的性能快速的占據(jù)了大部分市場。單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)具有體積小、功能齊全、易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn)，并逐步滲透社會的各個領(lǐng)域，充分體現(xiàn)了它的實(shí)用價值。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，簡捷的LED燈驅(qū)動電路對于單片機(jī)系統(tǒng)就是必不可少的硬件電路。上圖就是針對單片機(jī)音樂盒的LED燈的驅(qū)動電路原理圖，8個發(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，單片機(jī)內(nèi)部程序控制發(fā)光二極管的亮或滅，8個發(fā)光二極管分別對應(yīng)不同的音階，音階的規(guī)律性變化會導(dǎo)致相應(yīng)LED燈的亮、滅，從而顯示不同頻率的樂調(diào)。 歌曲切換電路圖8 按鍵切換電路本設(shè)計由按鍵來控制音樂播放，一個實(shí)現(xiàn)快進(jìn)下一首音樂，返回上一首音樂是由另一個按鍵控制的，是手動干預(yù)音樂盒播放的主要手段。由上圖我們也可以看出，本設(shè)計采用獨(dú)立式按鍵控制音樂播放。獨(dú)立式按鍵方式，即每個按鍵分別單獨(dú)的連接一個I/O端口，每一個都是獨(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單，應(yīng)用范圍廣泛，是本設(shè)計其中一個亮點(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。本系統(tǒng)采用4節(jié)7號電池組成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，價格便宜，應(yīng)用廣泛。其中下圖便為電源電路設(shè)計圖。圖9 電源電路 程序下載電路圖10 程序下載電路對電腦熟悉的都知道電腦串口的重要性，為了方便快捷的對軟件進(jìn)行調(diào)試，大多數(shù)器件選用經(jīng)過串口和電腦端軟件的連接，經(jīng)由串口對數(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題，導(dǎo)致有些臺式機(jī)電腦和筆記本都沒有串口，這就讓我們多了許多的麻煩。為了方便客戶解決無串口的問題，USB轉(zhuǎn)串口模塊應(yīng)運(yùn)而生。它可以將USB接口虛擬為一個串口，這就解決了無串口的問題。但隨之又出現(xiàn)了另一個問題，不是每個USB到串口芯片都可以進(jìn)行ISP下載，通過尋找及測試，發(fā)現(xiàn)PL2303是一款應(yīng)用廣泛又價格低廉的器件。上圖就是為下載程序而提供的硬件支持，這樣的設(shè)計使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更為簡單易操作。系統(tǒng)整體電路圖在前面我們分別說明了組成系統(tǒng)的各個功能模塊的電路原理圖，并附帶著對電路原圖的原理進(jìn)行了簡單的說明。這樣也方便我們對該音樂盒設(shè)計有一個由局部到整體的認(rèn)識與總結(jié)。通過對音樂盒由整體到部分的構(gòu)思，結(jié)合對部分的研究與設(shè)計，確立功能模塊電路圖，進(jìn)而完成功能模塊的整體布局。通過對系統(tǒng)整體硬件、軟件的整合調(diào)試，找到存在的問題，通過資料與老師指導(dǎo)，找到解決問題的方法，并最終確定硬件電路組成。為了直觀的看到本設(shè)計硬件電路布局，特此展示整個系統(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)的電子音樂盒中，各個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)計的各項(xiàng)功能，進(jìn)而控制音樂的播放[7]。 音樂盒樂曲播放原理能夠正常播放一段音樂必不可少的兩個因素就是音調(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。對于利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)演奏樂曲的功能來說，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)拍表示一個音符所需的時間即可。 音調(diào)及音頻脈沖本設(shè)計是由核心模塊單片機(jī)及相關(guān)樂理知識進(jìn)行組織設(shè)計的一個音樂播放器，也就是經(jīng)由核心模塊單片機(jī)對數(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。聲音是由振動產(chǎn)生的，不同的振動頻率發(fā)出不同的聲音，我們將有規(guī)律的振動發(fā)出的聲音叫“音樂”[11]。音調(diào)和節(jié)拍組成音樂，音調(diào)是由音頻決定的，節(jié)拍也即是延時時間的多少。我們把音樂音階用C、D、E、F、G、A、B來表示不同音高的樂音，讀作DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，也即是簡譜7。這些樂音都有其固定頻率，在音樂產(chǎn)生時期就已經(jīng)存在。我們只要利用單片機(jī)內(nèi)部定時器改變計時器時間長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。單片機(jī)內(nèi)部元器件會產(chǎn)生一定頻率的方波，方波控制程序中斷延時，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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