【導讀】獨立分析、使用計算機解決實際問題的能力；認真的科學態(tài)度、團結(jié)協(xié)作的團隊精神；訓練收集查找中外文專業(yè)資料的閱讀與翻譯能力；程方法，訓練基于該單片機的編程及其運用，訓練對keil編程軟件的使用及調(diào)試；proteus的仿真設(shè)計，鍛煉實際操作能力；生書面和口頭表達能力得到進一步的訓練和提高。熟悉計算機仿真軟件proteus；對AT89C51有一個更充分的了解，且用keil51會對其進行編程；音樂盒功能包括：可以播放多首歌曲，且可以暫停，可以播放上一首或下一首，可以顯示時間等；了解音樂發(fā)聲原理會對歌曲進行編碼。段和研究步驟以及參考書目等；模版格式要求規(guī)范撰寫；翻譯一篇與本課題相關(guān)的專業(yè)英文資料，其對應的中文翻譯不得少于3000字；而將大小的鐘表裝上機械裝置，被稱為“可發(fā)出聲音的組鐘”。能動搖，而且價格昂貴，不能實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。制作工藝簡單，可進行批量生產(chǎn)，所以價格便宜。廣泛應用于檢測及控制系統(tǒng)中。采當鍵盤有鍵按下時，判斷鍵值，啟動計數(shù)器T0，產(chǎn)生一定頻率的脈

　　

【正文】 圖 51 直流電源設(shè) 計電路 電路工作原理 從圖 51 看 ,變壓器輸入端經(jīng)過一個保險連接電源插頭 ,如果變壓器或后面的電220V交流電 全橋整流 穩(wěn)壓 7805 穩(wěn)壓 5V直流電輸出 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 路發(fā)生短路，保險內(nèi)的金屬細絲就會因大電流引發(fā)的高溫溶化后斷開。 變壓器后面由 4 個二極管組成一個橋式整流電路，整流后就得到一個電壓波動很大的直流電源，所以在這里接一個 330uF/25V的電解電容。 變壓器輸出端的 9V電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波，在電容 C1 兩端大約會有 11V多一點的電壓，假如從電容兩端直接接一個負載，當負載變化或交流電源有少許波動都會使 C1 兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個比較穩(wěn)定 的電壓，在這里接一個三端穩(wěn)壓器的元件。 三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，內(nèi)部由一些三極管和電阻等構(gòu)成，在分析電路時可簡單的認為這是一個能自動調(diào)節(jié)電阻的元件，當負載電流大時三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻自動變小，而當負載電流變小時三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻又會自動變大，這樣就能保持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變。 因為我們要輸出 5V的電壓，所以選用 7805， 7805 前面的字母可能會因生產(chǎn)廠家不同而不同。 LM7805 最大可以輸出 1A 的電流，內(nèi)部有限流式短路保護，短時間內(nèi)，例如幾秒鐘的時間，輸出端對地（ 2 腳）短路并不會使 7805 燒壞 ，當然如果時間很長就不好說了，這跟散熱條件有很大的關(guān)系。 三端穩(wěn)壓器后面接一個 105 的電容，這個電容有濾波和阻尼作用。 最后在 C2 兩端接一個輸出電源的插針，可用于與其它用電器連接 ,比如 MP3等。 雖然 7805 最大電流是一安培，但實際使用一般不要超過 500mA,否則會發(fā)熱很大，容易燒壞。一般負載電有 200mA 以上時需要散熱片。 電路原理圖 78XX 系列集成穩(wěn)壓器的典型應用電路如圖 52 所示，這是一個輸出正 5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。 IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C C2 分別為輸入端和輸出端濾波 電容。當輸出電較大時， 7805 應配上散熱板 。 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 D1DiodeD3DiodeD4DiodeD2Diode25v33nF1KR19v變壓器12COM2C2105D6LED3220V 交流電Vm VntGND5V 直流12COM2J11237805 圖 52穩(wěn)壓電源電路原理圖 6 軟件系統(tǒng)設(shè)計 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。首先要了解對應的音調(diào)， 音調(diào)主要由聲音的頻率決定，同時也與聲音強度有關(guān)。對一定強度的純音，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)隨聲強增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨強度增加而上升。 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。利用單片機的內(nèi)部定時器 /計數(shù)器 0，使其工作在模式 1，定時中斷，然后控制 引腳的輸出音樂。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，利用定時器計時這個半周期時間，每當計時到后就將輸出脈沖的 I/O反相，然后重復計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 s? 定時器 /計數(shù)器 0的定時時間為： T/2=1912/2 s? =956 s? 定時器 956 s? 的計數(shù)值 =定時時間 /機器周期 =956 s? /1 s? =956(時鐘頻率=12MHZ) 裝入 T0 計數(shù)器初值為 65536956=64580 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 將 64580 裝入 T0 寄存器中，啟動 T0工作后，每計數(shù) 956 次時將產(chǎn)生溢出中斷，進入中斷服務(wù)時，每次對 引腳的輸出值進行取反，就可得到中音 DO（ 523HZ）的音符音頻。將 51單片機內(nèi)部定時器工作在計數(shù)器模式 1下，改變計數(shù)初值 TH0,TL0以產(chǎn)生不同的頻率。表 61是 C調(diào)各音符頻率與計數(shù)初值 T的對照表： 表 61 C 調(diào)各音符頻率與計數(shù)初值 T的對照表 音符 頻率（ Hz） /初值 ( s? ) 音符 頻率（ Hz） /初值 (s? ) 低 1DO 262/63627 中 1DO 523/64580 高 1DO 1042/65056 低 2RE 294/63835 中 2RE 589/64687 高 2RE 1245/65134 低 3M 330/64021 中 3M 661/64780 高 3M 1318/65157 低 4FA 350/64107 中 4FA 700/64822 高 4FA 1397/65178 低 5SO 393/64264 中 5SO 786/64900 高 5SO 1568/65217 低 6LA 441/64402 中 6LA 882/64969 高 6LA 1760/65252 低 7SI 495/64526 中 7SI 990/65031 高 7SI 1967/65282 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，對其進行簡單的編碼，在編程時，根據(jù)音符編碼查找對應的計數(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 62是音符編碼表。 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 表 62 音符編碼表 節(jié)拍頻率的產(chǎn)生 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)也進行了編碼，并且計算了樂譜節(jié)拍編程時的延時時間，如表 63和表 64所示。 表 63 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 1 1/4 6 6/4 1 1/8 6 6/8 2 2/4 8 8/4 2 2/8 8 8/8 3 3/4 A 10/4 3 3/8 A 10/8 4 4/4 C 12/4 4 4/8 C 12/8 5 5/4 F 15/4 5 5/8 音符 音符編碼 音符 音符編碼 不發(fā)音 0 低 5SO 1 低 6LA 2 低 7SI 3 中 1DO 4 中 2RE 5 中 3M 6 中 4FA 7 中 5SO 8 中 6LA 9 中 7SI A 高 1DO B 高 2RE C 高 3M D 高 4FA E 高 5SO F 高 6LA G 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表 64 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 4/4 125 ms 4/4 62 ms 3/4 187 ms 3/4 94 ms 2/4 250 ms 2/4 125 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。 軟件流程設(shè)計 （ 1） 本設(shè)計采用了自定下下的設(shè)計流程，即在編制一個程序時，先考慮程序的總體結(jié)構(gòu)而忽略一些細節(jié)問題，然后逐步的一步一步的細化，直至用程序語言完全描述每一個細節(jié)為止。 主要 程序 流程 有：主程序、 判斷有無按鍵子程序 、 鍵盤掃描子程序、顯示鍵號 /歌曲號子程序、開機畫面子程序、按鍵值播放歌曲子程序、播放時間初始 化子程序、液晶顯示屏寫指令子程序、液晶顯示屏寫數(shù)據(jù)、字符串顯示子程序播放時間顯示子程序、播放歌曲子程序、播放時間更新子程序 。 程序中使用了兩個定時中斷，定時中斷 0 用于產(chǎn)生整個音程的頻率，以便驅(qū)動揚聲器。定時器T1 用于刷新播放時間，當發(fā)生一秒定時中斷時，將秒加一，達到 60 秒時，將分加一，達到 60 分時，將時加一。程序設(shè)置了溢出處理，即當時間為 23： 59： 59 時，自動將時間更新為 00： 00： 00。程序的總體流程是當 P1 由按鍵按下時 ， 讀鍵盤，并儲存鍵值，若為 F 鍵則通過查表的方式，調(diào)用字符串顯示子程序顯示開機畫面，同時 用查表的方式求出鍵號的 ASCII 值，并調(diào)用顯示鍵號 /曲號自稱序，將鍵號顯示出來。若為 1A，程序根據(jù)儲存的鍵號，將相應歌曲的表頭地址賦給 DPTR，取出曲譜，判斷是否為休止符，通過查表的方式將表中的定時器初值裝入定時器 T0，在定時中斷 0 里面，重裝初值，將輸出口取反，完成發(fā)聲。本設(shè)計中，每發(fā)一個調(diào)，調(diào)用一個 30MS 的延時，一次當做曲譜的節(jié)拍碼。在此過程中若有功能鍵按下，將當前歌曲的表頭地址加 513/減 513 或等待。于此同時調(diào)用播放時間初始化子程序，顯示 00： 00： 00，裝定時器 T1 的初值，準備更新播放時間。程序 流程圖如圖 61所示 。 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 液晶初始化 內(nèi)存初始化 有無按鍵 ？ 取鍵值 ASCⅡ碼顯示 F 鍵？ 1A鍵？ 播放時間初始化 開機畫面 有無功能鍵？ 裝 T1 初值刷新播放時間 單曲唱完？ 全部唱完？ 結(jié) 束 暫停 ？ 上 1 曲 下 1 曲 等待 樂譜首地址 減 513 樂譜首地址加 513 取樂譜進行演奏 再一次按下 按鍵值存儲相應曲譜首地址 開始 是 無 是 是 否 有 否 是 是 否 是 是 無 是 否 有 否 否 否 程序流程圖 61 判斷鍵值并存儲 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 （ 2） 播放音樂子程序流程圖 如圖 62所示。 開始 初始化定時器 0 取樂曲簡碼 結(jié)束碼 低四位暫存 R5 高 4 位為 0 在 TABLE 中取計數(shù)初值 高位送 TH0，低位送 TL0 啟動定時器 0 延時 按設(shè)置頻率取反 延時時間到 結(jié)束 準備播放下一首 不發(fā)音 Y Y Y N N 音樂子程序流程圖 62 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 性能分析 在本設(shè)計中，一共設(shè)置了 9 首 MID 樂曲，分別是 第一首《精忠報國》 、 第二首《月亮代表我的心》 、 第三首《看我七十二變》 、 第四首《同一首歌》 、 第五首《大?！?、 第六首《兩只蝴蝶》 、 第七首 世上只有媽媽好 、 第八首歌《彩云追月》 、第九首 十年 、 第十首 你的愛給了誰 。在本設(shè)計中由于對音樂知識欠缺，曲譜為網(wǎng)絡(luò)下載。采用 LCD 顯示，穩(wěn)定清晰，可靠性高，為了及時響應按鍵，在每段子程序里面都調(diào)用了按鍵判斷子程序，并且主程序是以按鍵掃描為主線編寫的，系統(tǒng)的靈敏度高。除此之外，在按鍵掃描子程序中還帶有延時再判斷，軟件去抖動功能，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。采用定時中斷更新播放時間，增強了系統(tǒng)的準確性，鑒于于作者水平有限，播放歌曲程序為了簡單實用，節(jié)拍碼被設(shè)置為固定的 30ms，演奏也只是在一個八度里面完成，系統(tǒng)適應性有待提高 。 武漢紡織大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 總結(jié)與展望 本設(shè)計報告主要介紹了用單片機實現(xiàn)的音樂發(fā)生器的設(shè)計方法。系統(tǒng)介紹了該電路的 硬件構(gòu)成和軟件工作過程，系統(tǒng)以 AT89C51 為核心，主要采用中斷控制系統(tǒng)，結(jié)合所學的單片機的知識，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。設(shè)計中很好的使軟、硬件相結(jié)合，基本上達到了設(shè)計的要求。 通過這次畢業(yè)設(shè)計， 使我對單片機及其附屬電路有了一定的了解，對課本上的知識有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。 隨著 畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。 經(jīng)過 幾 個月 的奮戰(zhàn)我