【正文】 做數(shù)字音樂盒的仿真時，通過向同學青椒和查找資料，我能夠運用它來畫圖，并和 keil C51 結合起來進行仿真，更有幸的是，仿真實現(xiàn)了。以前雖然對 protel99 有一定的認識，能運用其畫圖，不缺不熟練，這次設計是我對其的熟練程度提高了不少。鞏固了對AT89C51 的內部結構和接口擴展的知識。在做數(shù)字音樂盒的課程設計時，我數(shù)字音樂盒的設計 15 掌握了 AT89C51 單片機的內部振蕩方式及振蕩頻率和單片機的復位電路形式。 圖 611 Proteus 仿真圖 總結 這學期我們已接觸了單片機的課，有了一定的基礎知識，這次的單片機課程設計使我有了實踐和提高能力的機會，讓我受益良多。 c. 另外，在歌曲中，當遇到一個音符發(fā)音為 4拍，在編曲中為 *CH，因時間較長，當定時器 T1 此時來中斷時，就會對歌曲播放產(chǎn)生影響，若改為發(fā)音一拍，數(shù)字音樂盒的設計 14 中斷對歌曲播放影響減弱，但音樂效果變差。但還有問題。 （ 6） LCD 計時正常顯示的解決辦法： a. 兩個定時器同時工作，存在中斷時序問題，剛開始時我們把定時器 1 設定在方式 3，計 250us，由于定時中斷過于頻繁，使 CPU 負載過大，導致音樂不能正常播放，時間不能正常顯示。 （ 4） 編程過程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過長時容易變得很亂，不便于查找或更改。當用 JNZ 指令時，跳轉范圍比較少，這時要用一個標號中轉。（其中仿真截圖如圖 611所示） 程序調試中出現(xiàn)的問題及解決的辦法： （ 1） 有時會出現(xiàn)程序一點錯誤也沒有，但就是不能正常運行的現(xiàn)象，最后我們發(fā)現(xiàn)是因為程序中有的指令書寫得不規(guī)范導致的，例如有的 RET 返回指令一定要按正確格式書寫或在兩行指令間最好不要留空行。仿真成功后，安裝好實驗板 ,然后將音樂程序下載到電路板內 ,觀察結果。 圖 435 LCD 顯示模塊電路圖 數(shù)字音樂盒的設計 12 圖 512 顯示子程序流程圖 圖 511 數(shù)字音樂盒主程序流程圖 數(shù)字音樂盒的設計 13 第六章 仿真、安裝和調試 按照上面設計的電路在 proteus 軟件內畫圖 , 打開單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)Keil,選擇 89c51 單片機 ,在其中編寫程序 ,運行生成一個后綴名為 hex 的文件 ,然后將該文件下載到 proteus 中的 AT89c51 單片機中進行仿真 ,觀察實驗現(xiàn)象。它的合理與否 關系到程序最終的功能的多少和性能的好壞。 圖 434 復位電路模塊電路圖 數(shù)字音樂盒的設計 11 第五章 軟件設計 主模塊的設計 主模塊是系統(tǒng)軟件的主框架。當按下開機鍵時，會在 LCD 上顯示英文歡迎字符，按其他鍵可顯示歌曲號和播放時間。用 ~ 作為 LCD 的 D0~D7 的控制信號。當控制口 R/W 為低電平時，單片機向 LCD 寫入指令，當其為高電平時，單片機讀取 LCD 的信息。在單片機系統(tǒng)運行過程中，按下復位鍵 K0，高電平輸入 RST 腳，單片機被強制執(zhí)行復位操作，系統(tǒng)可退出錯誤運行狀態(tài)，恢復正常工作。 圖 432 放大電路模塊電路圖 圖 433 晶振電路模塊電路圖 數(shù)字音樂盒的設計 10 上電復位上電時，利用電容 C1 的充電延時特性，一開始， +5V 電壓全部降落在電阻 R6上，高電平輸 入 RST腳，單片機復位操作，當電容 C1充電接近結束時，電阻 R6電壓趨于 0， RST 腳輸入低電平，結束復位操作。一般有兩種復位方式：上電復位和手動復位。時鐘電路模塊電路圖如圖 433所示。 。 圖 431 鍵盤模塊電路圖 數(shù)字音樂盒的設計 9 時鐘電路 此系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用內部方式，即是利用芯片內部的振蕩電路。蜂鳴器一端接 +5V 電壓，一端接晶體管的發(fā)射極?？梢圆捎靡粋€小功率 PNP 型硅管 2905，利用“分壓 偏置式工作點穩(wěn)定直流通路”，達到了對靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。用軟件方法可以很容易地解決抖動問題，這就是通過延遲 10ms 來等待抖動消失，這之后，在讀入鍵盤碼。抖動的持續(xù)時間隨鍵盤材料和操作員而異，不過通?？偸遣淮笥?10ms。 鍵盤系統(tǒng)的鏈接電路圖如圖 431 所示： 當用手按下一個鍵時，往往按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況；在釋放一個鍵時，也回會出現(xiàn)類似的情況。 （ 4） 電路為 12MHZ 晶振頻率工作，起振電路中 C1,C2 均為 30pf。 （ 1） 硬件電路中用 0INT 、 1INT 分別接 S S2 作為上、下一曲的功能鍵 （ 2） 用 控制七段碼 a,b,c,d,e,f。 原理說明 當鍵盤有鍵按下時，判斷鍵值，啟動計數(shù)器 T0，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅動蜂鳴器，放出樂曲。 （ 數(shù)字音樂盒總硬件圖如附錄一所示） 、 AT89C51 的工作特性 ?內含 4KB 的 FLASH 存儲器檫寫次數(shù) 1000 次； ?內含 128 字節(jié)的 RAM； 圖 411 89C51 引腳圖 數(shù)字音樂盒的設計 7 ?具有 32根可編程 I/O 線； ?具有 2個 16位編程定時器 ?具有 6個中斷源， 5個中斷矢量， 2級優(yōu)先權的中 斷 結構； ?具有 1個全雙工的可編程串行通信接口； ?具有 1個數(shù)據(jù)指針 DPTR； ?具有可編程 3 級程序鎖定位； ?AT89C51 的工作電源為 5（ 1177。 TABLE 表的結構為：簡譜碼（代表音符）為高 4 位，節(jié)拍碼（表示節(jié)拍數(shù)）為低 4 位，在唱歌程序中對每一個有節(jié)拍的音符能通過設計共同生成音符節(jié)拍碼，本程序的音符節(jié)拍碼表見表 32。（見表 32） 表 32 節(jié)拍數(shù) 1/4 節(jié)拍 2/4 節(jié)拍 3/4 節(jié)拍 1 拍 1 又 1/4 拍 節(jié)拍碼 1 2 3 4 5 節(jié)拍數(shù) 1 又 1/2 拍 2 拍 2 又 1/2 拍 3 拍 3 又 3/4 拍 節(jié)拍碼 6 8 A C F 先把譜的音符找出，然后由上表建立時間常數(shù)初值 T 的順序表，標號為數(shù)字音樂盒的設計 6 TABLE1。 定義：每個音符占用一個字節(jié)，字節(jié)的高 4 位代表音符的高低，低 4 位表示該音符的節(jié)拍，如果一拍為 秒，則 1/4 拍是 秒，只要設定延遲時間就可獲得節(jié)拍的時間。將 51 單片機內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。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。 T＝ 65536－ N＝ 65536－ Fi／ 2／ Fr＝ 65536－ 1000000／ 2／ Fr＝ 65536－500000／ Fr 低音 D0的 T＝ 65536－ 500000／ 262＝ 63627 中音 D0的 T＝ 65536－ 500000／ 523＝ 64580 低音 D0的 T＝ 65536－ 500000／ 1047＝ 65059 數(shù)字音樂盒的設計 4 第三章 方案實現(xiàn) 、 音頻脈沖的產(chǎn)生 對于音樂盒而言發(fā)出悅耳的音樂是其最主要的功能，那么對于使用單片機來制作出來的音樂盒怎么實現(xiàn)音符的發(fā)聲呢？ 通過查看資料我們知道音符的發(fā)音主要靠不同的音頻脈沖。例如頻率為 523HZ,其周期 T=1/523=1912 微秒 ,因此只要令計數(shù)器定時 956/1=956在每記數(shù) 9次時將 I/O口反相 ,就可得到中音 D0(523HZ)。同時啟動定時器 T1，顯示樂曲播放的時間，并驅動 LCD,顯示歌曲號。且主控芯片采用的是我們少用的 AT89S51，所以我們選擇方案一。且本方案是采用我們所熟知的單片機類型和顯示電路，便于我們理解。數(shù)碼管采用共陽極數(shù)碼管，通過單片機 P1 口控制，實現(xiàn)歌曲序號的顯示；功能鍵盤采用 1*8 鍵盤按鍵開關，通過單片機 P3 口控制，實現(xiàn)歌曲播放順序的調換和暫停播放功能；蜂鳴器由單片機的 P2 口控制，實現(xiàn)歌曲播放；彩燈是由普通發(fā)光二極管代替，能實現(xiàn)單色長亮和閃爍效 。 本設計中用到了 89C51 單片機， 4*4 矩陣式鍵盤，蜂鳴器， 14 引腳的 LCD，可以通過以下原理框圖（圖 ）來實現(xiàn)該音樂盒的設計。 關鍵詞 ： 數(shù)字音樂盒 AT89C51 LCD 顯示器 Proteus 軟件 4*4 鍵盤 動態(tài)掃描 KEIL C5 數(shù)字音樂盒的設計 2