【正文】 case 0: key_line = 0b00010000。 按鍵的防抖問題： 按鍵的抖動(dòng)時(shí)間： 5~20ms，正常時(shí)間： 300~500ms 則需要保證兩次讀鍵值的時(shí)間大于抖動(dòng)時(shí)間，小于最小正常時(shí)間的 1/2， 取讀鍵值時(shí)間為 100ms。如果有低電平出現(xiàn)，則說明有按鍵按下，如果讀到的都是高電平，則表示無按鍵按下。如此，程序中定義了如下數(shù)組： flash unsigned char shu[10]={0x00,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f} 通過對(duì)數(shù)組元素，利用一個(gè)變量，在其中因不同狀況而進(jìn)行改變這樣的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示歌曲播放曲目讀取這樣的功能。若要顯示字型 1， PA 口輸出值為 0x06。 有了字段碼對(duì)照表。 4 軟件設(shè)計(jì) 數(shù)碼管的設(shè)計(jì) 字形 h g f e d c b a 共陰極 共陽極 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH C0H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H F9H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH A4H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH B0H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 99H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 92H 6 0 1 1 1 0 0 1 0 7DH 82H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H F8H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 80H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 90H A 0 1 1 1 0 1 1 1 77H 868 B 0 1 1 1 1 1 0 0 7CH 83H C 0 1 1 0 1 0 0 1 39H C6H D 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH A1H E 0 1 1 1 1 0 0 1 79H 86H F 0 1 1 1 0 0 0 1 71H 8EH 表 2 為了獲得 09 十個(gè)不同的字型符號(hào)，數(shù)碼管各段所加電平不同，所以 IO 口輸出的編碼也不同。 鍵盤模塊：采用紙質(zhì) 4 乘 4 鍵盤輸出線與單片機(jī)直接相對(duì)接的方式。 D 口 PD5：接相應(yīng)揚(yáng)聲器電路，控制音樂播放。故我們 采用的是 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)，故需要用到其八個(gè)口。 節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù) 1 1/4 拍 2 2/4 拍 3 3/4 拍 4 1 拍 5 1 又 1/4 拍 6 1 又 1/2 拍 8 2 拍 A 2 又 1/2 拍 C 3 拍 F 3 又 3/4 拍 表 1 3 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)硬件資源 的設(shè)計(jì) A 口 PA0— PA7： 用于八段數(shù)碼管的顯示。我們可以設(shè) 置一個(gè)中斷計(jì)數(shù)器，通過判別中斷計(jì)數(shù)器的值來控制節(jié)拍時(shí)間的長短。音符的節(jié)拍我們可以用定時(shí)器來控制，送入不同 的初值，就可以產(chǎn)生不同的定時(shí)時(shí)間。 圖 4 8 段數(shù)碼管原理 按鍵模塊 通過 單片機(jī)相應(yīng)程序控制，實(shí)現(xiàn)對(duì) 4 乘 4 鍵盤信息的采集。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。其按 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。 通過揚(yáng)聲器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂盒音樂的播放。 4*4 鍵盤 數(shù)碼管 顯示 音樂播放電路 2 2 圖 2 ATMEGA16 最小系統(tǒng) 揚(yáng)聲器模塊 采用音頻功率放大器 LM386 來進(jìn)行對(duì)音頻的放大。 本實(shí)踐活動(dòng)用其即可很好的實(shí)現(xiàn)。硬件結(jié)構(gòu)適合 C 語言編程，功能齊全，不容易解密。方案三：ATMEGA16 作為 CPU 來控制，性價(jià)比 較高，我們平時(shí)運(yùn)用得多也較為熟悉 。 控制器系統(tǒng)模塊 方案一：采用 51 系列 8 位單片機(jī)，這種處理器處理速度相對(duì)緩慢，功能簡單，外圍電路電路比較復(fù)雜 。 另外，我們又外加一個(gè)電機(jī)模塊，驅(qū)動(dòng)一個(gè)小女孩在為音樂盒上舞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了音樂盒的美觀性。 關(guān)鍵詞 ：單片機(jī)，中斷，頻率 ， 鍵盤 ，音樂播放器 II II 目 錄 1 系統(tǒng)方案 ............................................... 1 控制器系統(tǒng)模塊 ....................................................................... 1 揚(yáng)聲器模塊 .............................................................................. 2 數(shù)碼管模塊 .............................................................................. 2 按鍵模塊 .................................................................................. 3 2 系統(tǒng)原理分析 ........................................... 4 單片機(jī)發(fā)聲原理 ......................................................................... 4 3 硬件設(shè)計(jì) ............................................... 4 單片機(jī)硬件資源的設(shè)計(jì) .............................................................. 4 功能模塊硬件設(shè)計(jì) ...................................................................... 5 4 軟件設(shè)計(jì) ............................................... 5 數(shù)碼管的設(shè)計(jì) .............................................................................. 5 鍵盤的設(shè)計(jì) ................................................................................. 6 音樂播放 .................................................................................... 7 5 設(shè)計(jì)體會(huì) ............................................... 8 附錄 1：電路原理圖 ....................................... 9 附錄 2：源程序 .......................................... 10 1 1 1 系統(tǒng) 方案 本系統(tǒng)主要利用單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一定頻率的方波，利用延時(shí)來實(shí)現(xiàn)方波的延時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)“ 1～ 7” 的頻率 的高、中、低音的發(fā)音，而后把每首歌曲編碼編程并結(jié)合單片機(jī)硬件 再通過外接的揚(yáng)聲器來實(shí)現(xiàn)歌曲的播放 。所謂音樂播放器，由單片機(jī)進(jìn)行信息處理，再經(jīng)過信號(hào)放大，由耳機(jī)或揚(yáng)聲器（喇叭）放出樂曲聲。它有功能多﹑價(jià)格優(yōu)﹑外圍電路簡單的特點(diǎn) ,備受音樂愛好者及音樂芯片制造商的青睞 。 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 ( 2021 2021 年度第一學(xué)期 ) 名 稱： 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng) 題 目： 基于 AVR 單片機(jī)的音樂盒播放器 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 成 績： 日期： 2021 年 12 月 28 日 I I 摘 要 利用單片機(jī)演奏音樂大概是單片機(jī)愛好者感興趣的問題之一。利用單片機(jī)控制音樂播放也多不勝舉 .音樂芯片也相當(dāng)之多 ,而利用單片機(jī)存儲(chǔ)音樂 ,控制播放最為廣泛。 本題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以 ATmega16 單片機(jī)為核心，本文應(yīng)用單片機(jī)和音樂發(fā)聲的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的音樂播放器。我們知道，振動(dòng)產(chǎn)生聲音，振動(dòng)頻率不同，所發(fā)出的聲音也就不同，有規(guī)律的振動(dòng)發(fā)出的聲音叫“樂音”，音樂由音頻和節(jié)拍構(gòu)成，音頻即發(fā)聲的頻率，節(jié)拍即延時(shí)的長短，因此利用單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一定頻率的方波，本文比較詳細(xì)地介紹了音樂播放器的原理、設(shè)計(jì)思路、硬件的選擇及相關(guān)作用、軟件的實(shí)現(xiàn)方法及詳細(xì)的程序清單、還包括進(jìn)行了軟、硬件調(diào)試和測試，耳熟能詳?shù)母枨囊来?、輪回播放。再利?4*4 鍵盤與單片機(jī)相連接，通過對(duì) 4*4 鍵盤的捕捉，實(shí)現(xiàn)換曲、播放、暫停等功能。 AVR 單片機(jī) 圖 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖 本系統(tǒng)主要由 按鍵 模塊、 揚(yáng)聲器 模塊、 數(shù)碼管模塊、 控制器 模 塊組成，下面分別論證這幾個(gè)模塊 。 方案二：采用 196 系列 16 位單片機(jī)，這種處理器處理速度較快，但由于內(nèi)部外設(shè)模塊不夠豐富，需要接一定的外圍電路，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。 而且ATMEGA16 能夠產(chǎn)生我們所需要的控制信號(hào)，能連接鍵盤 。抗干擾能力強(qiáng)。 綜合以上本題要求和以上三種方案的分析，最終選擇方案三。 LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中 。 圖 3 揚(yáng)聲器模塊 數(shù)碼管模塊 數(shù)碼管 由 8 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二3 3 極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 考慮系統(tǒng)的實(shí)際要求及易操作性 ，我們采用的是共陰極八段數(shù)碼管 ，來實(shí)現(xiàn)對(duì)歌曲的播放曲目第幾首的顯示 。 圖 5 4 乘 4 按鍵模塊 4 4 2 系統(tǒng) 原理 分析 單片機(jī)發(fā)聲原理 我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單處機(jī)某個(gè)口線的 “高 ”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的 波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控制 “高 ”“低 ”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。 但是，由于 定時(shí)器 的最大定時(shí)時(shí)間 有限 ，因此不可能直接用改變的時(shí)間初值來實(shí)現(xiàn)不同節(jié)拍。 我們將每一音符的時(shí)間常數(shù)和其相應(yīng)的節(jié)拍常數(shù)作為一組，按順序?qū)非械乃谐?shù)排列成一個(gè)表，然后由查表程序依次取出，產(chǎn)生音符并控制節(jié)奏，就可以實(shí)現(xiàn)演奏效果。 考慮到電路不會(huì)用到太多口，資源配置還比較充裕。 B 口 PB0PB7：用以對(duì)四乘四鍵盤掃描信號(hào)的采集以及控制。 5 5 功能模塊硬件設(shè)計(jì) 數(shù)碼管模塊：靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)相應(yīng) B 口相聯(lián)系。 揚(yáng)聲器模塊：用擴(kuò)展版來實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器的功能，并與單片機(jī) PD5 口，接地接高等處相連接。因此必須建立一個(gè)字型與字段 7 段碼的編碼表，（見上表 2）?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì) 8 段碼的譯碼。6 6 若要顯示字型 A，