【正文】 .................................................................................. 17 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 1 1 緒論 數(shù)字音樂盒概述 數(shù)字音樂盒是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的播放樂器。 第 910 天：撰寫課程設(shè)計報告。 第 56 天：軟件設(shè)計，編寫程序。 第 34 天：按照確定的方案設(shè)計單元電路。 具備復(fù)位功能。 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 單片機系統(tǒng) 課 程 設(shè) 計 成績評定表 設(shè)計課題 ： 基于 89C51 的數(shù)字音樂盒的設(shè)計 學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 自動 1102 設(shè)計時間 ： 20201216～ 20201227 指導(dǎo)教師意見： 成績 : 簽名： 年 月 日 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 單片機系統(tǒng) 課 程 設(shè) 計 課程設(shè)計名稱： 基于 89C51 的數(shù)字音樂盒的設(shè)計 專 業(yè) 班 級 ： 自動 1102 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 202023910302 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計地點： 31630 課程設(shè)計時間： 20201216～ 20201227 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 單片機系統(tǒng) 課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 題 目 基于 89C51 的數(shù)字音樂盒的設(shè)計 課題性質(zhì) 工程設(shè)計 課題來源 自擬 指導(dǎo)教師 主要內(nèi)容 （參數(shù)） 利用 89c51 單片機設(shè)計一個數(shù)字音樂盒，實現(xiàn)功能如下： 內(nèi)置 4 首音樂歌曲，通過單片機的 I/O 口產(chǎn)生方波驅(qū)動蜂鳴器播放音樂。 通過獨立按鍵對歌曲實現(xiàn)暫停、上一曲、下一曲功能的控制。 任務(wù)要求 （進度） 第 12 天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計要有詳細論述。 第 78 天：實驗室調(diào)試。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計正確，篇幅合理。因為單片機具有強大的控制功能和靈活的編程實現(xiàn)特性，數(shù)字音樂盒已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。該音樂盒主要由 按鍵電路、單片機最小系統(tǒng)、以及蜂鳴器電路組成，使用 3 個按鍵控制音樂盒。 設(shè)計思想及基本功能 該系統(tǒng)具有一般音樂盒的最基本功能，即通過蜂鳴器播放音樂曲目，通過鍵盤電路控制歌曲的播放。 數(shù)字音樂盒控制系統(tǒng)具有以下幾個基本功能： （ 1）內(nèi)置 4 首音樂歌曲，通過單片機的 I/O 口 產(chǎn)生方波驅(qū)動蜂鳴器播放音樂。 （ 3）具備復(fù)位功能。 音 樂 芯 片電 源 模 塊 放 大 電 路 音 頻 輸 出 圖 方案一的原理框圖 方案（二）：利用單片機系統(tǒng)制作數(shù)字音樂盒，配合按鍵，實現(xiàn)對音樂的播放控制，其原理框圖如圖 22 所 示。 方案（一）結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，由于音樂芯片產(chǎn)品化，價格也相對便宜，但芯片普遍容量太小、且功能單一。 方案選取 鑒于方案（一）功能過于簡單，不能滿足本設(shè)計的需求，且已無太大的研究價值，故本設(shè)計采用方案二。 直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計 直流電源的穩(wěn)定性和輸出電源的質(zhì)量影響單片機系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，所以一個完整的可靠的電子設(shè)計需要可靠的電源供電。本設(shè)計采用后者輸出 5v 直流電壓。 12P10 .3 3 u FC10 .1 u FC21 0 u FC3D1V in V outGND7805T 220VT ra nsVCC1 N 4 0 0 1 圖 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 4 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)是使單片機 工作滿足的最低硬件系統(tǒng)要求、主要包括單片機、時鐘電路、復(fù)位電路等，原理圖如圖 32 所示。 復(fù)位電路：確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。本設(shè)計采用手動按鍵復(fù)位，該復(fù)位方式同樣具有上電自動復(fù)位功能。 P1. 0/T21P1. 1/T2EX2P1. 23P1. 34P1. 45P1. 56P1. 67P1. 78RST9P3. 0/RxD10P3. 1/TxD11P3. 2/INT012P3. 3/INT113P3. 4/T014P3. 5/T115P3. 6/WR16P3. 7/RD17XT AL218XT AL119VSS20P2. 0/A821P2. 1/A922P2. 2/A1023P2. 3/A1 124P2. 4/A1225P2. 5/A1326P2. 6/A1427P2. 7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0. 7/AD732P0. 6/AD633P0. 5/AD534P0. 4/AD435P0. 3/AD336P0. 2/AD237P0. 1/AD138P0. 0/AD039VCC40U1A T89C51Q12N3904Ls1Buzzer1KR1VCC 圖 蜂鳴器電路原理圖 鍵盤控制電路 本系統(tǒng)外接三個獨立按鍵，用作對歌曲操作的控制，上一曲、下一曲接外部中斷 0 和外部中斷 1 輸入端 和 ，暫停 /播放功能鍵接定時 /計數(shù)器 1 的外部輸入端口 ，按鍵公共端接地，按下引入低電平，電路圖如圖 34 P1. 0/T21P1. 1/T2EX2P1. 23P1. 34P1. 45P1. 56P1. 67P1. 78RST9P3. 0/RxD10P3. 1/TxD11P3. 2/INT012P3. 3/INT113P3. 4/T014P3. 5/T115P3. 6/WR16P3. 7/RD17XT AL218XT AL119VSS20P2. 0/A821P2. 1/A922P2. 2/A1023P2. 3/A1 124P2. 4/A1225P2. 5/A1326P2. 6/A1427P2. 7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0. 7/AD732P0. 6/AD633P0. 5/AD534P0. 4/AD435P0. 3/AD336P0. 2/AD237P0. 1/AD138P0. 0/AD039VCC40U1A T89C51S1S2S3上一曲下一曲暫停 /播放 圖 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 6 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本系統(tǒng)系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括音樂播放主程序和中斷控制程序兩部分。 主程序軟件設(shè)計 主程序構(gòu)成無限循環(huán)，用于對歌曲節(jié)拍、字符信息的讀取、分析計算，定時器的重裝完成音頻的發(fā)生。不是休止符則分析取出的節(jié)拍音符，奏出音符，控制其持續(xù)時間。主程序流程圖如圖 41 所示。 開 始中 斷 發(fā) 生中 斷 服 務(wù) 程 序中 斷 返 回結(jié) 束 圖 中斷服務(wù)程序流程圖 5 總結(jié) 經(jīng)過近兩周的資料查找和程序設(shè) 計，我完成了對數(shù)字音樂盒的設(shè)計。本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為執(zhí)行元件，以 89c51 單片機為控制核心，以鍵盤為輸入設(shè)備，滿足數(shù)字音樂盒的基本要求。 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 8 同時，由于設(shè)計的時間和能力有限，本設(shè)計還存在一定不合理之處，還具有提升空間。另外，蜂鳴器雖然結(jié)構(gòu)簡單但音樂的辨識率有限，在調(diào)試過程中出現(xiàn)走音、破音現(xiàn)象。另外在系統(tǒng)設(shè)計過程中，我熟悉了單片機系統(tǒng)的知識，將課本空乏的定時、中斷知識用到項目中完成實際功能，另外，原理圖和流程圖繪制讓我熟悉了 Altium Designer 和 visio 軟件的操作使用，大大提升了我的動手能力，為以后的設(shè)計打下基礎(chǔ)。電路原理圖與電路板設(shè)計教程 Protel ：北京希望電子出版社， 2020 [5]康華光。北京：高等教育出版社， 2020 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 10 附錄 附錄一 系統(tǒng)原理圖 P1. 0/T21P1. 1/T2EX2P1. 23P1. 34P1. 45P1. 56P1. 67P1. 78RST9P3. 0/RxD10P3. 1/TxD11P3. 2/INT012P3. 3/INT113P3. 4/T014P3. 5/T115P3. 6/WR16P3. 7/RD17XT AL218XT AL119GND20P2. 0/A821P2. 1/A922P2. 2/A1023P2. 3/A1 124P2. 4/A1225P2. 5/A1326P2. 6/A1427P2. 7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0. 7/AD732P0. 6/AD633P0. 5/AD534P0. 4/AD435P0. 3/AD336P0. 2/AD237P0. 1/AD138P0. 0/AD039VCC40U1A T8 9 C 5 1 R C3 0 p FC13 0 p FC22 2 U FC32 0 0R11KR2121 2 m HZY1S0VCC VCCS1S2S3Q12 N 3 9 0 4L S 11KR3VCC12P10 .3 3 u FC40 .1 u FC51 0 u FC6D1V in V outGND7805T 220VT ra nsVCC1 N 4 0 0 1 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 11 附錄二 系統(tǒng)調(diào)試 單片機系統(tǒng)課程設(shè)計 12 附錄三 程序代碼 OUT BIT N EQU 4 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP LAST_SONG ORG 000BH AJMP F_T0 ORG 0013H AJMP NEXT_SONG ORG 001BH AJMP START_PAUSE ORG 0030H MAIN: MOV SP,60H MOV DPTR,TABLE MOV R0,30H MOV R5,00H MOV R6,0 SET_TAB: MOV A,R5