【正文】 數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。而傳統(tǒng)的音樂盒大部分是機(jī)械型的，體積龐大，而且沉重，發(fā)音單調(diào)，且不悅耳，不能實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，所以很難滿足當(dāng)代人們的需求。單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。而且具有一定的開發(fā)價(jià)值。而本文設(shè)計(jì)采用的是AT89C51單片機(jī)，這是一款性價(jià)比非常高的單片機(jī)。俗稱單片機(jī)[2]。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器；：T1（記時(shí)器1外部輸入）；ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)；PSEN：外部程序存儲器的選通信號；RST：復(fù)位輸入；XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入；XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。電容：保持一個恒定的偏執(zhí)電壓供給；喇叭：發(fā)出聲音，電源：供電；電阻；控制電路；開關(guān)：控制音樂。如圖：圖 31 音樂盒主體結(jié)構(gòu)框圖本設(shè)計(jì)是一個基于AT89C51系列單片機(jī)的數(shù)字音樂盒，一共設(shè)計(jì)了五首不同風(fēng)格的歌曲，在播放歌曲同時(shí)八路LED彩燈隨音調(diào)變化而變化，同時(shí)利用數(shù)碼管顯示歌曲的序號，以便切換歌曲。一共設(shè)計(jì)了兩個開關(guān)，一個用以切換LED彩燈花樣，一個用以切換歌曲。 編程軟件KEIL的簡介要進(jìn)行單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)，首先離不開的就是軟件，而如果你使用C語言編程，那么KEIL幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。KEIL提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。是一款非常不錯的軟件。PROTEUS軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。PROTEUS是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。在編譯方面，它也支持IAR、KEIL和MPLAB等多種編譯器。PROTEUS 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例如：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。外接石英晶體及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF10PF。采用外部時(shí)鐘的電路如圖示。由于外部時(shí)鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。發(fā)光二極管的亮、熄由內(nèi)部程序控制，八個LED發(fā)光二極管分別對應(yīng)不同的音階，所以LED會隨著音階的變化按規(guī)律亮、熄。如圖所示：圖 44 數(shù)碼管設(shè)計(jì)圖5音調(diào)和節(jié)拍的設(shè)計(jì) 音調(diào)和節(jié)拍的設(shè)計(jì)以及音樂基礎(chǔ)知識一般說來，單片機(jī)演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應(yīng)幅度的諧波頻率，也就是說不能像電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。不同音高的樂音是用C、D、E、F、G、A、B來表示，這7個字母就是音樂的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱成簡譜的7，相當(dāng)于漢字“多來米發(fā)梭拉西”的讀音，這是唱曲時(shí)樂音的發(fā)音，所以叫“音調(diào)”，即Tone。兩個音之間的距離有兩個“半音”，就叫“全音”。通常唱成7的音叫自然音，那些在它們的左上角加上﹟號或者b號的叫變化音。例如高音DO的頻率（1046Hz）剛好是中音DO的頻率（523Hz）的一倍，中音DO的頻率（523Hz）剛好是低音DO頻率（266 Hz）的一倍；同樣的，高音RE的頻率（1175Hz）剛好是中音RE的頻率（587Hz）的一倍，中音RE的頻率（587Hz）剛好是低音RE頻率（294 Hz）的一倍。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這半個周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對I/O反相，就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖。此外結(jié)束符和休止符[7]可以分別用代碼00H和FFH來表示，若查表結(jié)果為00H，則表示曲子終了；若查表結(jié)果為FFH，則產(chǎn)生相應(yīng)的停頓效果。數(shù)字下面帶一個點(diǎn)就是低8度，兩個點(diǎn)代表低16度。“節(jié)拍”,即Beat，簡單說就是打拍子，就像我們聽音樂不自主的隨之拍手或跺腳。至于1拍多少秒，并沒有嚴(yán)格規(guī)定，就像人的心跳一樣，大部分人的心跳是每分鐘72下，有些人快一點(diǎn)，有些人慢一點(diǎn)，只要聽的悅耳就好。休止符表示暫停發(fā)音。了解音樂的一些基礎(chǔ)知識，我們可知產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂。因此，需要弄清楚音樂中的音符和對應(yīng)的頻率，以及單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)的關(guān)系。1/，只要設(shè)定延遲時(shí)間就可求得節(jié)拍的時(shí)間。所以只要求得1/4拍的DELAY時(shí)間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)。播放長度以十六分音符為單位（在本程序中為165ms），一拍即四分音符等于4個十六分音符，編為4,其它的播放時(shí)間以此類推。以0xff作為曲譜的結(jié)束標(biāo)志。舉例2：音調(diào)re,發(fā)音長度為半拍，即八分音符，將其編碼為0x22。先將歌曲的簡譜進(jìn)行編碼，儲存在一個數(shù)據(jù)類型為unsigned char 的數(shù)組中。表53 簡譜對應(yīng)的簡譜碼、T值、節(jié)拍數(shù)簡譜發(fā)音簡譜碼節(jié)拍碼節(jié)拍數(shù)1中音DO111/4拍2中音RE222/4拍3中音MI333/4拍4中音FA441拍5中音SO551又1/4拍6中音LA661又1/2拍7中音SI782拍1高音DO8A2又1/2拍2高音RE9C3拍3高音MIAF3又3/4拍4高音FAB5高音SOC6高音LAD7高音SIE6 C源程序設(shè)計(jì) 音樂程序音樂程序根據(jù)上面的音調(diào)節(jié)拍編碼方案，用第一首歌《勞動最光榮》為例[8]，編碼如下：uchar code ldzgr[]={ //勞動最光榮0x52,0x82,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x32,0x52,0x12,0x32,0x28,//太陽光，金亮亮，雄雞唱三唱；0x52,0x84,0x52,0x62,0x62,0x54,0x52,0x81,0xA1,0x92,0x52,0x88,//花兒 醒來了，鳥兒忙梳妝0x83,0x91,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x33,0x81,0x62,0x52,0x12,0x32,0x24,//小喜鵲 造新房，小蜜蜂 采蜜糖0x12,0x11,0x21,0x32,0x51,0x51,0x62,0x52,0x84,0x82,0x51,0x61,0x84,0xA4,0x92,0x52,0x86,0x02,//幸福的生活從哪里來？要靠勞動來創(chuàng)造0x52,0x81,0x81,0x82,0x52,0x62,0x61,0x81,0x54,0x32,0x51,0x61,0x53,0x31,0x12,0x32,0x24,//青青的葉兒 紅紅的花，小蝴蝶 貪玩耍0x52,0x82,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x51,0x61,0x81,0xA1,0x92,0x52,0x88,//不愛勞動 不學(xué)習(xí)，我們大家不學(xué)它0x83,0x91,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x33,0x81,0x62,0x52,0x12,0x32,0x24,//要學(xué)喜鵲 造新房，要學(xué)蜜蜂 采蜜糖0x12,0x11,0x21,0x32,0x52,0x82,0x52,0x68,0x52,0x61,0x61,0x84,0xA4,0x92,0x52,0x84,0xff//勞動的快樂 說不盡，勞動的創(chuàng)造 最光榮}。如圖：圖 61 LED花樣一程序如下：uchar code huayang1[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xfb,0xfd,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}；//花樣一（2）第二種花樣：花燈從左右兩邊同時(shí)開始亮、熄，并向中間靠攏，然后再一次從中間同時(shí)向兩邊亮、熄。//花樣二（3）第三種花樣：奇數(shù)燈依次亮且不熄滅，奇數(shù)燈亮完后全部熄滅，接著偶數(shù)燈亮且不熄滅，偶數(shù)燈亮完后全部熄滅，然后相鄰兩個燈同時(shí)亮，并從左向右依次亮燈齊亮、熄，最后全部都亮、熄。//花樣三 數(shù)碼管程序數(shù)碼管用以顯示序號，當(dāng)播放第一首歌曲是顯示‘1’，第二首為‘2’，第三首為‘3’，依此類推，當(dāng)不播放歌曲只顯示三種花燈花樣時(shí)始終顯示‘0’。switch(count2) { case 0:P0=num[0]。 case 1:P0=num[1]。 case 2:P0=num[2]。 case 3:P0=num[3]。 case 4:P0=num[4]。 case 5:P0=num[5]。 }7 數(shù)字音樂盒總設(shè)計(jì)圖與總程序 仿真總設(shè)計(jì)圖仿真總圖如圖：圖71 仿真總設(shè)計(jì)圖 實(shí)物總設(shè)計(jì)圖實(shí)物總圖如圖：圖72 實(shí)物總設(shè)計(jì)圖8 結(jié)論經(jīng)過