电子音乐盒(单片机课程设计).docx

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1、电子音乐盒(单片机课程设计) 电子音乐盒 1、设计任务和要求 (1) 2、总体设计 (1) 3、硬件设计 (2) 硬件电路 (2) 原理说明 (2) 4、软件设计 (3) 5、仿真、安装和调试 (3) 【 6、收获与体会 (4) 参考文献 (5) 附件1：元件清单 (6) 附件2: 总电路图 (7) 附件3：音乐程序 (8) ， 音乐盒设计 1、设计任务和要求 (1)利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而 演乐曲(内存两首乐曲)。 (2)采用七段数码管显示当前播放的歌曲序号。 (3)可通过功能键选择乐曲，暂停，播放，上一曲，下一曲。 2、总体设计 (1)要产生音频脉冲

2、，只要算出某一音频的周期(1/音频),然后将此周期除以2,即为半周期的时间,利用定时器计时这个半周期时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相,然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相,就可在I/O脚上得到此频率的脉冲 (2)利用8051的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下,改变记数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。例如频率为523HZ,其周期T=1/523=1912微秒,因此只要令计数器定时956/1=956在每记数9次时将I/O口反相,就可得到中音D0(523HZ)。 记数脉冲值与频率的关系公式如下： N=Fi/2/Fr N：记数值 Fi：内部计时一次为1微秒故其频率为1MHZ

3、 Fr；要产生的频率 (3)：起记数值的求法如下： T65536N65536Fi2Fr 例如：设K65536，F1000000Fi1MHZ，求低音D0（523HZ），高音的D0（1046HZ）的记数值。 T65536N65536Fi2Fr6553610000002Fr65536500000Fr 低音D0的T 6553650000026263627 中音D0的T 6553650000052364580 低音D0的T 65536500000104765059 3、硬件设计 硬件电路 本设计中用到89C51单片机，喇叭，七段显示数码管LED 。（硬件电路原理图如图1所示） 原理说明 当键盘有键按下时

4、，判断键值，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。同时启动定时器T1,显示歌曲号。 （1） 硬件电路中用0INT 、1INT 分别接S1、S2作为上、下一曲的功能键 （2） 用控制七段码a,b,c,d,e,f 。 （3） 用口控制喇叭。 （4） 电路为12MHZ 晶振频率工作，起振电路中C1,C2均为30pf 。 图1 音乐盒原理图 4、软件设计 本程序可以实现课程设计的基本要求，并可以通过按键播放两首歌曲，程序流程图如下： 5、仿真、安装和调试 按照上面设计的电路在proteus软件内画图, 打开单片机软件开发系统Keil,选择89c51单片机,在其中编写程序,运行生成一

5、个后缀名为hex的文件,然后将该文件下载到proteus中的AT89c51单片机中进行仿真,观察实验现象。仿真能实现播放音乐，按键选择曲目，暂停，播放功能。仿真成功后，安装好实验板,然后将音乐程序下载到电路板内 ,观察结果。能实现播放音乐，按键换曲等功能。 程序调试中出现的问题及解决的办法： （1）有时会出现程序一点错误也没有，但就是不能正常运行的现象，最后我们发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的，例如有的RET返回指令一 定要按正确格式书写或在两行指令间最好不要留空行。 （2）程序中的跳转指令的运用很重要，为保险起见，都用LJMP,我们就遇到过跳转指令用错程序无法正常运行的现象。当用J

6、NZ指令时，跳转范围比较少，这时要用一个标号中转。 （3）编程时要注意，在程序开始时，要写入各定时器中断的入口地址。 （4）编程过程中要注意加注释或分割线，否则，在程序过长时容易变得很乱，不便于查找或更改。 （5）编程前要加流程图，这样会使思路清晰，例如数字音乐盒的设计思路完全可以按着MP3的工作方式列写流程图。 （6） LCD计时正常显示的解决办法： a. 两个定时器同时工作，存在中断时序问题，刚开始时我们把定时器1设定在方式3，计250us，由于定时中断过于频繁，使CPU负载过大，导致音乐不能正常播放，时间不能正常显示。 解决办法：将定时器1设定在工作方式1，16位计数，计50ms,效果有

7、很大改观。但还有问题。 b. 当音乐为全4拍起始时，此时音乐节奏与定时器T1中断频率错开，LCD 显示和音乐播放都会好一些。 c. 另外，在歌曲中，当遇到一个音符发音为4拍，在编曲中为*CH，因时间较长，当定时器T1此时来中断时，就会对歌曲播放产生影响，若改为发音一拍，中断对歌曲播放影响减弱，但音乐效果变差。 改进方案：若采用可以定时时间更长的单片机，可以避免所有问题。 6、收获与体会 (1) 上学期学习单片机的课时不多，对单片机的硬件设计，软件设计掌握的深度不够，但通过此次课程设计，明显的改善了，首先对于硬件电路的工作原理有了进一步的学习，同时有了一个提升；软件方面，在程序的设计，程序的调试

8、方面都有了很大的进步。 (2) 在一个好的氛围里才能踏下心来做东西，在这一段时间里，寝室成员都认真对待这次课程设计，除了自己做好自己的课题外，在遇到不懂的地方互相讨 论，查阅资料，互助解决问题。另外在编程中出现问题时，一定要戒骄戒躁，脚踏实地，认真看书，仔细分析，仔细调试，就一定会发现错误。我们也是这么做的，这一点在这次的课程设计中十分重要。 (3) 通过这次课程设计，我体会到了成功的喜悦，听着自己设计的程序下载到单片机中播放出音乐,心理非常自豪。这次的课程设计在一定程度上改变了我学习单片机这门课程的态度，从最初的认为学它没有什么实际意义，到如今爱上单片机学习，并希望能将理论运用到实践，设计出

9、更好更完整的系统。我明白了一个人要想做好一件事，就必须具备自信心，耐心，还要有毅力，要胆大心细，要勇于尝试，要手脑并用，最后才能交出一份令人满意的答卷。 参考文献 1 许珉.单片机原理及应用M.北京:中国电力出版社, 2 三恒星科技.MCS-51单片机原理与应用实例M. 北京：电子工业出版社， 3 王为青，程国钢.单片机Keil Cx51应用开发技术M. 北京：人民邮电出版社, 4 John Markus.电子电路大全M.北京：计量出版社，1995 5 阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，第4版 6 邓元庆.数字电路与逻辑设计M.北京：电子工业出版社，2022 7 附件1：元件清单

10、 附件3：音乐程序 OUT BIT ;定义音频输出端口, N EQU 6 ;歌曲总数 OUT_NUM EQU P1 ;数码管显视当前所放歌曲曲数 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP LAST_SONG ;外部中断0用于接上一曲歌按键 ORG 000BH AJMP F_T0 ;定时器0用于定时，作音符发生器用 ORG 0013H q4: AJMP NEXT_SONG ;外部中断1接下一曲歌按键 ORG 001BH AJMP START_PAUSE ;定时器1用计数，这里用作中断，接开始/暂停键,初值为0ffH，方式2 ORG 0030H MAIN: MOV SP

11、,#60H MOV DPTR,#TABLE ;DPRT指向每首歌曲的入口地址的地址。 MOV R0,#30H ;R0中存入数据30H，这里在以30H 开始的单元存放每首歌曲的入口地址，其中30H,31H存放 ;歌曲的节拍入口地址，32H，33H存放歌曲音符入口地址，每首歌占用四个存储存单元。 MOV R5,#00H ;R5中存放表TABLE中正在执行操作的序号 MOV R6,#1 ;R6存放正在设置入口信息的歌曲数 SET_TAB: MOV A,R5 ;设置每首歌曲的入口信息，存放在以30H开始的存储单元中。 MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R5 INC R0 MOV A

12、,R5 MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R5 INC R0 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R0 INC R5 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R0 INC R5 INC R6 ;设置完一首歌曲后，歌曲数加一 CJNE R6,#N+1,SET_TAB ;是否设置完，没有便继续，否则进行下面的操作 ;* 对中断，计数器的相关参数进行设置 MOV TMOD, #61H ;计数器0工作方式1，计数器1工作方式2 MOV TH1,#0FFH ;给计数器1置初值0FFH，又由于是工作方式2，所以 MOV

13、 TL1,#0FFH ;计数器计数为1，相当于一外部中断。 SETB ET1 ;允许计数器1中断 SETB ET0 ;允许计数器具0中断 CLR PT0 ;计数器0为低优先级 SETB PT1 ;计数器1为高优先级 SETB IT0 ;外部中断0为跳沿触发 SETB PX0 ;高优先级 SETB IT1 ;外部中断1为跳沿触发 SETB PX1 ;高优先级 SETB EX1 ;允许外部中断1中断 SETB EX0 ;允许外部中断定0中断 SETB EA ;开中断总开关 SETB TR1 ;定时器1开始工作，作中断用 SETB OUT ;音频输出端口初始化 ;* ;设置结束 CLR F0 ;设置F0=0，用来作暂停/播放的标置位用 MOV 22H,#01H ;22H单元中存放正在播放的歌曲编号 MOV DPTR,#OUT_TAB ;将正在播放的歌曲编号送数码管显视 MOV A,22H MOVC A,A+DPTR MOV OUT_NUM,A MOV R7,#00H ;R7中存放歌曲总信息的