基于单片机的音乐盒设计毕业设计样本.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除。基于单片机的音乐盒设计 学生:XXX 指导老师:XXX内容摘要: 本设计是一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒, 依据单片机技术原理, 经过硬件电路制作以及软件编译, 设计制作出一个多功能数字音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、 复位电路、 时钟电路以及蜂鸣器组成。使用两个按键控制音乐盒, 一个用来切换歌曲, 另一个用来切换8路LED的变化花样, 本音乐盒共有两首歌曲, 花样灯花样共计3种。播放歌曲时, 蜂鸣器发出某个音调, 与之对应的LED亮起。本设计利用KEIL编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试,配合PROTEUS仿真软件对硬件进
2、行仿真调试, 节约了设计时间。关键词: 音乐盒 AT89C51 KEIL PROTEUS 音调Design for AT89C51 digit music boxAbstract: The digest this text has introduced the basic AT89C51 digit music box,According to AT89C51 principle,take it by hardware circuit and software compile to made a multifunction digit music box.this box main form
3、button circuit rest circuit clock circuit and buzzer.Use two button to control it,the one use to change music ,and the other one made the LED change the kind of light.this box had two songs,and LED had three kind of light.then the music has playing,the buzzer will take among of tone,meanwhile LED wi
4、ll give out light.the design on the basic of KEIL to compile and debugging this music box,at the same times match up PROTEUS to hardware going to simulation debugging,So save a lot of times. Keywords: music box AT89C51 KEIL PROTEUS Tone目 录前言11概述21.1 课题意义21.2设计方案21.3研究内容22 系统总体方案介绍32.1 系统组成框图32.2 音乐盒
5、的功能结构图32.3 主要设计软件介绍42.3.1 PROTEUS软件简介42.3.2 KEIL简介43硬件设计53.1 总体设计框图53.2各部分硬件设计及其原理53.2.1 AT89C51简介53.2.2 LED显示电路设计与原理63.2.3 时钟振荡电路63.3 硬件电路图及功能74软件设计84.1音调、 节拍以及编码的确定方法84.1.1 音调的确定94.1.2 节拍的确定104.1.3 编码114.2 软件程序设计124.2.1 程序流程图及相应代码块124.2.2 程序源代码( 见附录A) 175调试175.1 检查硬件连接175.2 检查软件系统185.3 测试结果185.3.1
6、总体运行图185.3.2花样灯3种花样图196 结束语20附录21参考文献30基于单片机的数字音乐盒设计前言21世纪, 电子技术获得了飞速的发展, 在其推动下, 现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域, 有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高, 同时也使现代电子产品性能进一步提高, 产品更新换代的节奏也越来越快。当前, 单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、 低功耗、 小体积、 大容量、 高性能、 低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,
7、现在已能用单片机经过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术, 是传统控制技术的一次革命。单片机渗透到我们生活的各个领域, 几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置, 飞机上各种仪表的控制, 计算机的网络通讯与数据传输, 工业自动化过程的实时控制和数据处理, 广泛使用的各种智能IC卡, 民用豪华轿车的安全保障系统, 录像机、 摄像机、 全自动洗衣机的控制, 以及程控玩具、 电子宠物等等, 这些都离不开单片机。随着科学技术的进步和社会的发展, 人类所接触的信息也在不断增加而且日益复杂。面对浩如烟海的信息, 人们已经能够利用计算机等工具高效准确地对之进行处理, 但要
8、想将处理完的信息及时, 清晰地传递给别人, 还必须经过寻求更加卓越的显示技术来实现。单片机技术与液晶显示技术的结合, 使信息传输交流向着智能可视化方向迅速发展。随着人类社会的发展, 人们对视觉、 听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐盒能够给人们带来美好的回忆, 提高人们的精神文化享受。传统音乐盒多是机械型的, 体积笨重, 发音单调, 不能实现批量生产。本文设计的音乐盒是以单片机为核心元件的电子式音乐盒, 体积小, 重量轻, 能演奏和旋音乐, 功能多, 外观效果多彩, 使用方便, 并具有一定的商业价值。1 概述本设计是以AT89C51芯片的电路为基础, 外部加上放音设备, 以此来实现音
9、乐演奏控制器的硬件电路, 经过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。用户能够按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软、 硬件系统具有很好的通用性, 很高的实际使用价值, 为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。1.1 课题意义音乐盒的起源, 可追溯至中世纪欧洲文艺复兴时期。当时为使教会的钟塔报时, 而将大小的钟表装上机械装置, 被称为”可发出声音的组钟”。音乐盒有着300多年的发展历史, 是人类文明发展的历史见证。传统的音乐盒多是机械音乐盒, 其工作原理是经过齿轮带动一个带有铁钉的铁桶转动,铁桶
10、上的铁钉撞击铁片制成的琴键, 从而发出声音。可是, 机械式的音乐盒体积比较大, 比较笨重, 且发音单调。水、 灰尘等外在因素, 容易使内部金属发音条变形, 从而造成发音跑调。另外, 机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必须放平不能动摇, 而且价格昂贵, 不能实现大批量生产。本文设计的音乐盒, 是基于单片机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧, 音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池, 制作工艺简单, 可进行批量生产, 因此价格便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒, 控制功能强大, 可根据需要选歌, 使用方便。根据存储容量的大小, 能够尽可能多的存储歌曲。另外, 能够
11、设计彩灯外观效果, 使音乐盒的功能更加丰富。1.2 设计方案设计一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒, 用按键切换演奏出不同乐曲。蜂鸣器发出某个音调, 与之相对应LED亮起。使用两个按键, 一个用来切换歌曲, 另一个切换八路LED变化花样。1.3 研究内容电路有两种工作模式: 演奏音乐模式和花样灯模式。演奏音乐模式: 演奏完整的一首的歌曲, 八路LED随着音乐变化。花样灯模式: 八路LED变化出各种花样, 蜂鸣器随着发出”嘀嘀”声。按下按键1进入演奏音乐模式, 再按切换歌曲, 共两首歌曲。按下按键2进入花样灯模式, 再按切换LED花样, 共三种花样。此电路的程序只占用了1K左右, 可编制更
12、多的音乐和LED花样, 使系统的功能更加强大。2 系统总体方案介绍2.1 系统组成框图音乐盒的系统结构以AT89C51单片机位控制核心, 加上2个按键、 时钟复位电路、 蜂鸣器、 LED模块组成。单片机负责接收按键的输入, 根据输入控制音乐播放曲目和音乐花样灯的显示样式以及蜂鸣器发音。系统组成框图如图2.1-1所示。图2.1-1 系统组成框图2.2 音乐盒的功能结构图音乐盒的功能结构如图2.2-1所示。Key1负责切换播放歌曲, 播放歌曲共2首, 分别是挥着翅膀的女孩和寂寞沙洲冷。Key2负责切换LED显示花样, 显示花样共3种, 第一种顺序显示, 第二种由两边向中间移动然后向两边移动, 第三
13、种循环显示。图2.2-1 音乐盒功能结构图2.3 主要设计软件介绍本设计利用KEIL编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试, 配合PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试, 两种软件的简介如下: 2.3.1 PROTEUS软件简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件( 该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司) 。它不但具有其它EDA工具软件的仿真功能, 还能仿真单片机及外围器件。它是当前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然当前国内推广刚起步, 但已受到单片机爱好者、 从事单片机教学的教师、 致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Pro
14、teus是世界上著名的EDA工具(仿真软件), 从原理图布图、 代码调试到单片机与外围电路协同仿真, 一键切换到PCB设计, 真正实现了从概念到产品的完整设计。是当前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台, 其处理器模型支持8051、 HC11、 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、 AVR、 ARM、 8086和MSP430等, 即将增加Cortex和DSP系列处理器, 并持续增加其它系列处理器模型。在编译方面, 它也支持IAR、 Keil和MPLAB等多种编译器。 2.3.2 KEIL简介单片机开发中除必要的硬件外, 同样离不开软
15、件, 我们写的汇编语言源程序要变为CPU能够执行的机器码有两种方法, 一种是手工汇编, 另一种是机器汇编, 当前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是经过汇编软件将源程序变为机器码, 用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51, 随着单片机开发技术的不断发展, 从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发, 单片机的开发软件也在不断发展, Keil软件是当前最流行开发MCS-51系列单片机的软件, 这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、 宏汇编、 连接器、 库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案, 经过一个集成开发环境( uVisio
16、n) 将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU, 16MB或更多RAM、 20M以上空闲的硬盘空间、 WIN 98、 NT、 WIN 、 WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的, 如果你使用C语言编程, 那么Keil几乎就是你的不二之选( 当前在国内你只能买到该软件、 而你买的仿真机也很可能只支持该软件) , 即使不使用C语言而仅用汇编语言编程, 其方便易用的集成环境、 强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51生成的目标代码效率非常之高, 多数语句生成的汇编代码很紧凑, 容易理解。在开发大型软件时更能
17、体现高级语言的优势。3 硬件设计3.1 总体设计框图图3.1-1 总体设计框图3.2 各部分硬件设计及其原理3.2.1 AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器( FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory) 的低电压, 高性能CMOS8位微处理器, 俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器能够重复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造, 与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位C
18、PU和闪烁存储器组合在单个芯片中, ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器, AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图3.2-1所示。图3.2-1 AT89C51系列单片机3.2.2 LED显示电路设计与原理LED显示电路是由8个LED发光二极管组成, 连接方式为共阳极, LED接到单片机的P 1口, 若为低电平, 可使LED亮起。发光二极管的亮、 灭由内部程序控制, 8个LED发光二极管分别对应不同的音阶, 因此LED会随着音阶的变化按规律亮、 灭。3.2.3 时钟振荡电路AT89C5输出端。这个放
19、大器与作为反馈元件的片外石英晶体或者陶瓷谐振器一中有一个用于构成内部振荡器高增益反相放大器, 引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和起构成自然振荡器。外接石英晶体及电容C1、 C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1, C2虽然没有什么严格的要求, 但电容容量大小会轻微影响振荡频率的高低、 振荡器工作稳定性、 起振的难易程序及温度稳定性。振荡器电路图如下: 图3.2.3-1 单片机内部、 外部振荡电路3.3 硬件电路图及功能总体硬件电路实现功能如下, 如图3.3-1所示, 电路中用P3.2、 P3.3控制按键。P1.0P1.7控制LED。P2.3控制蜂鸣器。电路为
20、12MHZ晶振频率工作, 起振电路中C1、 C2均为30PF。图3.3-1 硬件电路图4 软件设计在本程序中设置了两个标志count1和count2, 分别初始化为1和0。按键1使得count1在1和2之间切换, 按键2使得count2在14之间切换。程序检测count1的值, count1等于1时播放第一首歌曲, 等于2时播放第二首。另一方面根据count2的值来切换LED的花样。count1和count2的值是互斥的, 设置count1等于1、 2时, count2同时设置为0; 设置count2等于14时, count1也同时设置为0。4.1 音调、 节拍以及编码的确定方法一般说来, 单
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