单片机课程设计-基于AT89C51数字音乐盒的设计.doc

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。目前，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，现在已能用单片机通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并且日益复杂。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，但要想将处理完的信息及时，清晰地传递给别人，还必须通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。小小的音乐盒可以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。全套设计加扣3012250582 目录前言1第1章 设计目的及要求31.1、设计目的31.2、设计要求31.2.1、课程设计要求31.2.2、基本设计功能要求主要分为以下几个部分3第2章 方案设计42.1 系统组成框图42.2 音乐盒的功能结构图42.3 主要设计软件介绍42.3.1 PROTEUS软件简介42.3.2 KEIL简介52.4 音乐程序的设计原理52.4.1 音乐的基本知识说明52.4.2 音调的确定62.4.3 节拍的确定72.4.4 编码82.4.5 数字音乐盒原理图9第3章 主要元器件介绍103.1 AT89C51单片机介绍103.2 液晶显示器LCD162113.3 时钟振荡电路12第4章 硬件电路设计144.1 键盘输入电路设计144.2 显示电路设计144.3 驱动电路154.4 喇叭电路15第5章 软件设计及主要子程序165.1 软件设计思路165.2 音调、节拍以及编码的确定方法16第6章 系统仿真与调试17第7章 操作方法18第8章 课程设计总结19附录：20附录1 数字音乐盒播放效果图20附录2 汇编程序21附录3 元件清单32 附录四：PCB布线图和3D效果图.33参考文献34第1章 设计目的及要求1.1、设计目的 本次课程设计目的在于真正的把所学单片机理论知识应用于实际，更加熟悉51单片机的硬件与软件。能灵活运用Keil进行软件编程调试以及用proteus软件仿真。 单片微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，属第四代电子计算机，它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。它的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。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。 音乐盒是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S51单片机为核心控制元件，设计一个音乐盒。以单片机作为主控核心与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有按键和扬声器。 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，所以价格便宜。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，可以尽可能多的存储歌曲。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。本系统是简易音乐盒的设计，按下键盘矩阵中的按键会使数码管显示当前按键，扬声器播放器对应的音符。另外，可以设计彩灯外观效果，使音乐盒的功能更加丰富。通过设计本系统可了解单片机的基本功能。对单片机的了解有一个小的飞跃。 1.2、设计要求1.2.1、课程设计要求 能熟练运用51单片机实现硬件与软件结合完成电子产品的设计，把理论真正运用于实践，会用Keil等软件编程调试运行，熟悉应用Proteus软件仿真。强化编程练习，注意查询方式与中断方式的区别等等。1.2.2、基本设计功能要求主要分为以下几个部分： (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(内存十首乐曲)。 (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。第2章 方案设计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16个按键、时钟复位电路、蜂鸣器、数码管。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蜂鸣器发音。系统组成框图如图2.1所示。蜂鸣器电路数码管显示电路晶振电路复位电路按键电路A T 8 9 S 5 1图2.1 系统组成框图2.2、 音乐盒的功能结构图音乐盒共包含了十首歌曲，分别是：第一首精忠报国、第二首月亮代表我的心、第三首看我七十二变、第四首同一首歌、第五首大海、第六首两只蝴蝶、第七首世上只有妈妈好、第八首歌彩云追月、第九首十年、第十首你的爱给了谁。按键用来控制歌曲的播放、暂停和十首音乐之间的相互切换，数码管用来显示当前所播放歌曲的编号，并随着上一曲、下一曲按键显示当前切换的歌曲的编号。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）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，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。Proteus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。是目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，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。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，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以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，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通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软件是目前最流行开发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，通过一个集成开发环境（uVision）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、WIN98、NT、WIN2000、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（目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体现高级语言的优势。2.4 、音乐程序的设计原理2.4.1 、 音乐的基本知识说明 声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。振动的频率高为高音；震动的频率低为低音。人耳比较容易辨识的声音频率范围是20Hz到20000Hz之间，一般音响电路是用正弦波信号驱动喇叭，从而产生悦耳的音乐；在数字电路里，则是用数字脉冲信号驱动喇叭，从而产生声音。如果声音的频率相同，人类耳朵很难区分哪个是正弦信号产生的声音，哪个是脉冲信号产生的声音。 图2.4.1 声音的波形所有音乐的构成一般有四个基本要素：音的高低、长短、力度和音质。而其中“音的高低”和“音的长短”决定了该首曲子有别于另外的曲子，因而成为构成音乐最为重要的基础元素。“音的高低”即音调，“音的长短”即节拍，也称之为时值。一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能像电子琴那样能奏出多种音色的声音。因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和节拍表示一个音符唱多长的时间。2.4.2、 音调的确定不同音高的乐音是用C、D、E、F、G、A、B来表示，这7个字母就是音乐的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱成简谱的1、2、3、4、5、6、7，相当于汉字“多来米发梭拉西”的读音，这是唱曲时乐音的发音，所以叫“音调”，即Tone。把C、D、E、F、G、A、B这一组音的距离分成12个等份，每一个等份叫一个“半音”。两个音之间的距离有两个“半音”，就叫“全音”。在钢琴等键盘乐器上，CD、DE、FG、GA、AB两音之间隔着一个黑键，他们之间的距离就是全音；EF、BC两音之间没有黑键相隔，它们之间的距离就是半音。通常唱成1、2、3、4、5、6、7的音叫自然音，那些在它们的左上角加上号或者b号的叫变化音。叫升记号，表示把音在原来的基础上升高半音，b叫降记音，表示在原来的基础上降低半音。例如高音DO的频率（1046Hz）刚好是中音DO的频率（523Hz）的一倍，中音DO的频率（523Hz）刚好是低音DO频率（266 Hz）的一倍；同样的，高音RE的频率（1175Hz）刚好是中音RE的频率（587Hz）的一倍，中音RE的频率（587Hz）刚好是低音RE频率（294 Hz）的一倍。1）要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时这半个周期时间，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反相，就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。2）利用AT89C51的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。此外结束符和休止符可以分别用代码00H和FFH来表示，若查表结果为00H，则表示曲子终了；若查表结果为FFH，则产生相应的停顿效果。3）例如频率为523Hz，其周期T=1/523=1912us，因此只要令计数器计时956us/1us=956，在每次技术956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。计数脉冲值与频率的关系公式如下：N=Fi2FrN：计算值；Fi：内部计时一次为1us，故其频率为1MHz；其计数值的求法如下：T=65536-N=65536-Fi2Fr例如：设K=65536，F=1000000=Fi=1MHz，球低音DO（261Hz）。中音DO（523Hz）。高音的DO（1046Hz）的计算值T=65536-N=65536-Fi2Fr=65536-10000002Fr=65536-500000/Fr低音DO的T=65536-500000/262=63627低音DO的T=65536-500000/523=64580低音DO的T=65536-500000/1047=65059C调各音符频率与计数值T的对照表如表2.4.2所示。表2.4.2 C调各音符频率与计数值T的对照表低音频率T参数中音频率T参数高音频率T参数Do2621908229Do523956115Do10465757Do2771805217Do554903108Do11095454Re2941701204Re587852102Re11755151Re3111608193Re62280497Re12454848Mi3301515182Mi65975991Mi13184545Fa3491433172Fa69871686Fa13974343Fa3701351162Fa74067681Fa14804141So3921276153So78463877So15683838So4151205145So83160272So16613636La4401136136La88056868La17603434La4641078129La93253664La18653232Si4941012121Si98850661Si197630302.4.3 、节拍的确定若要构成音乐，光有音调是不够的，还需要节拍，让音乐具有旋律（固定的律动），而且可以调节各个音的快满度。“节拍”,即Beat，简单说就是打拍子，就像我们听音乐不自主的随之拍手或跺脚。若1拍实0.5s，则1/4 拍为0.125s。至于1拍多少s，并没有严格规定，就像人的心跳一样，大部分人的心跳是每分钟72下，有些人快一点，有些人慢一点，只要听的悦耳就好。音持续时间的长短即时值，一般用拍数表示。休止符表示暂停发音。一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。了解音乐的一些基础知识，我们可知产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐。对于单片机来说，产生不同频率的脉冲是非常方便的，利用单片机的定时/计数器来产生这样的方波频率信号。因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率，以及单片机定时计数的关系。表2.4.3.1节拍与节拍码对照节拍码节拍数节拍码节拍数11/4拍11/8拍22/4拍21/4拍33/4拍33/8拍41拍42/1拍51又1/4拍55/8拍61又1/2拍63/4拍82拍81拍A2又1/2拍A1又1/4拍C3拍C1又1/2拍F3又3/4拍每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍，图5.2为节拍码的对照。如果1拍为0.4秒，1/4拍实0.1秒，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设1/4拍为1DELAY，则1拍应为4DELAY，以此类推。所以只要求得1/4拍的DELAY时间，其余的节拍就是它的倍数，如图5.3为1/4和1/8节拍的时间设定。表2.4.3.1 1/4和1/8节拍的时间设定曲调值DELAY曲调值DELAY调4/4125毫秒调4/462毫秒调3/4187毫秒调3/494毫秒调2/4250毫秒调2/4125毫秒2.4.4 、编码do re mi fa so la si分别编码为17，重音do编为8,重音re编为9，停顿编为0。播放长度以十六分音符为单位（在本程序中为165ms），一拍即四分音符等于4个十六分音符，编为4,其它的播放时间以此类推。音调作为编码的高4位，而播放时间作为低4位，如此音调和节拍就构成了一个编码。以0xff作为曲谱的结束标志。举例1：音调do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为0x18。举例2：音调re,发音长度为半拍，即八分音符，将其编码为0x22歌曲播放的设计。先将歌曲的简谱进行编码，储存在一个数据类型为unsigned char 的数组中。程序从数组中取出一个数，然后分离出高4位得到音调，接着找出相应的值赋给定时器0，使之定时操作蜂鸣器，得出相应的音调；接着分离出该数的低4位，得到延时时间，接着调用软件延时。表2.4.4.1 简谱对应的简谱码、T值、节拍数简谱发音简谱码T值节拍码节拍数5低音SO16426011/4拍6低音LA26440022/4拍7低音TI36452433/4拍1中音DO46458041拍2中音RE56468451又1/4拍3中音MI66477761又1/2拍4中音FA76482082拍5中音SO864898A2又1/2拍6中音LA964968C3拍7中音TIA65030F3又3/4拍1高音DOB650582高音REC651103高音MID651574高音FAE651785高音SOF65217 2.4.5、 数字音乐盒原理图（如图2.4.5.1示）图 2.4.5.1 第3章 主要元器件介绍3.1、 AT89C51单片机介绍AT89C51是MCS51系列单片机中的一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。 主要性能：与MCS-51 微控制器产品系列兼容。 片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器存储数据保存时间为10年。宽工作电压范围：Vcc可为2.7V到6V全静态工作；可从0Hz至16MHz 程序存储器具有3级加密保护 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、中断结构具有5个中断源和2个优先级、可编程全双工串行通道、空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。89C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统各部分功能及说明类似于8051单片机内部结构说明。 特殊功能寄存器共有21个，用于对片内的各功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。 由上可见， 89C51单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。特别值得一提的是该单片机CPU中的位处理器，它实际上是一个完整的1位微计算机，这个1位微计算机有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；而8位机在数据采集，运算处理方面有明显的长处。MCS-51单片机中8位机和1位机的硬件资源复合在一起，二者相辅相承，它是单片机技术上的一个突破，这也是MCS-51单片机设计的精美之处。图3.1是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片。图3.1 AT89C51引脚图P00P07 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。P10P17 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。P20P27 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。P30P37 P3口8位双向口线（在引脚的1017号端子）。1、P0口有三个功能： (1)外部扩展存储器时，用作数据总线（如图中的D0D7为数据总线接口）(2)外部扩展存储器时，用作地址总线（如图中的A0A7为地址总线接口）(3)不扩展时，可做一般的I/O口使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。2、P1口功能：P1口只做I/O口使用，其内部有上拉电阻。3、P2口有两个功能：(1)扩展外部存储器时，当作地址总线使用；(2)做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻。4、P3口有两个功能：除了作为I/O口使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置。当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果P0口作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。5、ALE/PROG 地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。PROG为编程脉冲的输入端，在89C51单片机内部有一个4KB的程序存储器（ROM），ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的，那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个ROM中的呢？实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的，这个脉冲的输入端口就是PROG。6、PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作:(1)内部ROM读取时，PSEN不动作；(2)外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；(3)外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；(4)外接ROM时，与ROM的EA脚相接。7、EA/VPP 访问程序存储器控制信号：(1)接高电平时：CPU读取内部程序存储器（ROM）(2)接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。8031单片机内部是没有ROM的，那么在应用8031单片机时，这个脚是一直接低电平的。8、RST 复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器PC=0000H，即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码。9、XTAL1和XTAL2 ：外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。10、VCC：电源端接+5V电压输入。11、GND：接地端。3.2 、 液晶显示器LCD162工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行），为了表示的方便 ，后文皆以1表示高电平，0表示低电平。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 LCD602在protues中如图3.2.2.1示。 LCD管脚功能如表3.2.2.1示。 图 3.2.2.1表 3.2.2.1 3.3、 时钟振荡电路 AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或者陶瓷谐振器一起构成自然振荡器。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，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30PF10PF，而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF10PF。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图示。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。振荡器电路图如下： 图 3.3.1 单片机内部、外部振荡电路第4章 硬件电路设计4.1 、键盘输入电路设计 采用4X4矩阵，其中B1为暂停键，其余为歌曲选择键，如图4.1.1所示。 图 4.1.1 输入电路4.2 、显示电路设计LCD显示器如图，如图4.2.1所示。 图 4.2.24.3、 驱动电路驱动电路如图4.3.1所示。 图4.3.14.4 、喇叭电路 如图4.4.1所示。 图4.4.1第5章 软件设计及主要子程序5.1、 软件设计思路在本程序中主要实现两个功能：一是将歌曲的简谱转换为单片机可识别的程序代码，用十六进制数表示；二是通过单片机控制歌曲的播放，通过16个按键实现歌曲的选择播放。5.2 、 音调、节拍以及编码的确定方法 一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能像电子琴那样能奏出多种音色的声音。因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和节拍表示一个音符唱多长的时间。第6章 系统仿真与调试仿真总图如下：第7章 操作方法 点击运行后，矩阵键盘可以选择歌曲，停止可点击按键B1。共有十首歌曲供选择：第一首精忠报国、第二首月亮代表我的心、第三首看我七十二变、第四首同一首歌、第五首大海、第六首两只蝴蝶、第七首世上只有妈妈好、第八首歌彩云追月、第九首十年、第十首你的爱给了谁。第8章 课程设计总结通过这次用单片机对数字音乐盒的设计与仿真，让我对电子产品的设计程序与步骤牢牢把握，也让我对51单片机的基本原理与设计理念有深刻的理解，第一次用Proteus做仿真，开始很茫然不知道从什么地方下手，在软件上经常找不到自己想要的元器件，下载了一个教程学习后很快着手。短短的一个星期，从开始选题到完成设计，虽然碰到的很多让我头痛的问题，但是通过查阅资料，温习了以前所学过的知识，用理论联系实际并结合单片机原理与接口技术课程解决实际问题，巩固、加深和扩展了有关单片机设计方面的知识，尤其重要的是让我明白无论做什么事情都不能自认为简单或是困难，需要去实践以后才会真正理解，才能真正的解决问题。比如一开始想到这个设计时，觉得每一步都难做，在这么短的时间内根本不可能完成。但是后来还是静下心来，从最近本的做起，回到书本，把编程和中断章节反复看，从能实现最基本的功能做起，一点一点完成，最后成功完成汇编源程序代码编写，通过努力，完成了此次课程设计，并提交设计报告。同宿舍的舍友和同班同学都在积极完成课设，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。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。附录：附录1 数字音乐盒播放效果图附录2 汇编程序RS BIT P2.0;引脚定义，定义液晶显示端口标号RW BIT P2.1E BIT P2.2L50MS EQU 60H ;工作内存定义L1MS EQU 61HL250MS EQU 62HSEC EQU 65HMIN EQU 64HHOU EQU 63HORG 0000H LJMP MAINORG 000BH ;定时器T0溢出中断入口地址LJMP TT0ORG 001BH ; 定时器T1溢出中断入口地址 LJMP T1INT ORG 1000HMAIN: ;液晶初始化 MOV SP,#70H MOV P0,#01H ;清屏 CALL DISPLAY MOV P0,#38H ;8位，2行显示 LCALL DISPLAY MOV P0,#0FH ;屏显on，光标on,闪烁on LCALL DISPLAY MOV P0,#06H ;计数地址加1，显示幕on LCALL DISPLAYLCALL INITIL ;内存初始化WAIT: LCALL KEY ;键盘扫描,是否有键按下，否则等待LCALL MODD LJMP WAITKEY: NOP NOP LCALL KS JNZ K1 ;有按键转到K1 LCALL KAIJI LCALL SOPXN: LJMP KEYK1: LCALL MODD LCALL MODD LCALL KS JNZ K2 LJMP KEYK2: MOV R2,#0FEH ;读键盘 MOV R4,#00HK3: MOV A,R2 MOV P1,A MOV A,P1JB ACC.4,L1 ;为1跳转，第一行无按键 MOV A,#00H LJMP LKL1: JB ACC.5,L2 MOV A,#04H LJMP LKL2: JB ACC.6,L3 MOV A,#08H LJMP LKL3: JB ACC.7,NEXT1 MOV A,#0CHLK: ADD A,R4 PUSH ACCK4: LCALL DELAY1 ;若同时有其他按键，则等待 LCALL KS JNZ K4 MOV R3,#07H CLR A MOV R0,#30H MOV R1,#31HMM1: MOV A,R1 MOV R0,A INC R0 INC R1 DJNZ R3,MM1 POP ACC MOV R0,A RETNEXT1: INC R4 ;列扫描 MOV A,R2 JNB ACC.3,N2 LJMP N1N2: LJMP KEYN1: RL A MOV R2,A LJMP K3KS: MOV A,#0F0H ;判断P1口 MOV P1,A NOP NOP MOV A,P1 CPL A ANL A,#0F0H RETDELAY1:SETB RS0DL: MOV R5,#0AHDL2: MOV R6,#63DL3: NOP NOP DJNZ R6,DL3 DJNZ R5,DL2 CLR RS0 RETINITIL: ;30H-37H初值为零 MOV R3,#08H MOV R0,#30HM1: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R3,M1 RETMODD: ;显示 MOV P0,#8EH CALL DISPLAY MOV A,37H MOV DPTR,#TABLE3 MOVC A,A+DPTR CALL WRITE2 RETKAIJI: MOV A,37H ;开机提示字CJNE A,#0FH,DFF MOV P0,#80H ;设光标地址 CALL DISPLAY MOV DPTR,#TABLE1;写数据 CALL WRITE1 DFF: RET;按键值播放歌曲SOP: MOV A,37H CJNE A,#01H,A11 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE10 MOV 53H,#LOW TABLE10 LCALL INITILE2 LCALL MAIN0A11: CJNE A,#02H,A22 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE20 MOV 53H,#LOW TABLE20 LCALL INITILE2 lcall MAIN0A22: CJNE A,#03H,A33 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE30 MOV 53H,#LOW TABLE30 LCALL INITILE2 lcall MAIN0 A33: CJNE A,#04H,A44 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE40 MOV 53H,#LOW TABLE40 LCALL INITILE2 lcall MAIN0A44: CJNE A,#05H,A55 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE50 MOV 53H,#LOW TABLE50 LCALL INITILE2 lcall MAIN0A55: CJNE A,#06H,A66 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE60 MOV 53H,#LOW TABLE60 LCALL INITILE2 lcall MAIN0 A66: CJNE A,#07H,A77 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE70 MOV 53H,#LOW TABLE70 LCALL INITILE2 lcall MAIN0 A77: CJNE A,#08H,A88 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE80 MOV 53H,#LOW TABLE80 LCALL INITILE2 lcall MAIN0A88: CJNE A,#09H,A99 LCALL MODD MOV 52H,#HIGH TABLE90 MOV 53H,#LOW TABLE90 LC