音乐盒设计硬件课程设计报告

1、-. z- - - .总结资料硬 件 开 发 技 术 报 告课题名称音乐盒设计学 院工商学院专业班级计0841成 员王智慧 081842034王倩倩 081842033袁宗梅 081842052韦颜 081842035-PAGE . z目录TOC o 1-5 h z u HYPERLINK l _Toc304919576 1 设计任务和要求 PAGEREF _Toc304919576 h 1 HYPERLINK l _Toc304919577 2 总体设计 PAGEREF _Toc304919577 h 1 HYPERLINK l _Toc304919578 3 硬件设计 PAGEREF _T

2、oc304919578 h 2HYPERLINK l _Toc3049195793.1 硬件电路 PAGEREF _Toc304919579 h 2HYPERLINK l _Toc3049195803.2 原理说明 PAGEREF _Toc304919580 h 2 HYPERLINK l _Toc304919581 4 软件设计 PAGEREF _Toc304919581 h 3 HYPERLINK l _Toc304919582 5 仿真、安装和调试 PAGEREF _Toc304919582 h 3 HYPERLINK l _Toc304919583 6 收获与体会 PAGEREF _T

3、oc304919583 h 4 HYPERLINK l _Toc304919584 6.1 元件清单 PAGEREF _Toc304919584 h 5 HYPERLINK l _Toc304919585 6.2 总电路图 PAGEREF _Toc304919585 h 6 HYPERLINK l _Toc304919586 6.3 音乐程序 PAGEREF _Toc304919586 h 6 HYPERLINK l _Toc304919587 参考文献 PAGEREF _Toc304919587 h 9-. z1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，

4、从而演乐曲(存两首乐曲)。(2直接当前播放的歌曲。(3)可通过功能键选择各个歌曲2总体设计(1)要产生音频脉冲，只要算出*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

5、冲值与频率的关系公式如下：N=Fi/2/Fr N：记数值Fi：部计时一次为1微秒故其频率为1MHZFr；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D0523HZ，高音的D01046HZ的记数值。T65536N65536Fi2Fr6553610000002Fr65536500000Fr低音D0的T6553650000026263627中音D0的T6553650000052364580低音D0的T655365000001047650593硬件设计3.1硬件电路本设计中用到89C51单片机，扬声器。硬件电路原理

6、图如图1所示1最小系统单片机如图1：本次设计使用单片机芯片AT89C51AT89C51的工作特性：含4KB的FLASH存储器檫写次数1000次； 含128字节的RAM；具有32根可编程I/O线；具有2个16位编程定时器 具有6个中断源，5个中断矢量，2级优先权的中 断构造；具有1个全双工的可编程串行通信接口；具有1个数据指针DPTR；具有可编程3级程序锁定位；AT89C51的工作电源为510.2V且典型值为5V；AT89C51最高工作频率为24MHZ；AT89C51的编程频率为324MHZ，编程启动电流和启动电压 分别为1mA、5或12V。 图13.2 原理说明当键盘有键按下时，判断键值，启动

7、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、分别接S1、S2作为上、下一曲的功能键2用P1.0-P1.6控制七段码a,b,c,d,e,f。3用P2.0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。4软件设计本程序可以实现课程设计的根本要求，并可以通过按键播放两首歌曲，程序流程图如下：开场初始化设置音节起始位置设置节拍间距读取音阶，音符播放歌曲节拍完毕音乐完毕5仿真、安装和调试按照上面设计的电路在proteus软件画图, 翻开单片机软件开发系统Keil,选择89c51单片机,在其中编写程序,运行生成一个后缀

8、名为he*的文件,然后将该文件下载到proteus中的AT89c51单片机中进展仿真,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,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方法：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常运行的现象。当用JNZ指令时，跳转围比拟少，这

9、时要用一个标号中转。3 编程时要注意，在程序开场时，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方法：a. 两个定时器同时工作，存在中断时序问题，刚开场时我们把定时器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。解决方法：将定时器1设定在工作方式1，16位计数，计50ms,效果有很大改观。但还有问题。b. 当音乐为全4拍起始时，此

10、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，假设改为发音一拍，中断对歌曲播放影响减弱，但音乐效果变差。改良方案：假设采用可以定时时间更长的单片机，可以防止所有问题。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，程序的调试方面都有了很大的进步。(2) 在一个好的气氛里才能踏下心来做东西

11、，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，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。6.1元件清单名称数量个型

12、号备注电阻6排阻R*8(1个)1k(2个),5.5k(1个),10k(1个),15(1个)数码管17SEG-DIGITAL开关4BUTTON单片机1AT89C51三极管12N3906扬声器1SPEAKER电源25V电容330pf(2个),10uf(1个)晶振1CRYSTAL6.2总电路图6.3音乐程序ORG 0000H ;复位地址 LJMP MAIN ;跳转到主程序ORG 000BH ;T0中断入口LJMP TIM0 ;跳转到T0中断效劳程序ORG 0030H ;主程序入口地址 MAIN:MOV TMOD,*01H ;写入T0控制字, 16位定时方式MOV IE,*82H ;开中断MOV 30

13、H,*00H ;取简谱码指针NE*T: MOV A,30H ;简谱码指针装入AMOV DPTR,*TABLE ;从TABLE处取简谱码MOVC A,A+DPTRMOV R2,A ;取得的简谱码暂存于R2JZ END0 ;是否取到完毕码00H.ANL A,*0FH ;不是，则取节拍码MOV R5,A ;节拍码存于R5MOV A,R2 ;将简谱码装入ASWAP A ;高、低4位交换ANL A,*0FH ;取音符码JNZ SING ;取得的音符码是否为0.CLR TR0 ;是则不发音lJMP D1 ;跳转到D1SING: DEC A ;取得的音符码减1(不含0)MOV 22H,A ;存入22H单元R

14、L A ;乘2MOV DPTR,*TABLE1 ;到TABLE1中取相对的高位字节值MOVC A,A+DPTRMOV TH0,A ;取得的高位字节装入TH0和21H单元MOV 21H,AMOV A,22H ;再装入取得的音符码 Rl A ;乘2INC A ;加1MOVC A,A+DPTR ;到TABLE1中取相对的低位字节值MOV TL0,A ;取得的高位字节装入TL0和20H单元MOV 20H,ASETB TR0 ;启动T0D1: LCALL DELAY ;根本单位时间1/4拍，延时187毫秒INC 30H ;取简谱码指针加1LJMP NE*T ;取下一个码END0: CLR TR0 ;停顿

15、T0LJMP MAIN ;重复循环;定时器T0中断效劳程序：TIM0:PUSH ACC ;保护现场PUSH PSWMOV TL0,20H ;重设定时初值MOV TH0,21H CPL P1.0 ;P1.0引脚电平取反POP PSW ;恢复现场POP ACCRETI ;中断返回;根本单位延时子程序：DELAY: MOV R7,*02H ;fosc=12MHz时延时187毫秒D2: MOV R4,*187D3: MOV R3,*248DJNZ R3,$DJNZ R4,D3DJNZ R7,D2DJNZ R5,DELAY ;决定节拍RET;音符对应的定时器初值表：TABLE1: DW 64260,64

16、400,64521,64580DW 64684,64777,64820,64898DW 64968,65030,65058,65110DW 65157,65178,65217;音符节拍表：TABLE: ;1DB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0B4H,0A4H,04HDB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0C4H,0B4H,04H;2DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4HDB 0B4H,0A4H,94HDB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4HDB 0C4H,0B4H,04H;3DB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0B4H,0A4H,04HDB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0C4H,0B4H,04H;4DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4HDB 0B4H,0A4H,94HDB 0