单片机实现音乐盒的设计本科学位论文

-1-单片机实现音乐盒的设计本科学位论文第一章音乐盒设计与单片机选型第一章音乐盒设计与单片机选型(1)音乐盒作为一款经典的玩具，其独特的音色和精美的造型深受人们喜爱。随着科技的发展，传统的音乐盒已经无法满足现代人的需求。因此，本设计旨在通过单片机技术，实现音乐盒的智能化，使其能够播放更为丰富和多样化的曲目。在音乐盒设计中，选型是一个关键环节，直接影响到音乐盒的性能和成本。(2)在选择单片机时，需要综合考虑音乐盒的功能需求、成本预算以及开发周期等因素。本设计中，选用STC89C52作为主控单片机。STC89C52是一款性能稳定的51系列单片机，具有丰富的片上资源，如定时器、串行口等，能够满足音乐盒的控制需求。此外，STC89C52具有较低的功耗，有利于延长音乐盒的续航时间。(3)在音乐盒的选型过程中，还需考虑音频模块的选用。本设计采用PCA9535音频模块，该模块能够将数字信号转换为模拟信号，驱动蜂鸣器发声。PCA9535具有低功耗、高增益的特点，能够保证音乐盒播放音质清晰、音量大。同时，该模块具有可编程功能，可以调整输出音调，为音乐盒提供更丰富的音色效果。以某品牌音乐盒为例，其选用的音频模块为PCA9535，在实际应用中表现出了良好的音质和稳定性。第二章音乐盒控制系统硬件设计第二章音乐盒控制系统硬件设计(1)音乐盒控制系统硬件设计主要包括单片机主控模块、音频播放模块、按键输入模块、存储模块以及驱动模块。其中，单片机作为核心控制单元，负责协调各个模块的工作。音频播放模块负责将数字信号转换为模拟信号，驱动蜂鸣器发声。按键输入模块用于用户控制音乐盒的播放、暂停等功能。存储模块用于存储音乐曲目数据。驱动模块则负责将单片机的控制信号转换为相应的物理动作，如驱动蜂鸣器发声。(2)在硬件设计过程中，按键输入模块采用独立式按键，具有较好的抗干扰性能。按键输入信号通过单片机的I/O口读取，实现音乐盒的播放、暂停、曲目切换等功能。存储模块选用EEPROM，具有掉电保护功能，能够保证音乐曲目数据的持久存储。音频播放模块采用PCA9535音频模块，通过单片机的SPI接口进行通信，实现音乐盒的音量、音调调整。(3)驱动模块采用继电器驱动蜂鸣器发声。继电器具有隔离、驱动电流大的特点，能够保证音乐盒在播放过程中音量大、音质清晰。驱动模块的设计需考虑继电器的驱动电路，包括驱动电路的电压、电流选择以及保护电路的设计。此外，为了提高音乐盒的稳定性和可靠性，还需对硬件电路进行抗干扰设计，如滤波电路、去耦电容等。第三章音乐盒控制系统软件设计第三章音乐盒控制系统软件设计(1)音乐盒控制系统的软件设计主要包括主控程序、音频播放程序、按键扫描程序、存储程序以及驱动程序等。软件设计遵循模块化、可扩展的原则，以确保音乐盒系统的稳定性和可维护性。主控程序作为系统的核心，负责协调各个模块的工作。程序采用C语言编写，运行在STC89C52单片机上。主控程序的主要功能包括初始化各个模块、处理按键输入、控制音频播放、管理存储数据等。在初始化阶段，主控程序会设置单片机的时钟、中断、串行口等参数，并初始化EEPROM、PCA9535音频模块、按键输入模块等。(2)音频播放程序负责将数字信号转换为模拟信号，并通过PCA9535音频模块驱动蜂鸣器发声。在音频播放程序中，采用查表法实现音调的生成。具体来说，通过查找预存的音调数据表，根据按键输入的曲目编号，获取对应的音调数据。在播放过程中，音频播放程序会根据音调数据表的值，逐个产生相应的PWM信号，驱动蜂鸣器发声。以一首经典曲目《小星星》为例，其包含的音调数据在程序中占用了256字节的存储空间。(3)按键扫描程序用于检测按键输入，并根据按键状态执行相应的操作。程序采用轮询方式扫描按键，扫描周期为10ms。在按键扫描程序中，定义了四个按键：播放/暂停、曲目切换、音量增加、音量减少。当用户按下播放/暂停按键时，程序会根据当前状态切换播放和暂停功能；按下曲目切换按键时，程序会自动播放下一首曲目；按