《数字音乐盒》设计报告.doc

《微机原理与接口技术》课程设计 题 目： 数字音乐盒 院 别： 机电学院 专 业： 机械电子工程 姓 名： 冯志明 学 号： 2008094243039 组 员：刘如杰、程章齐、张炎龙 指导教师： 杨 永 日 期： 2010.12.13~2010.12.24  设计题目：数字音乐盒 摘要 本设计设计数字音乐盒播放系统，包括扬声器的选择、电路的设计与调试、软件的设计与调试、实品的焊接与调试，实现数字音乐盒按预定的歌曲进行播放，同时在LED上显示正在播放的曲号，还可以进行自由选歌，系统地阐述了整个数字音乐盒的设计过程。在系统控制中采用外0中断法对键盘进行扫描，克服了采用定时扫描键盘的一些缺点，通过外0中断扫描键盘，实现音乐盒CPU资源大大地节省，系统用扬声器替代传统的蜂鸣器，用2N2905三极管来实现驱动，使音曲变得优雅动听。 关键词：数字音乐盒；扩音技术；中断法扫描键盘；中断返回延迟；自由选歌 目录 1 系统设计分析 4 1.1 设计要求 4 1.2 总体设计 4 2 硬件电路设计及实现 4 3 音符频率和音拍的产生方法 4 3.1 音符频率 5 3.2 利用定时器/计数器0产生音符频率 5 3.3编码及计数初值 5 3.4 节拍的产生 5 4、音乐程序设计 5 4.1 建立曲谱编码表 参考文献 5 课程设计总结 6 公司及产品简介 6 附录 程序清单 6 1 系统设计分析 1.1 设计要求 以单片机为核心器件组成一个音乐盒。 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，从而演奏乐曲。采用LED显示歌曲序号 音乐盒的硬件电路由6部分组成：单片机、时钟与复位电路、选择按键输入电路、音频发生器、音频放大器和扬声器。音乐盒的硬件电路设计框图如图1-1： 图1-1 音乐盒硬件电路设计框图 利用单片机内部定时器/计数器0与P3.7引脚配合，构成音频发生器，2N2905与R2组成音频放大器，驱动扬声器输出。选择按键通过 P1引脚接入，工作在中断方式。器件的参数选择可以参考硬件电路原理图中给出的值。音乐盒硬件电路原理图如图1-2 图1-2 音乐盒硬件电路原理图 ( 3：音符频率和节拍的产生方法 3.1音符频率 我们知道，之所以有不同的音调正是因为不同的音符对应不同的频率。表1-3给出了我们从低音1到高音7所对应的频率。即在编程时我们要根据音调的变化调整频率的变化。 3.2利用定时器/计数器0产生音符频率 利用单片机的内部定时器/计数器0，使其工作在模式1，定时中断，然后控制P3.7引脚的输出每次取反，就可以在P3.7的引脚输出相应的方波频率。改变计数初值就可以改变频率。即要产生音频输出方波，首先要算出某一个音频的周期（1/f），然后将此周期除以2，得到半个周期的时间。定时器的定时时间等于半个周期，定时时间到就将输出脉冲取反，重复上述过程，就可以在P3.7脚上得某一音频的脉冲。 例如：中音1（DO）的频率=523Hz，周期T=1/523s=1912毫秒； 定时器/计数器0的定时时间为：T/2=956毫秒； 定时956毫秒的计数值=定时时间/机器周期=956毫秒/1毫秒=956（时钟频率=12MHz）O的THTL=65536-500000/1047=65059. 为了编码记谱的方便，我们对它们进行了简单的音符编码，也记在在了表1-3中，在编程时，歌曲的音符用音符编码记谱，然后根据音符编码查找对应的计数初值。 3.4节拍的产生 音乐中的节拍用延时时间产生。 例如：1拍=0.4s，1/4拍=0.1s，以此类推；假设1/4拍执行一次延时程序，则1/2拍就执行两次延时程序，所以只要求出1/4延时时间，其余的就是它的整数倍。如表1-4所示。为了记谱方便，将节拍数也进行了编码。 表1-4 节拍与节拍编码对照表 由于不同的音乐每小节的拍数不同，可以适当调节一个延时时间的长度。如表1-5所示。 乐谱节拍 1/4拍的延时时间/ms 乐谱节拍 1/8拍的延时时间/ms 4/4 125 4/4 62 3/4 187 3/4 94 2/4 250 2/4 125 表1-5 乐谱节拍与1/4拍的延时时间对照表 4：音乐程序设计 建立了音符编码和节拍编码后，在编程时，每个音符占用一个字节，高4位是音符编码，低4位是节拍编码。根据上述原则建立乐谱编码表，以及按照音符顺序对应的THTL值表TABLE在程序运行的