单片机课程设计说明书-基于单片机的数字音乐盒.doc

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，以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机内部的定时器及计数器使其演奏出优美动听的音乐。用户可以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，其工作原理是通过齿轮带动一个带有铁钉的铁桶转动,铁桶上的铁钉撞击铁片制成的琴键，从而发出声音。但是，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，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。1.2设计题目： 通过对设计方案的分析与研究，设计基于单片机的数字音乐盒，通过单片机来产生固定的频率的方波来驱动蜂鸣器，发出不同的音调，通过单片机的定时器来控制该方波持续的时间，从而演奏乐曲，采用LED数码管在开机时显示开机信息，在播放时显示歌曲序号；通过功能键选择乐曲、暂停、播放；以单片机的最小系统为基础设计硬件，用汇编语言、或C语言设计软件。通过基于单片机的数字音乐盒设计这一课程设计，锻炼学生的创新思维。 1.3设计方案 设计基于单片机的数字音乐盒，通过单片机来产生固定的频率的方波来驱动蜂鸣器，发出不同的音调，通过单片机的定时器来控制该方波持续的时间，从而演奏乐曲；采用LED数码管在开机时显示开机信息，在播放时显示歌曲序号；使用两个按键，一个用来切换歌曲，分别是上一曲、下一曲、播放/暂停； 1.4研究内容 1）电路的工作模式为演奏音乐模式 演奏音乐模式：演奏完整的一首的歌曲，阴极LED显示器演奏歌曲为第几首。 2）按下上一曲，切换歌曲到上一曲，LED显示器显示歌曲，共三首歌曲。 3）按下下一曲，切换歌曲到下一曲，LED显示器显示歌曲，共三首歌曲。 4）按下播放/暂停，切换至暂停，再按一下，切换至播放。 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3个按键、时钟复位电路、蜂鸣器、LED显示模块组成。单片机负责接收按键的输入，根据输入控制音乐播放曲目以及蜂鸣器发音。系统组成框图如图2.1所示。 图2.1 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所示。按下上一曲，切换歌曲到上一曲，LED显示器显示歌曲，共三首歌曲；按下下一曲，切换歌曲到下一曲，LED显示器显示歌曲，共三首歌曲；按下播放/暂停，切换至暂停，再按一下，切换至播放。 图2.2 音乐盒功能结构图 2.3 主要设计软件介绍 本设计利用PROTEUS仿真软件对音乐盒源程序进行编程并调试，并且PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试，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。 AT89C51简介 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8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可以反复擦除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CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中