基于51单片机的数字音乐盒设计 大学学位论文.doc

单片机原理与应用课程设计 班级 学号 姓名 机械电子工程2013级 20130957007 曹洪恺 20130957009 黄海涛 胡锐 1.概述目录第一部分第二部分 系统总体方案设计第一部分 音乐是由不同的音符组成，不同的音符对应着不同的频率，产生有规律的输出就可以得到相应频率乐音。音乐的频率一般在27~4100HZ之间。我们可以通过单片机的定时计数器产生音频脉冲，再通过功率放大电路送到蜂鸣器的线圈，致使蜂鸣器上的纸膜一张一紧，发出声音，通过控制不同的频率就可以发出不同的声音。 音乐体系中各音级的名称叫音名，C、D、E、F、G、A、B是我们最常见的音名。这是音乐体系中最基本的七个音，其他的高低音都是在这个基础上变换而来。在简谱上用来表示正在进行的音的长短的符号叫做音符。不同的音符代表不同的长度。音符有如下几种：全音符、二分音符、四分音符、八分音符、十六分音符、三十二分音符、六十四分音符。一首音乐对应着不同的音符组成，而每一个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率组合，加以拍数对应的延时来构成不同的音乐。 1.1 音频脉冲是如何产生的？ 音乐的产生需要不同的音频脉冲，对于单片机而言，可以利用它的定时/计数器产生这样的方波频率信号。具体地说，只要知道么一音频的频率，求得它的周期，然后将次周期除以2，得到半周期的时间，利用定时/计时器计时半个周期，计时到后就将输出脉冲的I/O反相，就可以在I/O端口上得到此脉冲。单片机工作在12MHZ时钟频率下，其时钟周期为1us，因此可以利用89C51的内部定时/计数器T0，使其工作在模式1，工作在计数器状态下，改变计数初值TH0和TL0以产生不同频率的脉冲信号。T的值决定了计数初值TH0和TL0的值，TH0=T/256，TL0=T%256。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,在每计数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=Fi÷2÷Fr N：计数值； Fi：内部计时一次为1us，故其频率为12MHz； Fr：要产生的频率； 其计数值的求法如下： T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr 例如：设K=65536，F=1000000=Fi=1MHz，求低音DO（261MHz） T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr=65536-1000000÷2÷Fr=65536-500000/Fr低音DO的T=65536-500000/262=63627 C调及各音符频率与计数值T的对照表如下表1.1所示。 表1.1 C调及各音符频率计数值T的对照表 简谱 低音 频率Hz 简谱码 计数初值 (T) 中音 频率Hz 简谱码 计数初值 (T) 高音 频率Hz 简谱码 计数初值 (T) 1 Do 262 63628 Do 523 4 64580 Do 1046 B 65058 Do# 277 63731 Do# 554 64633 Do# 1109 65058 2 Re 294 63835 Re 587 64684 Re 1175 C 65110 Re# 311 63928 Re# 622 64732 Re# 1245 65134 3 Mi 330 64021 Mi 659 6 64777 Mi 1318 D 65157 4 Fa 349 64103 Fa 698 64820 Fa 1397 E 65178 Fa# 370 64185 Fa# 740 64860 Fa# 1480 65198 5 So 392 1 64260 So 784 8 64898 So 1568 F 65217 So# 415 64331 So# 831 64934 So# 1661 65235 6 La 440 2 64400 La 880 9 64968 La 1760 65252 La# 464 64463 La# 932 64994 La# 1865 65268 7 Si 494 3 64524 Si 988 A 65030 Si 1976 65283 1.2 音乐节拍的产生 节拍是指音乐的长短是除音符之外的又一重要组成部分，在单片机系统中可以通过延时来实现。如果1/4拍的时间为0.2秒，则一拍的时间为0.8秒。节拍的延时时间值与音乐的曲调值有相对应的关系每个音符使用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，只要设定延迟时间就可求得