1、电子音乐盒单片机课程设计电子音乐盒音乐盒设计1、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，从而演乐曲(内存两首乐曲)。(2)采用七段数码管显示当前播放的歌曲序号。(3)可通过功能键选择乐曲，暂停，播放，上一曲，下一曲。2、总体设计(1)要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期(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的内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
2、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)。记数脉冲值和频率的关系公式如下：N=Fi/2/Fr N：记数值Fi：内部计时一次为1微秒故其频率为1MHZ Fr；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D0（523HZ），高音的D0（1046HZ）的记数值。T65536N65536Fi2Fr6553610000002Fr65536500000Fr低音D0的T65536500000
3、26263627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，喇叭，七段显示数码管LED。（硬件电路原理图如图1所示）3.2 原理说明当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器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。 图1 音
4、乐盒原理图4、软件设计本程序可以实现课程设计的基本要求，并可以通过按键播放两首歌曲，程序流程图如下：5、仿真、安装和调试按照上面设计的电路在proteus软件内画图, 打开单片机软件开发系统Keil,选择89c51单片机,在其中编写程序,运行生成一个后缀名为hex的文件,然后将该文件下载到proteus中的AT89c51单片机中进行仿真,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内 ,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办法：（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
5、，最后我们发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的，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法正常运行的现象。当用JNZ指令时，跳转范围比较少，这时要用一个标号中转。（3） 编程时要注意，在程序开始时，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办法：a.
6、 两个定时器同时工作，存在中断时序问题，刚开始时我们把定时器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。解决办法：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，此时音乐节奏和定时器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，若改为发音一拍，中断对歌曲播放影响减弱，但音乐效果变差。改进方案：若采用可以定时时间更长的单片机，可以避免所有问题
7、。6、收获和体会(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) 在一个好的氛围里才能踏下心来做东西，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
8、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，从最初的认为学它没有什么实际意义，到如今爱上单片机学习，并希望能将理论运用到实践，设计出更好更完整的系统。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。参考文献1 许珉.单片机原理及使用M.北京:中国电力出版社,2007.082 三恒星科技.MCS-51单片机原理和使用实例M. 北京：电子工业出版社，2008.013 王为青，程国钢.单片机Keil Cx51使用开发技术M. 北
9、京：人民邮电出版社,2007.024 John Markus.电子电路大全M.北京：计量出版社，19955 阎石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，1998.12，第4版6 邓元庆.数字电路和逻辑设计M.北京：电子工业出版社，20017 附件1：元件清单名称数量（个）型号备注电阻6排阻RX8(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1CRYSTAL附件2:总电路图附件3：音乐程序OUT BIT
10、P2.0 ;定义音频输出端口,p2.0N EQU 6 ;歌曲总数OUT_NUM EQU P1 ;数码管显视当前所放歌曲曲数 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP LAST_SONG ;外部中断0用于接上一曲歌按键 ORG 000BH AJMP F_T0 ;定时器0用于定时，作音符发生器用 ORG 0013Hq4: AJMP NEXT_SONG ;外部中断1接下一曲歌按键 ORG 001BH AJMP START_PAUSE ;定时器1用计数，这里用作中断，接开始/暂停键,初值为0ffH，方式2 ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H MOV DPT
11、R,#TABLE ;DPRT指向每首歌曲的入口地址的地址。 MOV R0,#30H ;R0中存入数据30H，这里在以30H开始的单元存放每首歌曲的入口地址，其中30H,31H存放 ;歌曲的节拍入口地址，32H，33H存放歌曲音符入口地址，每首歌占用四个存储存单元。 MOV R5,#00H ;R5中存放表TABLE中正在执行操作的序号 MOV R6,#1 ;R6存放正在设置入口信息的歌曲数SET_TAB: MOV A,R5 ;设置每首歌曲的入口信息，存放在以30H开始的存储单元中。 MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R5 INC R0 MOV A,R5 MOVC A,A+DP
12、TR MOV R0,A INC R5 INC R0 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R0 INC R5 MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR MOV R0,A INC R0 INC R5 INC R6 ;设置完一首歌曲后，歌曲数加一 CJNE R6,#N+1,SET_TAB ;是否设置完，没有便继续，否则进行下面的操作 ;* 对中断，计数器的相关参数进行设置 MOV TMOD, #61H ;计数器0工作方式1，计数器1工作方式2 MOV TH1,#0FFH ;给计数器1置初值0FFH，又由于是工作方式2，所以 MOV TL1,#0FFH ;计数器
13、计数为1，相当于一外部中断。 SETB ET1 ;允许计数器1中断 SETB ET0 ;允许计数器具0中断 CLR PT0 ;计数器0为低优先级 SETB PT1 ;计数器1为高优先级 SETB IT0 ;外部中断0为跳沿触发 SETB PX0 ;高优先级 SETB IT1 ;外部中断1为跳沿触发 SETB PX1 ;高优先级 SETB EX1 ;允许外部中断1中断 SETB EX0 ;允许外部中断定0中断 SETB EA ;开中断总开关 SETB TR1 ;定时器1开始工作，作中断用 SETB OUT ;音频输出端口初始化 ;* ;设置结束 CLR F0 ;设置F0=0，用来作暂停/播放的标
14、置位用 MOV 22H,#01H ;22H单元中存放正在播放的歌曲编号 MOV DPTR,#OUT_TAB ;将正在播放的歌曲编号送数码管显视 MOV A,22H MOVC A,A+DPTR MOV OUT_NUM,A MOV R7,#00H ;R7中存放歌曲总信息的入口地址START0:MOV R4,#00H ;R4存放当前正在播放歌曲的第几个节拍数 MOV R0,#30H ;30H开始的单元中存放歌曲的入口信息 MOV A,R7 ;将歌曲的节拍表的入口地址送到DPTR ADD A,R0 MOV R0,A MOV DPH,R0 INC R0 MOV DPL,R0 INC R0 MOV A,R
15、4 INC R4 MOVC A,A+DPTR ;取出第一节拍数,其实第一个节拍不是歌曲的第一个节拍，而是表示几分音符;* MOV 26H,A ;将取出的音符数+节拍数保存在职26H单元中NEXT: MOV R0,#30H ;开始取出歌曲的第一个数据 MOV A,R7 ADD A,R0 MOV R0,A MOV DPH,R0 INC R0 MOV DPL,R0 INC R0 MOV A,R4 INC R4 MOVC A,A+DPTR ;放在A中;* JZ END0 ;若为0，则表示为休止符，不唱，本次音符不唱， MOV R1,A ;不为0，取出节拍数 ANL A,#0FH MOV R2,A MO
16、V A,R1 SWAP A ANL A,#0FH JNZ SING ;音符不为0，唱 CLR TR0 ;为0，不唱,关频率发生器 SJMP SING1SING: DEC A ;开始唱,进行相应的数据处理 MOV R3,A RL A MOV DPH,R0 INC R0 MOV DPL,R0 INC R0 MOVC A,A+DPTR MOV 21H,A MOV TH0,A MOV A,R3 RL A INC A MOVC A,A+DPTR MOV 20H,A MOV TL0,A SETB TR0 ;开唱SING1:LCALL DELAY ;每个音符唱多久 JB F0,FOR ;是否暂停， AJMP
17、 NEXT ;没有暂停，继续FOR: CLR TR0 ;暂停，不唱 JB F0,$ ;等待播放 AJMP NEXT ;开始播放END0: CLR TR0 ;不唱 MOV A,22H ;唱完处理 CJNE A,#N,WW ;是不是全部歌曲都唱完 MOV 22H,#01H ;全部唱完，则从第一首开始再唱 MOV R7,#00H MOV OUT_NUM,#11111001B ;数码管显视第一首歌曲编号 AJMP WWWWW: MOV A,R7 ;没有全部唱完，唱下一首,歌曲的入口信息调整 ADD A,#4 MOV R7,A INC 22H CLR EA PUSH DPH PUSH DPL MOV A
18、,22H MOV DPTR,#OUT_TAB MOVC A,A+DPTR MOV OUT_NUM,A ;数码管显视相应的歌曲编号 POP DPL POP DPHWWW: SETB EA AJMP START0 ;开始下一首的演唱F_T0: MOV TH0,21H ;定时器0置初值 MOV TL0,20H CPL OUT ;频率产生 RETINEXT_SONG: PUSH ACC ;下一曲中断程序处理，保护现场 PUSH DPH PUSH DPL CLR EA ;关中断 MOV A,22H CJNE A,#N,Q ;是最后一首吗？ MOV R7,#00H ;是最后一首，则R7指向第一首，演唱第一
19、首 MOV 22H,#01H AJMP BACKQ: INC 22H ;不是最后一首，唱下一首,R7内容加4，歌曲数加1 MOV A,R7 ADD A,#4 MOV R7,ABACK: MOV R4,#00H ;数码管显视相应的歌曲编号 MOV A,22H MOV DPTR,#OUT_TAB MOVC A,A+DPTR MOV OUT_NUM,A;* MOV B,R0 ;对下首要演唱的歌曲的几分拍进行调整,同时对R0中的内容进行保护 MOV R4,#00H MOV R0,#30H MOV A,R7 ADD A,R0 MOV R0,A MOV DPH,R0 INC R0 MOV DPL,R0 I
20、NC R0 MOV A,R4 INC R4 MOVC A,A+DPTR MOV 26H,A ;结果存入26H单元中 DEC R4 MOV R0,B ;恢复R0中的内容;* POP DPL ;恢复现场 POP DPH POP ACC SETB EA RETI ;中断返回LAST_SONG: PUSH ACC ;上一曲中断程序处理开始，保护现场 PUSH DPH PUSH DPL CLR EA ;关中断 MOV A,22H ;曲目数送A CJNE A,#1,QQ ;是否是第一首 MOV 22H,#N ;是第一首歌曲 MOV B,#4 ;将R7指向最后一首歌曲 MOV A,#N-1 MUL AB M
21、OV R7,A AJMP BACK2 ;处理结束QQ: DEC 22H MOV A,R7 ;R7减4 SUBB A,#4 MOV R7,ABACK2: MOV R4,#00H MOV A,22H MOV DPTR,#OUT_TAB MOVC A,A+DPTR MOV OUT_NUM,A ;数码管显视相应歌曲的编号;* MOV B,R0 ;对下首要演唱的歌曲的几分拍进行调整,同时对R0中的内容进行保护 MOV R4,#00H MOV R0,#30H MOV A,R7 ADD A,R0 MOV R0,A MOV DPH,R0 INC R0 MOV DPL,R0 INC R0 MOV A,R4 IN
22、C R4 MOVC A,A+DPTR MOV 26H,A ;结果存入26H单元中 DEC R4 MOV R0,B ;R0中的内容恢复;* POP DPL ;恢复现场 POP DPH POP ACC SETB EA RETI ;中断返回START_PAUSE:CPL F0 ;开始/暂停中断处理程序，将标置位取反 JB F0,RETURN ;为1返回 SETB TR0 ;为0则播放RETURN: RETI ;中断返回DELAY: MOV 27H,26H ;音符演奏时间控制D2: MOV 28H,#125D3: MOV 29H,#248 DJNZ 29H,$ DJNZ 28H,D3 DJNZ 27H
23、,D2 DJNZ R2,DELAY RET;OUT_TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,73H ;共阴数码管显视用OUT_TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH ;共阳TABLE: DW SONG1,TABLE1,SONG2,TABLE2,SONG3,TABLE3,SONG4,TABLE4 ,SONG5,TABLE5TABLE1:DW 64580,64684,6
24、4777,64820,64898,64968,65030 DW 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524SONG1: DB 04H ;1=C 2/4 军港之夜DB 32H,54H,52H,32H,54H,52H,32H,12H,12H,32H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14HDB 0C2H,32H,32H,12H,21H,31H,24H,32H,34H,0D2H,0C2H,14H,14H,32H,52H,52H,32H,52H,54H
25、,32H,34H,31H,21H,12H,24H,24HDB 34H,0E2H,0C2H,0D1H,0E1H,0D4H,12H,0E2H,32H,32H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H,0D2H,0E2H,32H,32H,0E2H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4HDB 22H,0D1H,11H,0E2H,0D2H,0C4H,0C4H,32H,52H,52H,32H,62H,5H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,31H,31H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32HDB 32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H
26、,34H,34H,32H,52H,52,32H,62H,51H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,32H,12H,32H,32H,54H,52HDB 32H,52H,52H,31H,31H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14HDB 32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14HDB 0C2H,32H,32H,12H,21H,31H,24H,32H,34H,0D2H,0C2H,14H,14H,32H,52H,52H,32H,52H,54H,3
27、2H,34H,31H,21H,12H,24H,24HDB 34H,0E2H,0C2H,0D1H,0E1H,0D4H,12H,0E2H,32H,32H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H,0D2H,0E2H,32H,32H,0E2H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4HDB 22H,0D1H,11H,0E2H,0D2H,0C4H,0C4H,32H,52H,52H,32H,62H,5H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,31H,31H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32HDB 32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,3
28、4H,34H,32H,52H,52,32H,62H,51H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,32H,12H,32H,32H,54H,52HDB 32H,52H,52H,31H,31H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14HDB 32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,24H,74H,0D2H,0C2H,14H,14H,14H,14HDB 00HTABLE2:DW 63835,64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777 DW 64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178SONG2: DB 02H ;1=C 4/4 死了都要爱DB 04H,94HDB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,02HDB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4
