音乐盒课程设计.docx
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音乐盒课程设计.docx
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音乐盒课程设计
单片机课程设计
课程设计
编号:
0802A03
题目:
音乐盒
学生姓名:
同组学生:
指导教师:
2011年12月8日
目录
摘要3
一、系统方案选择与论证3
1.1选题论证3
1.2课程设计要求3
1.3方案选择3
二、硬件电路4
2.1硬件电路图4
2.2电路模块介绍5
2.2.15
2.2.25
2.2.35
2.2.46
三.音频发声知识6
3.1基本知识6
3.2节拍7
3.3编码8
四、软件设计9
五、系统调试14
六、总结15
七、参考文献15
摘要:
音乐盒系统采用AT89C51单片机为控制核心,按键为输入设备,外加歌曲数目显示、歌曲播放。
本系统设计简单、性能优良。
关键词:
按键、AT89C51、音乐播放、显示曲目。
一、系统方案选择与论证
1.1选题论证
日常的生活和工作中,我们需要休闲娱乐,电子音乐盒基于以上思路,设计的一款简单实用的电子音乐盒。
1.2课程设计要求
1.熟悉51系列单片机的使用;
2.熟悉汇编语言及C语言编程;
3.掌握单片机的内部功能模块的应用,如定时器/计数器、中断、片内外存储器、I/O口、串行通讯等;
4.掌握整个单片机系统设计流程中关键知识点和技能;
5.掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现。
1.3方案选择
方案:
音乐盒总体设计由四个模块构成:
晶振电路,89S51单片机,数码管显示模块,发声模块,三个模块连接在89S51单片机上构成一个完整的系统。
有两个按键,一个用来实现暂停和播放功能,另一个实现选择下一曲的功能。
原理框图如图1所示:
图1音乐盒原理框图
二、硬件电路
2.1硬件电路图
本设计中用到89S51单片机,喇叭,显示数码管LED、按键。
(硬件电路原理图如图2所示)
图2音乐盒电路原理图
2.2电路模块介绍
2.2.1晶振电路(图2)为12MHZ晶振频率工作,起振电路中C2,C3均为20pf。
它们分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。
晶体旁边的两个电容接地,实际上就是电容三点式电路的分压电容,接地点就是分压点.以接地点即分压点为参考点,振荡引脚的输入和输出是反相的,但从并联谐振回路即石英晶体两端来看,形成一个正反馈以保证电路持续振荡。
图3晶振电路
2.2.2:
按键电路(如图4)设有两个按键,按键S1接外部中断0,控制音乐盒的选曲,每按一下系统将播放下一首歌曲,全部歌曲播放完会重新回到第一首歌曲;按键S2接外部中断1,控制音乐盒的暂停与播放,两个按键均设为高电平有效。
图4按键电路
2.2.3:
显示电路(如图1)使用单片机P0端口做显示电路,要在P0口加上拉电阻(1kΩ)。
P0.0~P0.7分别接abcdefg,采用共阳极数码显示管。
2.2.4:
发生电路(如图1)P1.0接喇叭。
三.音频发声知识
3.1基本知识
1.要生产音频脉冲,只要算出某一音频的周期(1/频率),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的内部定时器使用其工作在计数器模式MODE1下,改变计数值THO及TLO以产生不同频率的方法.
3.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,在每次计数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÷FrN:
计算值;
Fi:
内部计时一次为1us,故其频率为1MHz;
4.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(261Hz).中音DO(523Hz).高音的DO(1046Hz)的计算值.
T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr=65536-1000000÷2÷Fr=65536-500000/Fr
低音DO的T=65536-500000/262=63627
中音DO的T=65536-500000/523=64580
高音DO的T=65536-500000/1047=65059
5.C调各音符频率与计数值T的对照表如表1所示.
表1C调各音符频率与计数值T的对照表
音符
频率(HZ)
简谱码(T值)
音符
频率(HZ)
简谱码(T值)
低1DO
262
63628
#4FA#
740
64860
#1DO#
277
63731
中5SO
784
64898
低2RE
294
63853
#5SO#
831
64934
#2RE#
311
63928
中6LA
880
64968
低3M
330
64021
#6
932
64994
低4FA
349
64103
中7SI
988
65030
#4FA#
370
64185
高1DO
1046
65058
低5SO
392
64260
#1DO#
1109
65085
#5SO#
415
64331
高2RE
1175
65110
低6LA
440
64400
#2RE#
1245
65134
#6
466
64463
高3M
1318
65157
低7SI
494
64524
高4FA
1397
65178
中1DO
523
64580
#4FA#
1480
65198
#1DO#
554
64633
高5SO
1568
65217
中2RE
587
64684
#5SO#
1661
65235
#2RE#
622
64732
高6LA
1760
65252
中3M
659
64777
#6
1865
65268
中4FA
698
64820
高7SI
1967
3.2节拍
1相关知识
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,表2为节拍与节拍码的对照.如果1拍为0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要设定延迟时间就可求得节拍的时间.假设1/4拍为1DELAY,则1拍应为4DELAY,以此类推.所以只要求得1/4拍的DELAY时间,其余的节拍就是它的倍数,如表3为1/4和1/8节拍的时间设定.
表2节拍与节拍码对照
节拍码
节拍数
节拍码
节拍数
1
1/4拍
1
1/8拍
2
2/4拍
2
1/4拍
3
3/4拍
3
3/8拍
4
1拍
4
1/2拍
5
1又1/4拍
5
5/8拍
6
1又1/2拍
6
3/4拍
8
2拍
8
1拍
A
2又1/2拍
A
1又1/4拍
C
3拍
C
1又1/2拍
F
3又3/4拍
表3各调1/4节拍的时间设定各调1/8节拍的时间设定
曲调值
DELAY
曲调值
DELAY
调4/4
125毫秒
调4/4
62毫秒
调3/4
187毫秒
调3/4
94毫秒
调2/4
250毫秒
调2/4
125毫秒
3.3编码
建立音乐的步骤1.先把乐谱的音符找出,然后由表63建立T值表的顺序.2.把T值勤表建立在TABLE1,构成发音符的计数值放在"TABLE".3.简谱码(音符)为高位,节拍为(节拍数)为低4位,音符节拍码放在程序的"TABLE"处.
表4简谱对应的简谱码.T值.节拍数
简谱
发音
简谱码
T值
节拍码
节拍数
5
低音SO
1
64260
1
1/4拍
6
低音LA
2
64400
2
2/4拍
7
低音TI
3
64524
3
3/4拍
1
中音DO
4
64580
4
1拍
2
中音RE
5
64684
5
1又1/4拍
3
中音MI
6
64777
6
1又1/2拍
4
中音FA
7
64820
8
2拍
5
中音SO
8
64898
A
2又1/2拍
6
中音LA
9
64968
C
3拍
7
中音TI
A
65030
F
3又3/4拍
1
高音DO
B
65058
2
高音RE
C
65110
3
高音MI
D
65157
4
高音FA
E
65178
5
高音SO
F
65217
不发音
0
四、软件设计
软件设计思路
汇编程序:
ORG0000H
JMPSTART
ORG0003H
AJMPINT0_INT
ORG000BH
JMPT0INT
ORG0013H
JMPINT1_INT
ORG0040H
START:
MOVSP,#60H
MOVTMOD,#01H
SETBIT0
MOVIE,#82H
SETBEX0
SETBEX1
SETBPX0
SETBPX1
SETBTR0
MOV27H,#01H
MOVDPTR,#TABLE
MOV28H,DPH
MOV29H,DPL
START0:
LCALLLED
MOV30H,#00H
NEXT:
MOVA,30H
MOVDPH,28H
MOVDPL,29H
MOVCA,@A+DPTR
MOVR2,A
JZEND0
ANLA,#0FH
MOVR5,A
MOVA,R2
SWAPA
ANLA,#0FH
JNZSING
CLRTR0
LJMPD1
SING:
DECA
RLA
MOV22H,A
MOVDPTR,#TABLE1
MOVCA,@A+DPTR
MOVTH0,A
MOV21H,A
MOVA,22H
INCA
MOVCA,@A+DPTR
MOVTL0,A
MOV20H,A
SETBTR0
D1:
ACALLDELAY
INC30H
LJMPNEXT
END0:
CLRTR0
JMPSTART0
RET
T0INT:
PUSHACC
PUSHPSW
MOVTL0,20H
MOVTH0,21H
CPLP1.0
POPPSW
POPACC
RETI
INT0_INT:
PUSHACC
PUSHPSW
INC27H
LCALLLED
MOVA,27H
CJNEA,#01,Z1
MOVDPTR,#TABLE
MOV28H,DPH
MOV29H,DPL
MOV30H,#00H
JMPZ4
Z1:
MOVA,27H
CJNEA,#02,Z2
MOVDPTR,#TABLE2
MOV28H,DPH
MOV29H,DPL
MOV30H,#00H
JMPZ4
Z2:
MOVA,27H
CJNEA,#03,Z3
MOVDPTR,#TABLE3
MOV28H,DPH
MOV29H,DPL
MOV30H,#00H
JMPZ4
Z3:
MOVA,27H
CJNEA,#04,Z4
MOVDPTR,#TABLE4
MOV28H,DPH
MOV29H,DPL
MOV30H,#00H
MOV27H,#00H
JMPZ4
Z4:
POPPSW
POPACC
RETI
INT1_INT:
PUSHACC
PUSHPSW
CLRP1
POPPSW
POPACC
RETI
LED:
MOVDPTR,#XIANSHI
MOVA,27H
MOVCA,@A+DPTR
MOV50H,A
MOVP0,A
RET
DELAY:
MOVR7,#02H;125MS
D2:
MOVR4,#248
D3:
MOVR3,#248
DJNZR3,$
DJNZR4,D3
DJNZR7,D2
DJNZR5,DELAY
RET
TABLE1:
DW64021,64103,64260,64400
DW64524,64580,64684,64777
DW64820,64898,64968,65030
TABLE:
;1
DB42H,82H,82H,82H,84H,02H,72H
DB62H,72H,62H,52H,48H
DB0B2H,0B2H,0B2H,0B2H,0B4H,02H,0A2H
;2
DB12H,0A2H,0D2H,92H,88H
DB82H,0B2H,0B2H,0A2H,84H,02H,72H
DB62H,72H,62H,52H,44H,02H,12H
;3
DB12H,62H,62H,52H,44H,02H,82H
DB72H,62H,52H,32H,48H
DB14H,42H,62H,98H;歌曲《送别》
DB74H,92H,72H,68H
DB64H,22H,32H,44H,32H,22H
DB3CH
DB64H,42H,62H,94H,04H,82H
DB74H,94H,68H
DB64H,32H,42H,54H,04H,12H
DB2CH
DB74H,94H,98H
DB84H,72H,82H,98H
DB72H,82H,92H,72H,72H,62H,42H,22H
DB3CH
DB64H,42H,62H,94H,04H,82H
DB74H,94H,68H
DB64H,32H,42H,54H,04H,12H
DB2CH
DB00H
TABLE2:
DB42H,62H,72H,41H,61H,41H,31H,22H,0B2H;歌曲《三个和尚》
DB62H,61H,61H,71H,61H,41H,64H
DB0B2H,0B2H,62H,61H,61H,71H,61H,41H,64H
DB0B2H,0B2H,62H,61H,61H,71H,61H,41H,64H
DB42H,62H,72H,41H,61H,41H,31H,22H,0B2H
DB22H,31H,41H,31H,21H,0A2H,0B4H
DB22H,31H,41H,31H,21H,0A2H,0B4H
DB22H,31H,41H,31H,21H,0A2H,0B4H
DB0A2H,21H,32H,42H,62H,61H,41H,62H,71H
DB42H,41H,61H,42H,32H,22H,31H,21H,0A2H
DB42H,41H,61H,42H,32H,22H,31H,21H,0A2H
DB42H,41H,61H,42H,32H,22H,31H,21H,0A2H
DB62H,61H,42H,62H,71H,61H,72H,62H,71H
DB62H,61H,71H,32H,42H,64H
DB00H
TABLE3:
DB0d4H,84H,94H,82H,92H;看我七十二变
DB12H,22H,82H,92H,02H,92H,82H,0d2H
DB82H,92H,14H,84H,02H,0d1H,0d1H
DB0c2H,0d2H,84H,0d2H,0d2H,82H,82H
DB84H,82H,82H,94H,82H,0d2H
DB82H,82H,82H,92H,02H,82H,82H,0d2H
DB0c4H,84H,0d4H,92H,0d2H
DB82H,0d2H,82H,92H,98H
DB04H,94H,88H
DB04H,94H,88H
DB04H,94H,88H
DB04H,94H,88H,04H
DB32H,32H,22H,12H,02H,92H,12H,92H
DB32H,32H,22H,12H,02H,92H,12H,92H
DB32H,32H,22H,12H,02H,92H,12H,22H
DB54H,44H,34H,12H,22H
DB34H,22H,12H,02H,92H,12H,92H
DB32H,32H,22H,12H,02H,92H,12H,92H
DB32H,32H,22H,12H,02H,92H,12H,22H
DB54H,44H,32H,22H,12H,92H
DB00
TABLE4:
DB02H,82H;月亮代表我的心
DB16H,32H,54H,02H,52H
DB0A6H,32H,54H,02H,52H
DB64H,74H,0B6H,64H
DB52H,5CH,32H,22H
DB16H,12H,14H,32H,22H
DB16H,12H,14H,22H,32H
DB26H,12H,94H,22H,32H
DB2CH
DB32H,52H
DB36H,22H,14H,54H
DB0ACH,92H,0A2H
DB96H,0A2H,96H,82H
DB3CH,54H
DB36H,22H,14H,54H
DB0ACH,92H,0A2H
DB16H,12H,14H,22H,32H
DB2CH,02H,82H
DB16H,32H,56H,12H
DB0A6H,32H,56H,52H
DB66H,72H,0B6H,62H
DB62H,52H,58H,32H,22H
DB16H,12H,14H,32H,22H
DB16H,12H,14H,22H,32H
DB26H,92H,0A4H,12H,22H
DB1CH
DB00
XIANSHI:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H
END
五、系统调试
调试采用Protues软件仿真。
首先设计电子音乐盒的源程序,源程序经过汇编后,生成的目标文件经过仿真调试。
六、总结
经过两周的课程设计,我们学到了许多书本上没有的知识,从方案的论证、课题的选择、电路原理、PCB图,到电路的调试、程序的编写、调试下载,一步步,我们收获很大。
在设计中,我们力求硬件电路简单,充分发挥软件灵活方面的特点,满足系统设计要求。
这中间,我们也遇到了许多困难,在老师的帮助下,一个个也都战胜了。
七、参考文献
[1].蔡美琴《MCS-51系列单片机系统及其应用》。
高等教育出版社。
[2].阎石《数字电子技术基础》。
高等教育出版社。
附录:
原理图:
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 音乐盒 课程设计