单片机音乐盒电赛电子大赛报告书.docx
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单片机音乐盒电赛电子大赛报告书
单片机音乐盒
作品类别：
1
1、作品简介
1、1设计内容
设计一个具有特定功能的音乐盒。
该音乐盒上电后能自动显示系统提示符“P”，进入准备工作状态。
该音乐盒可以播放多首音乐，可以由按键来选择不同曲目。
1、2功能要求说明
设有三个按键，其中两个能实现多首音乐的选择，另一个能实现待机准备的功能。
设有一位数码管，每选择一首曲子能在数码管上显示当前的曲目（只是数字）。
设有八位二极管，能随歌曲的频率闪烁。
1、2、1方案介绍及其工作原理
1、2、2方案介绍
作为单片机的重要硬件资源之一，利用定时器可以产生各种固定频率的方波信号，也可以产生包括“Do“、“Re“、“Me“--等音阶在内的各种频率声音。
在此设计中我们采用12MHz的晶振，产生的频率信号即音乐信号由P3．7口输出，信号经过PNP管放大后由蜂鸣器发出声音。
乐曲中，每一音符对应着特定的频率，可以参照给出的各音符频率及其相应的时间常数来编写程序。
根据表中所提供的常数，将其16进制代码送入芯片里，即可以奏出音符。
此外，音符的节拍我们可以用定时器T0来控制，送入不同的初值，就可以产生不同的定时时间。
定时器T0工作在定时方式1，改变TH0及TL0，产生不同的音频频率。
要编写的乐谱按要求以音符字节数据表的形式存放在程序中，改变乐曲就是通过改变该数据表的内容来实现的。
主程序的任务是按顺序读取数据表中的字节，根据情况调用音级子程序和音长子程序，启动定时器T0进行工作。
1、3工作原理
（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89c52的内部定时器使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÷Fr……………………………………………1.1
N:
计算值;Fi:
内部计时一次为1us,故其1M频率为Hz;
（4）其计数值的求法如下:
T＝65536-N＝65536-Fi÷2÷Fr……………………………1.2
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的对照表如下表所示.
表1.1C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1 DO
262
63628
#4FA#
740
64860
#1 DO#
277
63731
中5SO
784
64898
低2 RE
294
63835
#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
65283
（6）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.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.
2、硬件的设计
2、1硬件系统各模块功能介绍
2、1、1单片机最小系统
图2.1时钟源电路
单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。
通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构如图2.1。
可以根据情况选择6MHz、12MHz或24MHz等频率的石英晶体，补偿电容通常选择22pF左右的瓷片电容。
2.1.2发光二极管
图2.2发光二极管
当接通电源，单片机运行时，八个二极管随着不同的调子闪烁，增加美感。
2.1.3一位数码管
图2.3一位数码管
当有键按下时，数码管会显示当前播放的曲目。
2.1.4蜂鸣器发声
图2.3蜂鸣器发声
利用单片机的P3.7口产生不同音调所对应的方波来使蜂鸣器发声，用PNP三级管来驱动。
2.1.5按键
图2.4按键
按下AGAIN键可播放重复的曲子，按下FORM键可播放上一曲，按下NEXT键可播放下一曲。
2.2电路原理图
2.2.1电路原理图
图2.5总电路图
2.3元器件清单
BillofMaterialfor音乐盒.Bom
UsedPartTypeDesignatorFootprintDescription
=========================================================
8330R1R2R3AXIAL-0.4Resistor
R4R5R6
R7R8
11KR9AXIAL-0.4Resistor
112MHZX1XTAL-1CrystalOscillator
230pFC1C2RAD-0.1Capacitor
1DIODED9LEDIN4007
8LEDD1D2D3LED
D4D5D6
D7D8
1SPEAKERLS1SIP-2
1PNPQ1S8550
3软件系统的设计
3.1软件系统各模块功能简要介绍
初始化程序：
初始化定时器
唱歌程序：
从表格中取出数据，利用中断程序产生不同频率的方波，同时调延时程序产生不同的节拍
中断程序：
定时时间到，产生方波
判键程序：
判断哪个键按下，转向相应的子程序执行相应的动作
音符表：
用于产生曲调
按键程序：
分别执行选歌，开启，重复的功能
3.2软件系统程序流程框图
Y
N
3.4软件系统程序
ORG0000H
AJMPLOOOOP
ORG000BH
AJMPTIM0
ORG001BH
RETI
ORG0023H
LOOOOP:
MOVA,#01H
LOOOP:
MOVP2,#0CH
MOVP1,A
RLA
MOVR2,#0FFH
DELAY0:
MOVR3,#0FFH
DJNZR3,$
MOVR4,#0FFH
DJNZR4,$
DJNZR2,DELAY0
JNBP3.3,START
LJMPLOOOP
START:
MOVP2,#0CH
MOVR5,#00H;初始化
MOVTMOD,#00010001B
MOVIE,#10101010B
MOVDPTR,#TAB2;装第一首歌
MOV30H,DPL;DPTR低8位送30H暂存
MOV31H,DPH;DPTR高8位送31H暂存
START1:
INCR4;产生8位随机数
MOVA,#01010101B
MOVB,R4
MULAB;8位随机数由P1口输出
MOVP1,A
MOVDPL,30H
MOVDPH,31H
MOVA,#00H
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVR0,A;音符数据送R0崭存
MOVA,#00H
INCDPTR
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVR1,A;节拍数据送R1崭存
INCDPTR
MOV30H,DPL
MOV31H,DPH
CJNEA,#01H,ELECT;一首歌没结束转ELECT
INCR5;结束歌曲计数器加1
ELECT:
JZSTART;所有歌曲结束转START循环
MOVA,R0
JNZSING
CLRTR0
SETBP3.7
LOOP1:
ACALLDELAY;调用延时子程序
DJNZR1,LOOP1
SJMPSTART1
SING:
MOVDPTR,#TAB1;音符表首址送DPTR
DECR0;计算音符
MOVA,R0
MOVB,#02H
MULAB
MOVR0,A
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOV21H,A
INCDPTR
MOVA,R0
MOVCA,@A+DPTR
MOV20H,A
MOVTL0,20H
MOVTH0,21H
SETBTR0;开T0定时器
LOOP2:
ACALLDELAY
DJNZR1,LOOP2
AJMPSTART1
TIM0:
MOVTL0,20H
MOVTH0,21H
CPLP3.7
RETI;中断返回
DELAY:
MOVR2,#60
DELAY1:
MOVR3,#252
DJNZR3,$
JNBP3.3,AGAIN;重复正播放的曲子
JNBP3.4,FORM;上一曲开关按下转FORM
JNBP3.5,NEXT;下一曲开关按下转NEXT
DJNZR2,DELAY1
RET
AGAIN:
JNBP3.3,$;等待键释放
LJMPKEYWORK
FORM:
CLREA;关中断
JNBP3.4,$;等待键释放
CJNER5,#00H,ZERO;不是第一首歌曲转ZER0
MOVR5,#04H;是第一首将最后一首歌曲装入歌曲计数器
SJMPKEYWORK
ZERO:
DECR5;歌曲向上进一首
SJMPKEYWORK
NEXT:
CLREA
JNBP3.5,$
CJNER5,#04H,LAST
MOVR5,#00H
LJMPKEYWORK
LAST:
INCR5;歌曲下翻一首
LJMPKEYWORK
KEYWORK:
MOVDPTR,#TAB;将歌曲排列表装入DPTR
MOVA,R5;将R5的内容送A
RLA
SETBEA;开中断
JMP@A+DPTR;根据A的内容转向不同歌曲
TAB:
AJMPMUSIC2
AJMPMUSIC3
AJMPMUSIC4
AJMPMUSIC5
AJMPMUSIC6
MUSIC2:
MOVDPTR,#TAB2;第2首歌曲首址送DPTR
MOVP2,#79H
GONG:
MOV30H,DPL
MOV31H,DPH
AJMPSTART1
MUSIC3:
MOVDPTR,#TAB3
MOVP2,#24H
SJMPGONG
MUSIC4:
MOVDPTR,#TAB4
MOVP2,#30H
SJMPGONG
MUSIC5:
MOVDPTR,#TAB5
MOVP2,#19H
SJMPGONG
MUSIC6:
MOVDPTR,#TAB6
MOVP2,#12H
SJMPGONG
;********************（音符表）**********************;
TAB1:
DW64021,64185,64331,64400,64524,64632,64732
DW64777,64860,64934,64968,65030,65085,65134
DW65157,65198,65235,65252,65283,65310,65335
DW64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110
DW65157,65178,65217,63628,63731,63835,63928
DW64103,64260,64463,64580,64633,64684,64934
DW64994,65134,65198,65268
;*********************（兰花草）***********************;
TAB4:
DW0608H,0A08H,0A08H,0A08H,0A10H,0908H,080AH,0906H
DW0808H,0708H,0620H,0D08H,0D08H,0D08H,0D08H,0D04H
DW0C08H,0A08H,0C08H,0C08H,0B08H,0A20H,0A08H,0D08H
DW0D08H,0C08H,0A10H,0908H,0808H,0908H,0808H,0708H
DW060CH,030CH,0308H,0808H,0808H,0708H,0610H,0A08H
DW090AH,0806H,0708H,0508H,0620H,0908H,0808H,0708H
DW0508H,0640H
DW0030H
;**********************（梁祝）*************************;
TAB3:
DW0A10H,0C08H,0D04H,0F08H,1004H,0D04H,0F04H,0C08H
DW1308H,1504H,1404H,1304H,1104H,1304H,1018H,1008H
DW1004H,1104H,0E08H,0D04H,0C08H,0D04H,0F08H,1008H
DW0A08H,0F08H,0D04H,0C04H,0D04H,0F04H,0C18H,1108H
DW1304H,0E08H,1008H,0D04H,0F04H,0C08H,0C10H,0A08H
DW0C02H,0A08H,0C08H,0D02H,0E04H,1004H,0D18H,0C04H
DW0D04H,0F08H,1004H,1308H,1108H,1008H,1104H,1004H
DW0F08H,0D04H,0C04H,0A10H,0F10H,0D08H,0F02H,0D04H
DW0C04H,0A04H,0C04H,0D04H,0F04H,0C38H
DW0030H
;*****************（让我们荡起双桨）*********************;
TAB2:
DW0608H,0808H,0908H,0A18H,0C08H,0A08H,0808H,0910H
DW0620H,0008H,0808H,0908H,0A08H,0C18H,0001H,0C08H
DW0D10H,0910H,0A30H,0001H,0A08H,0C08H,0D20H,0C18H
DW0D08H,0F08H,0E04H,0D04H,0C08H,0D08H,0A10H,0004H
DW0808H,0908H,0A18H,0C08H,0810H,0610H,0808H,0908H
DW0A08H,0D08H,0C30H,0010H,0A20H,0D18H,0001H,0D08H
DW0C08H,0B08H,0A10H,0001H,0920H,0A18H,0C08H,0608H
DW0808H,0910H,0010H,0808H,0908H,0A10H,0C0BH,0001H
DW0C04H,0D10H,0F10H,0E08H,0D08H,0C08H,0A08H,0D40H
DW0030H
;*********************（宁夏）****************************;
TAB5:
DW0A10H,0510H,0608H,0808H,080CH,0A08H,0A08H,0A08H
DW0A08H,0908H,0808H,080CH,0506H,050CH,0308H,0508H
DW0608H,0808H,080CH,0606H,0608H,0806H,0608H,0508H
DW0C10H,0A08H,0A08H,0908H,0808H,0908H,0A08H,0606H
DW0506H,050CH,0506H,0506H,0506H,0506H,0608H,0810H
DW0808H,0608H,0920H,0508H,0608H,0808H,0908H,0A08H
DW0C08H,0C08H,0D08H,0A08H,0910H,090CH,0808H,0608H
DW0908H,0810H,0820H,0910H,0908H,0A10H,0A0CH,0F08H
DW0A0CH,0508H,0508H,090CH,050CH,080CH,0808H,0908H
DW0A08H,0508H,050CH,0408H,0508H,0608H,0708H,0820H
DW0608H,0708H,0808H,0908H,0920H,0A0CH,0508H,0508H
DW090CH,050CH,080CH,0808H,0908H
DW0A08H,0508H,050CH,0408H,0508H,0608H,0708H,0820H
DW060CH,070CH,080CH,0908H,0808H,0730H
DW0030H
;*********************（吉大校歌）*************************;
TAB6:
DW0F10H,1310H,0A06H,0B06H,0C10H,0B06H,0904H,0A04H
DW0B06H,0D06H,0C18H,0F08H,1004H,1106H,0F04H,0F04H
DW0C06H,0C05H,0B03H,0A06H,0C06H,0906H,0904H,0A04H
DW0B06H,0D06H,0D18H,0C06H,0F05H,1003H,1110H,0A06H
DW1004H,0804H,0D10H,0D06H,1206H,1206H,1104H,1004H
DW1118H,0D06H,0D06H,1006H,1005H,1003H,1106H,1206H
DW1306H,0F06H,0F06H,1006H,0F06H,0E04H,0D04H,0C18H
DW1306H,1105H,1203H,1304H,1308H,1206H,1005H,1103H
DW1204H,1208H,1106H,0F05H,1003H,1104H,1104H,1104H
DW0D04H,0D06H,0E04H,0F04H,1106H,1005H,1003H,1004H
DW1104H,1014H,1306H,1105H,1203H,1304H,1308H,1206H
DW1005H,1103H,1204H,1208H,1106H,0F05H,1003H,1104H
DW1104H,1104H,0D04H,0D06H,0E04H,0F04H,1106H,1005H
DW1003H,1006H,1006H,1314H,1304H,1204H,1110H,1306H
DW1004H,1108H,1110H,0F18H
DW0030H
END
4、误差分析、教学建议
4.1误差分析
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，最后发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的。
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．程序的结构要设计的合理，避免上下乱调用的现象，这样会使程序更加清晰化。
4.42设计体会
本学期学习单片机的时间只有十几周时间，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，却改变了很多，首先对于硬件电路的工作原理有了进一步的学习，同样就有了进一步的认识；其次软件方面，在程序的设计，程序的调试方面都学到了很多东西，这是第一次编写单片机的大程序，很有成就感。
在一个好的氛围里才能踏下心来做东西，在这几天课设的时间里，大家一起努力，这也是我们能完成课设的动力。
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，克服困难，我们也是这么做的，这在课设中十分重要。
此次课程设计可以说是让我获益匪浅。
通过查阅了很多资料，了解了许多汇编程序的思想，扩展了自己的视野，不再仅仅局限于书本中几条简短的程序，而且更重要的是明白写程序的态度：
仔细谨慎，精益求精。
在系统加电调试中，针对一些问题，熟练掌握了根据原理分步测试，将错误之处缩小的最小范围内。
参考文献
［1］何桥，段清明，邱春玲单片机原理及应用[M]
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