音乐盒课程设计Word格式文档下载.docx
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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÷
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.
Fr＝65536-1000000÷
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）
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
370
64185
高1DO
1046
65058
低5SO
392
64260
1109
65085
415
64331
高2RE
1175
65110
低6LA
440
64400
1245
65134
466
64463
高3M
1318
65157
低7SI
494
64524
高4FA
1397
65178
中1DO
523
64580
1480
65198
554
64633
高5SO
1568
65217
中2RE
587
64684
1661
65235
622
64732
高6LA
1760
65252
中3M
659
64777
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
1
1/4拍
1/8拍
2
2/4拍
3
3/4拍
3/8拍
4
1拍
1/2拍
5
1又1/4拍
5/8拍
6
1又1/2拍
8
2拍
A
2又1/2拍
C
3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
调4/4
125毫秒
62毫秒
调3/4
187毫秒
94毫秒
调2/4
250毫秒
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"
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
低音SO
低音LA
7
低音TI
中音DO
中音RE
中音MI
中音FA
中音SO
中音LA
9
中音TI
高音DO
B
高音RE
高音MI
D
高音FA
E
高音SO
不发音
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
JNZSING
CLRTR0
LJMPD1
SING:
DECA
RLA
MOV22H,A
MOVDPTR,#TABLE1
MOVTH0,A
MOV21H,A
MOVA,22H
INCA
MOVTL0,A
MOV20H,A
D1:
ACALLDELAY
INC30H
LJMPNEXT
END0:
JMPSTART0
RET
T0INT:
PUSHACC
PUSHPSW
MOVTL0,20H
MOVTH0,21H
CPLP1.0
POPPSW
POPACC
RETI
INT0_INT:
INC27H
LCALLLED
MOVA,27H
CJNEA,#01,Z1
MOVDPTR,#TABLE
JMPZ4
Z1:
CJNEA,#02,Z2
MOVDPTR,#TABLE2
Z2:
CJNEA,#03,Z3
MOVDPTR,#TABLE3
Z3:
CJNEA,#04,Z4
MOVDPTR,#TABLE4
MOV27H,#00H
Z4:
INT1_INT:
PUSHACC
CLRP1
LED:
MOVDPTR,#XIANSHI
MOVA,27H
MOVCA,@A+DPTR
MOV50H,A
MOVP0,A
DELAY:
MOVR7,#02H;
125MS
D2:
MOVR4,#248
D3:
MOVR3,#248
DJNZR3,$
DJNZR4,D3
DJNZR7,D2
DJNZR5,DELAY
TABLE1:
DW64021,64103,64260,64400
DW64524,64580,64684,64777
DW64820,64898,64968,65030
TABLE:
;
DB42H,82H,82H,82H,84H,02H,72H
DB62H,72H,62H,52H,48H
DB0B2H,0B2H,0B2H,0B2H,0B4H,02H,0A2H
DB12H,0A2H,0D2H,92H,88H
DB82H,0B2H,0B2H,0A2H,84H,02H,72H
DB62H,72H,62H,52H,44H,02H,12H
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
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
DB42H,62H,72H,41H,61H,41H,31H,22H,0B2H
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
DB62H,61H,42H,62H,71H,61H,72H,62H,71H
DB62H,61H,71H,32H,42H,64H
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,04H
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
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
DB2CH,02H,82H
DB16H,32H,56H,12H
DB0A6H,32H,56H,52H
DB66H,72H,0B6H,62H
DB62H,52H,58H,32H,22H
DB26H,92H,0A4H,12H,22H
DB1CH
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》。
附录：
原理图：
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