音乐提示定时器课程设计.docx

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音乐提示定时器课程设计

等级:

湖南工程学院应用技术学院

课程设计

课程名称单片机原理与应用

课题名称音乐提示定时器

专业自动化

班级1081班

学号201013110111

姓名罗超超

指导教师汪超、寻大勇、周向红等

2013年5月20日

湖南工程学院应用技术学院

课程设计任务书

课程名称：

单片机原理与应用

题目：

音乐提示定时器

专业班级：

自动化1081

学生姓名：

罗超超学号：

201013110111

指导老师：

汪超、寻大勇、周向红等

审批：

任务书下达日期2013年5月20日

设计完成日期2013年5月31日

设计内容与设计要求

设计内容：

以单片机为核心器件，设计一个音乐提示定时器。

要求音乐提示定时器具备倒数计时、时间设置、音乐演奏等功能。

设计60分钟、20分钟、10分钟、5分钟的设置开关或按键，例如20分钟，显示为“20.00”。

内定倒数计时时间为5分钟，显示为05.00（开机状态）。

一旦按键后则开始倒计时，当计时为00.00则演奏一曲音乐。

设计要求：

1、设计方案要合理、正确；

2、系统硬件设计及焊接制作；

3、系统软件设计及调试；

4、系统联调；

5、写出设计报告。

主要设计条件

1、MCS-51单片机实验操作台1台；

2、PC机及单片机调试软件；

3、单片机应用系统板1套；

4、制作工具1套；

5、系统设计所需的元器件。

说明书格式

1.封面

2.课程设计任务书

3.目录

4.系统总体方案设计

5.系统硬件设计

6.软件设计（包括流程图）

7.系统的安装调试说明

8、总结

9、参考文献

10、附录

11、课程设计成绩评分表。

进度安排

第一周

星期一、上午：

布置课题任务，讲课及课题介绍

下午：

借阅有关资料，总体方案讨论

星期二、确定总体设计方案

星期三、硬件模块方案设计

星期四、软件模块方案设计

星期五、设计及调试

第二周

星期一、设计及调试

星期二、设计及调试

星期三、总调

星期四、写说明书

星期五、上午：

写说明书，整理资料下午：

交设计资料，答辩

参考文献

[1]、《微型计算机原理及应用》许立梓编机械工业出版社2002

[2]、《微型计算机接口技术及应用》刘乐善编华中理工大学出版社2000

[3]、《计算机硬件技术基础试验教程》邹逢兴编高等教育出版社2000

[4]、《16位微型计算机原理接口及其应用》周佩玲编中国科学技术大学出版社2000

[5]、《微型计算机原理与接口技术》吴秀清编中国科学技术出版社2001

[6]、《微型计算机接口技术》邓亚平编清华大学出版社2001

[7]、《单片机原理及及应用》王迎旭编机械工业出版社2001

[8]、《单片机应用程序设计技术》周航慈著北京航空航天大学出版社2002

[9]、《单片机实用技术问答》谢宜仁主编人民邮电出版社2002

第1章绪论

现在各种各样的音乐播放器呈现在我们面前，外观越来越精美，功能越来越多，体积越来越小，重量也越来越小、价格越来越便宜。

同时，随着当代手机行业的快速发展，许多手机厂商为了能够吸引广大的客户受到消费者的青睐，致此他们开始研究在手机上实现音乐和视频的播放，因此现在的手机都能够轻松的播放音乐了。

这样人们就更很容易携带，随时随地都可以听，以便来缓解人们的疲劳、压抑、愉快人们的心情等，甚至有时还可以借着音乐来抒发自己的感情，传达我们对朋友的祝福。

因此，在不知不觉中它成为了人们生活的一样必需品，无论到哪里、无论什么时候都可以听到我们想听的音乐。

通过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。

用软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍。

把乐谱中的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在存储器中，由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间。

在实际中参照单片机相关资料，就可容易的利用单片机设计出一个音乐发生器。

在设计过程中人们还可考虑用多种方法进行实现，这样不但很好的发挥了人们的创新精神，还提高了动手能力、综合分析能力及专业知识运用能力。

第2章音乐基础知识

2.1音乐基础

音作为一种物理现象，是由于物体振动而产生的，振动产生的声波作用于人耳，听觉系统将神经冲动传达给大脑，进而产生听觉。

人耳能听到的声音频率大约在11—20000Hz，而音乐使用的音一般在27—4100Hz。

乐音体系中各音级的名称叫做音名，被广泛采用的是CDEFGAB（doremifasolasi则多用于歌唱，称为唱名）。

乐音体系中音高关系的最小计量单位叫做半音，两个半音构成一个全音。

乐音中有几十个高低不同的音，但是最基本只有这七个音，其他高、低音名都是在这个基础上变化出来的。

乐谱表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。

音符有以下几种：

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。

此外，还有附点音符，它就是指带附点的音符，所谓附点就是记在音符右边的小圆点，表示增加前面音符时值的一半。

音持续的长短即时值,一般用拍数表示,休止符表示暂停发音。

一首音乐就是由许多不同的音符组成的，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的组合，加以拍数对应的延时来构成不同的音乐。

2.2音频脉冲和音乐节拍的实现

2.2.1音频脉冲的产生

音乐的产生需要不同频率的音频脉冲，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。

在本设计中，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AT89C52的内部定时/计数器T0，使其工作模式为1，根据对应音符的不同频率求出计数器的初值T（即是TH0和TL0的值），则TH0=T/256，TL0=T%256。

C调各音符频率与计数值T的对照如下表2-1所示。

音符

频率（Hz）

简谱码（T）

音符

频率（Hz）

简谱码（T）

低1D0

262

63628

#4FA#

740

64860

#1D0#

277

63731

中5SO

748

64898

低2RE

294

63835

#5S0#

831

64934

#2RE#

311

63928

中6LA

880

64968

低3M

330

64021

#6LA#

932

64994

低4FA

349

64103

中7S1

988

65030

#4FA#

370

64185

高1DO

1046

65058

低5SO

392

64260

#DO#

1109

65085

#5S0#

415

64331

高2RE

1175

65110

低6LA

440

64400

#2RE#

1245

65134

#6LA#

466

64463

高3M

1318

65157

低7S1

494

64524

高4FA

1397

65178

中1DO

523

64580

#4FA#

1480

65198

#1D0#

554

64633

高5SO

1568

65217

中2RE

578

64684

#5SO#

1661

65235

#2RE#

622

64723

高6LA

1760

65252

中3M

659

64777

#6LA#

1865

65268

中4FA

698

64820

高7SI

1967

65283

2.2.2音乐节拍的产生

节拍是指音乐持续的长短，是除音符之外音乐的另一关键组成部分，在单片机系统中可以通过延时来实现。

如果1/4拍的延时设为0.2s，则1拍的时间为0.8s，依次类推，可以求出其余节拍的值，节拍的延时时间与音乐的曲调值有相对应的关系，下面为不同曲调下的1/4和1/8节拍的时间设定，如下表2-2所示。

表2-2不同曲调下1/4和1/8节拍的延时表

曲调值（1/8节拍）

delay（ms）

曲调值（1/4节拍）

delay（ms）

调4/4

62

调4/4

125

调3/4

94

调3/4

187

调2/4

125

调2/4

250

2.2.3“天空之城”曲谱

67|1.713|7--3|6.561|5--33|4.341.|3-3111|7.#447|7--67|

1.713|7--3|6.561|5--33|　417.1|2311-|17667#5|6--12|

　　3.235|2--5|1.713|3--0|6711712|1.55-|432.1|3--3|

6-5-|321--|2.125|3--3|6-5-|321--|2.127|6--67|

　　1.713|7--3|6.561|5--33|417.1|2311-|17667#5|6--||

第3章总体方案设计

3.1设计任务与要求

3.1.1设计任务

设计一定时音乐发生器：

（1）用单片机作为开发工具，能自定义倒计时时间、能储存乐曲；

（2）能按键选择倒计时时间，每按一次加1键乐倒计时时间按照5min10min、20min、30min、60min依次倒计时；

（3）用LED数码管显示倒计时时间；

（4）能进行仿真音乐发生器。

3.1.2设计要求

（1）方案合理、正确，系统稳定、可靠。

（2）软件设计要求尽可能精练、简短和运行可靠。

（3）硬件电路要求简单明了，以节约成本。

3.2总体系统框图

本系统的设计是以80C51单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，实现比赛计分器的功能。

利用了8个8段共阴级数码管显示器.其中甲乙两个分值各用3个数码管显示分值，另外两个显示分隔符。

采用动态显示输出倒计时时间，本系统中使用的是独立的键盘。

状态切换时候用不同的发光二极管的对应显示切换到了不同的分值。

系统设计方案的硬件电路设计框图如图2-1所示。

图2-1硬件电路设计

3.3系统组成

系统由硬件部分和软件部分组成。

硬件电路由复位按键、80C51单片机、独立键盘，8个数码管等组成。

软件部分主程序主要由键盘识别、键值处理、8位8段共阴极LED显示器扫描显示子程序组成。

软件设计主要有四个部分：

信息输入、信息处理、显示输出。

信息输入时采用键盘来实现，所以需要检测键盘有无按键的子程序；信息处理需要对用户通过键盘输入的不同信息进行辨别并执行相应的处理；显示输出采用动态输出，从而达到设计的目的。

第4章系统硬件设计

4.1控制电路设计

4.1.1控制电路设置

如图3-1所示，按钮与单片机的RST引脚相连，当每次按下该按钮后，系统将通过软件实现对计分实现清零功能。

这里我选择的是使用电平复位。

跳冒是插在1、2端口。

复位电路图如下图3-1所示。

图3-1复位硬件电路图

4.1.2工作原理

利用单片机AT89C52直接来产生音频脉冲来驱动喇叭来完成音乐的播放