基于单片机STC89C52的数字音乐盒设计说明Word文件下载.docx

1、低2RE 294/63835中2RE589/64687 高2RE 1245/65134低3M 330/64021 中3M 661/64780高3M 1318/65157低4FA 350/64107中4FA700/64822 高4FA 1397/65178低5SO 393/64264 中5SO 786/64900高5SO 1568/65217 低6LA 441/64402中6LA 882/64969 高6LA 1760/65252低7SI 495/64526 中7SI 990/65031高7SI 1967/65282表（1）音符、音符编码及定时器初始值：为了产生音符必须求出低音到高音的计数初值，

2、而为了便于写谱，必须进行简单的编码，在编程时，根据音符编码查找对应的计数初值，比如说音乐是C调的，低音5（SO）直接写为编码1，低音6（LA）直接写为编码2。表（2）是音符编码表：音符编码不发音12345中3M67中5SO89中7SIA 高1DOB高2RECD高4FAEF高6LAG表（2）3、节拍频率的产生音乐中的节拍是利用延时产生的。1拍=0.4s，1/4拍=0.1s。如此类推，可得到其他节拍的时间。为了便于写谱，也将节拍进行编码。表（3）是节拍数编码表，表（4）是乐谱节拍编程时间延时表：按1/4拍为一个延时时间的节拍编码与节拍对应的表按1/8拍为一个延时时间的节拍编码与节拍对应的表节拍编码

3、节拍1/46/41/86/82/48/42/88/83/410/43/810/84/412/44/812/85/415/45/8表（3）乐谱节拍1/4拍的延时时间1/8拍的延时时间125 ms62 ms187 ms94 ms250 ms表（4）在音符编码和节拍编码完成后，编程时，每个音符占一个字节，高4位是音符编码，低4位是节拍编码。2.2硬件总体设计本设计是由五部分电路组成的，分别是时钟复位电路、单片机系统、按键电路、显示电路和音频输出电路。硬件的总体框图如图（1）所示：图（1）根据系统框图，使用Proteus软件绘制总原理图，总原理图如图（2）所示：图（2）原理说明：（1） 当键盘有键按下

4、时，判断键值，启动定时器0，产生一定的频率，驱动蜂鸣器，播放歌曲，启动定时器1，显示歌曲序号；（2） 用P0口控制七段数码管，P1口控制彩灯变化，P2.0控制喇叭，输出音频信号；（3） 电路采用12MHz的晶振工作，起振电路中C1和C2为22pF的电容。2.3软件总体设计本设计采用Keil软件进行编写程序并进行编译，采用Proteus软件进行仿真调试。在编写程序之前，首先应该画出该程序的流程图，这样编程起来会比较简单一点，不会那么复杂。音乐盒设计的总程序流程图如图（3）所示：图（3）按照主程序的流程图用Keil软件编写系统的主程序。程序清单如附录所示。三、 硬件设计3.1单片机芯片的引脚及部分

5、功能本设计采用的单片机型号是STC89C52，其引脚图如图（4）所示：图（4）跟51单片机一样STC89C52单片机也是8位的单片机，有32个准双向的I/O口，存储单元也分为了2种，程序存储器和数据存储器，其中数据存储器是256KB的，可以扩展到64KB，而程序存储器是4KB的，也可以扩展到64KB。STC89C52单片机的中断系统里有5个中断请求源，4个用于中断控制的寄存器IE、IP、TCON和SCON，用来控制中断的类型、中断的开/关和各种中断源的优先级别，而引脚31,当接低电平时，单片机直接访问外部程序存储器，接高电平时，单片机访问片程序存储器，当程序计数器PC的值超过4KB时，单片机也

6、自动访问片外程序存储器。引脚9是单片机的复位端，当接高电平时，单片机就会复位，而单片机32个I/O口中，P3口具有第二功能，可以实现串行和并行通信的数据接收和发送，也可以控制单片机的中断类型。3.2 各个模块的硬件电路设计1、时钟复位电路时钟电路是由12MHz的晶振和2个22pF的电容组成，给单片机系统提供外部时钟信号源，以保证单片机部定时器的正常工作。而复位电路采用上电复位的接法，由一个10k的电阻和10uF的电容组成，在加电的瞬间电容通过充电，使RST端出现正脉冲，从而使单片机复位。时钟复位电路如图（5）所示：图（5）2、按键输入电路本设计采用三个按键来控制音乐的播放，其中按键S1是控制音

7、乐盒播放下一首歌曲，按键S2是控制音乐盒播放上一首歌曲，而按键S3则是控制音乐播放和暂停，按键电路的接法如图（6）所示：图（6）3、显示电路本设计采用七段共阴数码管来显示当前播放歌曲的序号，其中a、b、c、d、e、f、g分别接到P0.0-P0.6口，而公共端接地，由于P0口里面没有接上拉电阻，在外部电路里还得接上上拉电阻，以保证P0口电平的正常输出。显示电路的接法如图（7）所示：图（7）4、音频输出电路本设计采用喇叭作为音乐盒的音频输出，但是只有一个喇叭就构成整个音频输出电路的话，播放音乐的声音就会太小声，甚至有时小到连声音都听不到，为了增大喇叭的声音，才用一个放大电路使通过喇叭的电流增大，从

8、而增大喇叭的输出功率。放大电路是采用一个PNP型的三极管和两个电阻，其中一个作为反馈回路。音频输出电路如图（8）所示：图（8）5、彩灯控制电路彩灯控制电路为本设计的扩展功能，通过音乐的播放，节拍的变化来控制彩灯的循环变化，彩灯电路有8个发光二极管和8个200欧的电阻组成，接到P1口，通过变化P1口的输出电平，控制彩灯的亮灭。彩灯控制电路如图（9）所示：图（9）四、 软件设计4.1本设计可以实现课程设计的基本要求，可以播放6首歌，并通过按键控制播放、暂停等功能。主要的子程序框图如图（10）、（11）、（12）所示：音乐播放程序框图 图（10）中断程序框图 图（11）系统各主要程序的程序清单可见于

9、附录编写完程序后，用Keil软件进行编译，看是否有错，如果有错应立刻修改，直到编译正确为止。五、 仿真、调试电路在Proteus软件绘制完原理图和编译完源程续后，将Keil软件编译完生成的Hex文件加载到Proteus软件绘制出的原理图里德单片机里，就可以进行仿真，验证是否能实现课程设计的基本功能。当仿真成功后，就可以购买元器件，开始焊接电路板了，焊完电路板后，利用单片机开发板将程序下载到单片机芯片上进行调试，看是否焊接成功，如果没有同仿真时的结果一样，就得检查一下电路，看哪里出错了，再进行调整，达到预期的要求。六、 存在问题和解决方法在设计过程中，虽然在音频输出电路中加了放大电路，来增大输出

10、的电流，但是在调试过程中喇叭的声音还是有点小声，我认为不要采用单个三极管作为放大电路，而应该采用集成运算放大器，因为集成运放里面已经是由多个三极管组成的多级放大电路了，在外部适当的添加一些电阻和电容就能实现功率的放大。七、 总结与体会通过这次课程设计，从整体上我对单片机微机应用系统开发、研制过程软硬件设计的工作方法、工作容、工作步骤更加了解。不仅熟练地掌握了Keil软件和Proteus软件的使用方法，而且提高了我的动手能力和分析问题、解决问题的能力。我觉得这次单片机课程设计是一个综合性的设计平台，除了熟练掌握了一些软件的使用和进行了基本技能的锻炼之外，还巩固了我的单片机知识，在编程方面，我也更

11、加的熟练。而且通过查阅资料，还拓展了我的知识视野，加强了我查阅资料的能力。但是这次单片机课程设计也不是一帆风顺的，在编程和仿真过程中倒是没有出现太大的问题，而在焊接完电路板，进行电路调试时却发现整个电路都不工作。我们检查了两天都没发现什么问题。当我正想放弃时，我突然想起爱迪生说过的一句话“无论什么时候，不管遇到什么情况，我绝不允许自己有一点点灰心丧气。”于是，我决定重新买器件再焊过一块电路板，老天还是很眷顾我的，第二块电路板调试最终成功了，我非常开心，我觉得第一块电路板里可能是电容或晶振坏了，但我又不知道怎么检查电容和晶振。因此果断焊过第二块。总而言之，这次课程设计我获益匪浅。不仅锻炼了我各方

12、面的能力，在人生哲理上，我也更加成熟。我更加深刻地认识到：在人生的道路上，路并不是一直平坦的，会有无数的荆棘、无数的高墙挡在你的前面，但是只有坚持不懈，才能斩断挡在你面前的荆棘，退到你面前的高墙，开辟一条新的道路，只有这样才能跨越自己的极限，走到像桃花源记里面所说的世外桃源一样，最终你的梦想也将实现。八、 参考文献1单片机原理与接口技术，朝青编著，航空航天大学，2005年10月；2单片机课程设计指导，楼然苗、光飞编著，航空航天大学，2007年7月；3单片机控制实习与专题制作，蔡朝洋，航空航天大学；4图书馆相关书籍；5网上资料；元件清单：PNP型三极管（8550）STC89C52芯片电阻10k电

13、阻20016按键喇叭七段共阴数码管发光二极管晶振（12MHz）电容 22pF 10uF附录源程序：OUT BIT P2.0 ;定义音频输出端口,p2.0N EQU 6 ;歌曲总数OUT_NUM EQU P0 ;数码管显视当前所放歌曲曲数 ORG 0000HK2: 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

14、里用作中断，接开始/暂停键,初值为0ffH，方式2 ORG 0030HMAIN: MOV 50H,#00H MOV SP,#60H MOV DPTR,#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

15、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 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 CL

16、R 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 ; 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

17、曲编号送数码管显视 MOV A,22H 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 DPH,R0 MOV DPL,R0 MOV A,R4 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:开

18、始取出歌曲的第一个数据 MOV A,R7 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 MOV A,R1 SWAP A 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 21H,A MOV TH0,A MOV A,R3 INC A MOV 20H,A MOV TL0,A SETB TR0 ;开唱START:MOV DPT

19、R,#DTABLE MOV A,50H MOV P1,A INC 50H MOV A,50H CJNE A,#15H,SING1 MOV 50H,#00HSING1:LCALL DELAY ;每个音符唱多久 JB F0,FOR ;是否暂停， AJMP 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全部唱完，则从第一首开始再唱 MOV R7,#00H MOV OUT_NUM,#57H ;数码管显视第一首歌

20、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 DPTR,#OUT_TAB 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 CLR EA ;关中断 C

21、JNE A,#N,Q ;是最后一首吗？是最后一首，则R7指向第一首，演唱第一首 MOV 22H,#01H AJMP BACKQ: INC 22H ;不是最后一首，唱下一首,R7容加4，歌曲数加1BACK: MOV R4,#00H ;* MOV B,R0 ;对下首要演唱的歌曲的几分拍进行调整,同时对R0中的容进行保护 MOV R4,#00H MOV R0,#30H MOV 26H,A ;结果存入26H单元中 DEC R4 MOV R0,B ;恢复R0中的容 POP DPL ;恢复现场 POP ACC RETI ;中断返回LAST_SONG: PUSH ACC ;上一曲中断程序处理开始，保护现场 CLR EA ;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 AJMP BACK2 ;处理结束QQ: DEC 22H MOV A,R7 ;R7减4 SUBB A,#4BACK2:数码管显视相应歌曲的编号 MOV B,R0 ; I