数字音乐盒的设计

电子技术课程设计

《数字音乐盒》

课程设计报告

院（系）名称信息工程学院

专业班级10级测控技术与仪器

学号*********

学生姓名刘祖林

指导教师杨全玖

目录

第一章摘要 (2)

第二章概述 (3)

第一节单片机总体功能简介 (3)

第二节AT89C51芯片功能和硬件 (4)

第三节功能键介绍 (6)

第三章系统总体方案及硬件设计 (7)

第一节系统设计要求 (7)

第二节总体设计方案 (7)

第三节系统硬件设计 (7)

第四节软件设计 (8)

第四章程序设计流程图 .......................... 错误!未定义书签。第五章P ROTEUS功能仿真 (12)

总结 ........................................................ 错误!未定义书签。致谢 . (15)

附1原程序代码 (16)

附2系统原理图 (22)

第一章摘要

本设计是基于51系列单片机，蜂鸣器，数码管LED的数字音乐盒设计，通过利用I/o一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏各种乐曲（本设计为四首，若有必要，可以增加），可以通过功能键来选择乐曲，暂停，播放，前进，后退等功能。

音乐盒的电路设计过程在硬件与软件方面进行同步。其中，硬件方面选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，时钟采用12MHZ晶体振荡电路。软件方面，从分析电路各个功能子模块的功能、流程图设计，在到程序的编写设计均进行了综合的考虑。编成语言从程序总体设计以及高效性的硬件方面考虑，采用汇编语言进行编写。

在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面复习与准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大的限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，如何调试等，没有一定的基础就不可能很好的实现。具体实现功能：

1、利用I/O一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，

从而演奏各种乐曲

2、采用LED显示信息

3、播放时显示歌曲序号

4、可通过功能键选择乐曲，暂停，播放。

第二章概述

目前，各种传感器、变送器、控制仪表已经普遍采用单片机应用系统。它测量、处理、控制功能于一单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU。通常由单块集成电路芯片组成，内部含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

第一节单片机总体功能简介

单片机是在工业测控需要背景下而产生的，在一个应用系统中。按照测控系统的特点和要求，单片机的应用可分为单机应用和多机应用两大类。我们这次要完成的单片机课程设计就是它的单机应用，下面介绍一下单片机应用领域内的主要内容。

（1）智能产品

单片机与传统机械产品相结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化，购成新一代机电一体化产品。

目前，利用单片机构成的智能产品已广泛应用于家用电器、办公设备、数控机床、纺织机械、工业设备等行业。

（2）智能仪表

目前，各种传感器、变送器、控制仪表已经普遍采用单片机应用系统。它测量、处理、控制功能于一体，具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能。

单片机构成的智能仪表，能使仪表具有数字化、智能化、多功能化、综合化等优点。

（3）测控技术

用于单片机结构的各种工业控制系统中的数据采集系统具有工作稳定可靠、抗干扰能力强的优点。

（4）智能接口

在计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中，除通用外部设备外，还由许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外部设备与接口如果完全由主机进行管理，势必会造成主机负担过重，运行速度降低，接口的管理水平也不可能提高。如果用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行加工处理，可以大量降低接口的通信密度，极大的提高了接口控制广利水平。在一些通用计算机外部设备上，以实现了单片机的键盘管理、打印机控制、硬盘驱动控制等。

第二节AT89C51芯片功能和硬件

本系统采用的是51系列的AT89C51单片机进行的计算器设计。

下图为AT89C51单片机的管脚图。

（图1 AT89C51引脚图）

VCC:正电源端

GND:单片机的接地端

XTAL1/XTAL2:片内振荡电路输入/输出端，两端跨接晶体或陶瓷谐振器，与单片机内部反相器构成稳定的自激振荡器。发出的脉冲直接送入片内定的控制部件

RESET:复位端

EA/VPP:寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。

ALE/PROG:地址锁存允许/编程脉冲输入端。

PSEN:寻址外部程序存储器，选通外部EPROM的端口（OE）。P0.0~P0.7 P1.0~P1.7 P2.0~P2.7:准双向I/O口。

P3.0~P3.7:具有特定的第二功能（准双向I/O口）。

第三节功能键介绍

（图2音乐盒功能键）START: 播放键判断

SELECT: 选择键判断

PUASE: 停止播放

STOP: 停止键判断

ORDER: 顺序键判断

RAND: 随机键判断

第三章系统总体方案及硬件设计

第一节系统设计要求

音乐盒的可实现功能：

1 利用I/O口产生一定的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲;

2 采用LED 显示信息；

3 可通过功能键选择乐曲，暂停，播放。

第二节总体设计方案

由于计算器需要比较多的输入输出口，所以选择使用内部存储资源比较的多AT89C51单片机，8位LED动态显示。扬声器可以用一个准I/O口，采用AT89C51作为运算和控制单元完全满足系统的需要。

第三节系统硬件设计

方波电路：51核片内由一个反相放大器构成振荡器，本系统采用内部方式，在XTAL1和XTAL2

端外接石英晶体作为定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。时钟发生器对振荡脉冲二分频。