单片机课程设计报告-音乐花样灯

单片机课程设计报告名称：音乐盒

院系：惠州学院电子科学系

班级：05电气

学生姓名：陈文志

同组姓名：周俊锋、张少威

日期：2008年12月

1、设计方案

设计一个基于MCS-51系列单片机的音乐盒，利用试验板上的开关，按开关切换演奏出不同的乐曲。蜂鸣器发出某个音调，与之相对应的LED亮起。使用两个按键，一个用来切换歌曲，另一个切换八路LED的变化花样。

2、实现功能：

1）电路有两种工作模式：演奏音乐模式和花样灯模式。

演奏音乐模式：演奏完整的一首的歌曲，八路LED随着音乐变化。

花样灯模式：八路LED变化出各种花样，蜂鸣器随着发出“嘀嘀”声

2）按下按键1进入演奏音乐模式，再按切换歌曲，共两首歌曲。

3）按下按键2进入花样灯模式，再按切换LED花样，共四种花样。

此电路的程序只占用了1K左右，可编制更多的音乐和LED花样，使系统的功能更加强大。

3、硬件电路设计

电路原理图

由于51单片机的电流驱动能力较弱，而蜂鸣器的工作电流为几十MA，故驱动蜂鸣器需用一个pnp三极管。单片机给P3.0低电平，则蜂鸣器开；给高电平则蜂鸣器关。

LED接到单片机的P1口，拉低IO口，可使LED亮起。

两个按键的一端接单片机的IO口，另一端接地。不按下去时与按键相连的IO口被单片机内部上拉电阻拉高，按下则与之相连的IO口变成低电平，引发单片机中断。

4、软件设计

程序设置了两个标志——count1和count2，分别初始化为1和0。按键1使得count1在1和2之间切换，按键2使得count2在1~4之间切换。程序检测count1的值，count1等于1时播放第一首歌曲，等于2时播放第二首。另一方面根据count2的值来切换LED

的花样。Count1和count2的值是互斥的，设置count1等于1、2时，count2同时设置为0；设置count2等于1~4时，count1也同时设置为0。

歌曲简谱的编码规则：

do re mi fa so la si分别编码为1~7，重音do编为8,重音re编为9，停顿编为0。播放长度以十六分音符为单位（在本程序中为165ms），一拍即四分音符等于4个十六分音符，编为4,其它的播放时间以此类推。音调作为编码的高4位，而播放时间作为低4位，如此音调和节拍就构成了一个编码。以0xff作为曲谱的结束标志。

举例1：音调do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为0x18。

举例2：音调re,发音长度为半拍，即八分音符，将其编码为0x22

歌曲播放的设计。先将歌曲的简谱进行编码，储存在一个数据类型为unsigned char 的数组中。程序从数组中取出一个数，然后分离出高4位得到音调，接着找出相应的值赋给定时器0，使之定时操作蜂鸣器，得出相应的音调；接着分离出该数的低4位，得到延时时间，接着调用软件延时。

确定定时器0对应于音调的初值：

假设要得到500HZ的声音。500HZ的声音信号每个周期为2ms，即2000us。假设单片机采用12MHZ的晶振，每个机器周期的时间为12/12M=1 us。故单片机操作（对与蜂鸣器相连的IO口取反）一次蜂鸣器的时间间隔为2000us/1us/2=1000个机器周期，故给工作在方式1的定时器0赋的初值为TH0＝（65536-1000）/256，TL0=(65536-1000)%256。

下面给出定时器0工作在方式1对应各音调的初值，假定使用的晶振是12MHZ：

5、程序流程图

主程序流程图

播放音乐子程序流程图

音乐盒的程序设计过程中，遇到了很多问题，但是通过不断调试仿真，最终都得到解决。问题是出在蜂鸣器与单片机的输出端口上，在这个环节消耗了很多时间。之前这些程序通过星研软件编译没有错误，而且通过ptotues仿真成功，但在实验板上调试运行时却不行。最终在迟老师的指导下发现问题的所在，就是在单片机输出端口出现问题，由于实验箱中单片机芯片的P2口在实验箱中被其他硬件电路所占用，所以我们在使用此端口时没有达到我们预想的效果，当我们把程序中单片机给蜂鸣器的信号输出端修改为由P3口输出信号，问题最终得到了解决。

7、心得体会

做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。

通过这次单片机课程设计，我们不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，同时也使我们认识到自身存在的不足之处，无论是理论上还是遇到问题的处理能力上都还有待提高，而且这也激发了我们今后努力学习的兴趣。

此次课程设计结果能够符合要求，成功完成了此次课程设计任务。但我们不只在乎这一结果，更加在乎的是这个过程。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，在团队中，我们互帮互助，对整个课程设计来说，这是至关重要的，缺少每一个人都会对我们的设计产生影响。还有要感谢指导老师在我们遇到困难时，给予我们的建议与鼓励。

此次课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现问题、提出问题、分析问题、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。

8、参考文献

[1] 单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法伟纳电子

[2]音乐和简谱知识网络资源

[3]《千年之恋》及《寂寞沙洲冷》的简谱网络资源

[3]芯片资料下载网站——三毛电子世界、21IC中国电子网等

软件源程序：

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit duan=P2^6;

sbit key1=P3^2;//按key1可切换花样

sbit key2=P3^3;//按key2可切换歌曲

sbit fm=P3^7;//蜂鸣器连续的IO口

sbit P34=P3^4;//矩阵键盘的一列

uchar code huayang1[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,

0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf};//花样1

uchar code huayang2[]={0x7f,0xfe,0xbf,0xfd,0xdf,0xfb,0xef,0xf7,

0xef,0xfb,0xdf,0xfd,0xbf,0xfe};//花样2

uchar code huayang3[]={0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x0,

0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff};

char code huayang4[]={ 0x55,0xaa,0xcc,0x33,0x99,0x66,0x0f,0xf0};

uchar count1;//花样标志

uchar count2;//歌曲标志

uchar timeh,timel,i;

//================简谱====================

//编程规则:字节高位是简谱,低位是持续时间,

//代表多少个十六分音符

//1-7代表中央C调,8-E代表高八度,0代表停顿

//最后的0是结束标志

uchar code qnzl[]={ //千年之恋

0x12,0x22,0x34,0x84,0x74,0x54,0x38,0x42,0x32,0x22,0x42,0x34,0x84,0x72,0x82,0x94,0xA8,0x08 ,

//前奏

0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62,

//竹林的灯火到过的沙漠

0x32,0x31,0x21,0x32,0x82,0x71,0x81,0x71,0x51,0x32,0x22,

//七色的国度不断飘逸风中

0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62,

//有一种神秘灰色的旋涡

0x32,0x31,0x21,0x32,0x83,0x82,0x71,0x72,0x02,

//将我卷入了迷雾中

0x63,0xA1,0xA2,0x62,0x92,0x82,0x52,

//看不清的双手

0x31,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x62,0x82,0x7C,0x02,

//一朵花传来谁经过的温柔

0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA2,0x71,0x76,