单片机数字音乐盒课程设计

数字音乐盒的设计

摘要

随着人类社会的发展，人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受。传统音乐盒，多是机械型的，体积笨重，发音单调，不能实现批量生产。本设计是一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路、显示电路以及蜂鸣器组成。使用四个按键控制音乐盒，其中两个按键用来控制歌曲的播放、暂停，另两个用来控制液晶上歌曲次序的变化，本音乐盒共有三首歌曲。播放歌曲时，相应歌曲对应相应数码管上歌曲次序及歌名的显示。

关键词：AT89C51,蜂鸣器，LCD液晶显示

目录

1绪论 (1)

1.1课题描述 (1)

1.2基本工作原理及框图 (1)

2 相关芯片及硬件电路设计 (2)

2.1AT89C51芯片 (2)

2.1.1 AT89C51的功能特性 (2)

2.1.2 AT89C51的主要性能参数 (3)

2.2晶振电路 (3)

2.3复位电路 (4)

2.4驱动电路 (5)

2.4.1 蜂鸣器 (6)

2.4.2 续流二极管 (6)

2.4.3 滤波电容 (6)

2.4.4 三极管 (7)

2.5显示电路 (7)

2.5.1 线段的显示 (7)

2.5.2 字符的显示 (7)

2.6按键电路 (8)

3 系统软件设计 (8)

3.1软件设计程序流程图 (9)

3.2节拍的确定 (11)

3.3编码 (11)

3.4仿真 (12)

总结 (14)

致 (15)

参考文献 (16)

附录 (17)

1绪论

1.1 课题描述

随着科学技术的进步和社会的发展，人类所接触的信息也在不断增加并且日益复杂。面对浩如烟海的信息，人们已经能够利用计算机等工具高效准确地对之进行处理，但要想将处理完的信息及时，清晰地传递给别人，还必须通过寻求更加卓越的显示技术来实现。单片机技术与液晶显示技术的结合，使信息传输交流向着智能可视化方向迅速发展。小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受。传统音乐盒是机械型的，体积笨重，发音单调，不能实现批量生产。本文设计的音乐盒是以单片机为核心元件的电子式音乐盒，体积小,重量轻，能演奏和旋音乐，功能多，外观效果多彩，使用方便，并具有一定的商业价值。

1.2 基本工作原理及框图

本次设计是一个基于AT89C51单片机的音乐盒，该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路、蜂鸣器以及显示电路组成。使用其中两个按键来控制播放和暂停另外两个按键用来控制换曲。利在液晶上显示曲目的更换，共三首音乐，蜂鸣器每播放一首歌时液晶上显示相对应的歌曲次序。系统组成框图如图1。

AT89C51

单片机

复位电路LCD1602

蜂鸣器

时钟电路按键电路

图1基本工作原理框图

2 相关芯片及硬件电路设计

2.1 AT89C51芯片

图2 AT89C51引脚图

2.1.1 AT89C51的功能特性

AT89C51提供以下标准功能：4K 字节Flash 闪速存储器，128字节部RAM ，32个I/O

口线，两个十六位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。

2.1.2 AT89C51的主要性能参数

AT89C51主要性能参数如下：

●与MC－51产品指令系统完全兼容

●K字节可编程闪烁存储器

●寿命：1000写/擦循环

●数据保留时间：10年

●全静态工作：0Hz-24Hz

●三级程序存储器锁定

●128*8位部RAM

●32可编程I/O线

●两个16位定时器/计数器

●5个中断源

●可编程串行通道

●低功耗的闲置和掉电模式

●片振荡器和时钟电路

2.2 晶振电路

晶体振荡器，简称晶振，它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。晶振在应用具体起到的作用，微控制器的时钟源可以分为两类：一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压围精度较差，会在标称输出频率的5%至50%围变化,震荡脉冲频fosc在0至24MHZ围变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。图3为晶振电路。

图3 晶振电路

2.3 复位电路

单片机在启动时都需要进行复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。51系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。图4为复位电路。

图4复位电路

2.4 驱动电路

由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的（但AVR可以驱动小功率蜂鸣器），所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。

蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。

图5为蜂鸣器驱动电路。