单片机音乐盒课程设计(DOC)

51单片机的电子音乐盒的设计

班级：自动化112202H

姓名：王秀芳

学号：201122060222

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前言

随着科技越来越发达，单片机技术也越来越纯熟，单片机的应用也越来越广泛，可以说几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。如今，单片机在各个领域都起着至关重要的作用[1]。

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

随着人类社会的发展，人们对于视听方面的享受提出了更高的要求。而传统的音乐盒大部分是机械型的，体积庞大，而且沉重，发音单调，且不悦耳，不能实现大批量的生产，所以很难满足当代人们的需求。但是本文设计的数字音乐盒是以单片机为核心元件的数字音乐盒。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点。因此该数字音乐盒也就具有体积小，重量轻，能演奏各种各样的音乐，功能多，外观绚丽多彩，使用非常方便等诸多优点。而且具有一定的开发价值。

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1 设计目的和要求

1.1 设计目的

(1) 通过设计，查阅相关资料，掌握如何利用单片机设计产品，同时了解与单片机

有关的软件模拟器的使用及取字模块软件的使用方法。

(2) 通过本课程设计巩固并扩展单片机课程的基本概念、基本理论、分析方法和实

现方法。结合Proteus和Keil软件等，学习单片机产品的设计方法，有效地将理论和实

际紧密结合，培养创新思维和设计能力，增强软件编程实现能力和解决实际问题的能力。

(3) 学习Proteus软件，掌握Proteus中各种芯片的功能以及模拟。由于Proteus

提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验

室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养实践精神、创造精神

的平台。

1.2 设计要求

(1) 利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演乐曲(内存四首乐曲)；

(2) 用LCD显示歌曲序号和歌曲名字；

(3) 可通过功能键进行选择歌曲和暂停的操作。

2、硬件电路设计

2.1总体方案设计

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图1 总体方案图

以AT89C51为核心，通过单片机的定时器产生一定长度的方波，方波脉冲驱动蜂鸣器发声。要产生音频脉冲，只需算出某一音频的周期（1/音频），然后取半周期的时间定时。利用定时器计时这个半周期时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相,然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相,就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。同时在LCD显示歌曲序号和歌曲名称。

2.2 器件的选择

2.2.1单片机的选择

随着当代单片机技术的突飞猛进，单片机的功能也越来越强大，主要包括：

（1）单片机集成度高；

（2）系统结构简单，使用方便，实现模块化；

（3）单片机可靠性高，处理功能强，速度快；

（4）低电压，低功耗，便于生产便携式产品；

（5）控制功能强大。

单片机型号的选择是根据控制系统的目标、功能、可靠性、性价比、精度和速度等来决定的。根据本课题的实际情况，单片机型号的选择主要从以下两点考虑；一是要有较强的抗干扰能力。二是要有较高的性价比。由于51系列在我国使用最广，且该系列的资料和能够兼容的外围芯片也比较多，特别是ATMEL公司89C系列单片机，其典型产品AT89C51单片机，具有较高的性能价格比。故本系统采用ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为电子音乐盒的核心部件，AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。所以本次设计采用的是AT89C51单片机，这是一款性价比非常高的单片机。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。俗称单片机。如图2：

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图 2 AT89C51单片机实物图

引脚功能：

P0.0-P0.7：为一个8位漏级开路双向I/O口；

P1.0-P1.7：是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口；P2.0-P2.7：为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口；

P3.0-P3.7：管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口；P3.0：RXD（串行输入口）；

P3.1：TXD（串行输出口）；

P3.2：INT0（外部中断0）；

P3.3：INT1（外部中断1）；

P3.4：T0（记时器0外部输入）；

P3.6：WR（外部数据存储器写选通）；

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P3.7：RD（外部数据存储器读选通）；

EA：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否

有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器；

P3.5：T1（记时器1外部输入）；

ALE：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节；

P RST：复位输入；

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；

XTAL2：来自反向振荡器的输出；

SEN：外部程序存储器的选通信号。

2.2.2 LCD1602简介

LCD液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电

就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直

接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16×1，16×2，20×2和40×2行等的模块。LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控

制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者

尺寸差别如下图2所示：

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