电子音乐盒(单片机课程设计)说明书

课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划1．设计要求

查阅资料，了解单片机控制单音喇叭发声原理；设计基于单片机的电子音乐盒；通过按钮可选择不同的音乐。

创新设计：

1、安装复位键，暂停、播放键;

2、有6首不同的音乐用程序编出可供选择。

2. 设计任务与要求

2.1系统硬件电路设计

根据该系统设计的功能要求选择所用元器件，设计硬件电路。要求用Proteus绘制整个系统电路原理图。

2.2软件设计

根据该系统要求的功能进行软件设计，绘制整个系统的软件流程图；根据流程图编写程序并汇编调试通过；列出软件清单，软件清单要求逐条加以注释。

2.3 Proteus仿真

用Proteus对系统进行仿真并进行软硬件调试。

2.4 编写设计说明书

内容包括任务书、设计方案分析、硬件部分设计、软件部分设计、调试结果整理分析、设计调试的心得体会等，字数不少于4000字；硬件部分设计要绘制整个系统电路原理图，对各部分电路设计原理做出说明；软件设计部分要绘制整个系统及各部分的软件流程图，列出程序清单，逐条加以注释，并在各功能块前加程序功能注释。

电子音乐盒

1设计任务和要求 (1)

2总体方案设计 (1)

3硬件设计 (2)

3.1 硬件电路 (2)

3.2 系统总框图 (2)

3.3器件选择 (2)

3.4 原理图设计 (3)

3.5 原理说明 (6)

4软件设计 (7)

5仿真、安装和调试 (8)

收获与体会 (10)

参考文献 (11)

附件1：元件清单 (12)

附件2: 总电路图 (13)

附件3：音乐程序 (14)

1设计任务和要求

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(内存六首乐曲)。

2.采用七段数码管显示当前播放的歌曲序号。

3.可通过功能键选择乐曲，包括暂停和播放，上一曲，下一曲，复位。

2 总体方案设计

1. 要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期(1/音频),然后将此周期除以2,即为半周期的时间,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

2. 利用8051的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下,改变记数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。例如频率为523HZ,其周期T=1/523=1912微秒,因此只要令计数器定时956/1=956在每记数9次时将I/O口反相,就可得到中音D0(523HZ)。

记数脉冲值与频率的关系公式如下：

N=Fi/2/Fr N：记数值

Fi：内部计时一次为1微秒．故其频率为1MHZ

Fr；要产生的频率

3. 起记数值的求法如下：

T＝65536－N＝65536－Fi／2／Fr

例如：设K＝65536，F＝1000000＝Fi＝1MHZ，求低音D0（523HZ），高音的D0（1046HZ）的记数值。

T＝65536－N＝65536－Fi／2／Fr＝65536－1000000／2／Fr＝65536－500000／Fr

低音D0的T＝65536－500000／262＝63627

中音D0的T＝65536－500000／523＝64580

低音D0的T＝65536－500000／1047＝65059

3 系统硬件设计

3.1硬件电路

本设计中用到89C51单片机，喇叭，七段显示数码管LED。（硬件电路原理图如图1所示）

3.2系统总框图

图1 总体方案图

3.3器件选择

1、单片机的选择

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。

2、7SEG-DIGITAL简介

七段显示器显示原理七段显示器可用来显示单一的十进制或十六进制的数

字，它是由八个发光二极管所构成的( 每一个二极管依位置不同而赋予不同的名称，请参见图 4.1 ) 。我们可以简单的说，要产生数字，便是点亮特定数据的发光二极管。例如要产生数字「0」，须只点亮A、B、C、D、E、F等节段的发光二极管；要产生数字「5」，则须点亮A、C、D、F、G等节段发光二极管，以此类推，参见图4.6。因此，以共阳极七段显示器而言，要产生数字「0」，必须控制Cyclone II FPGA芯片接连至A、B、C、D、E、F 等接脚呈现“低电位”，使电路形成通路状态。表4.1则为共阳极七段显示器显示之数字编码。

3.4原理图设计

1、晶振电路

单片机需要一个时间基准来为各种操作提供秩序，此电路叫时钟电路，采用不同的接线方式可以获得不同时钟电路，有内部时钟电路和外部时钟电路,外部时钟电路会使电路复杂，故采用的是内部时钟电路。时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系统采用的为12MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30uF。

2、复位电路

复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

复位电路分为上电自动复位和按键手动复位,如图2所示。RST引脚是复位信号的输入端,复位信号是高电平有效.这次采用的是手动复位，复位通过电容C3，C4和电阻R1,R2来实现,按键手动复位是图中复位键来实现的。