电子音乐盒

电子音乐盒

1、设计任务和要求 (1)

2、总体设计 (1)

3、硬件设计 (2)

3.1 硬件电路 (2)

3.2 原理说明 (2)

4、软件设计 (3)

5、仿真、安装和调试 (3)

6、收获与体会 (4)

参考文献 (5)

附件1：元件清单 (6)

附件2: 总电路图 (8)

附件3：音乐程序 (9)

音乐盒设计

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(内存两首乐曲)。

(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，暂停，播放，上一曲，下一曲。

2、总体设计

(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、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 原理说明

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。同时启动定时器T1,显示歌曲号。

（1） 硬件电路中用0INT 、1INT 分别接S1、S2作为上、下一曲的功能键 （2） 用P1.0-P1.6控制七段码a,b,c,d,e,f 。 （3） 用P2.0口控制喇叭。

（4） 电路为12MHZ 晶振频率工作，起振电路中C1,C2均为30pf 。

图1 音乐盒原理图

4、软件设计

本程序可以实现课程设计的基本要求，并可以通过按键播放两首歌曲，程序流程图如下：

5、仿真、安装和调试

按照上面设计的电路在proteus软件内画图, 打开单片机软件开发系统Keil,选择89c51单片机,在其中编写程序,运行生成一个后缀名为hex的文件,然后将该文件下载到proteus中的AT89c51单片机中进行仿真,观察实验现象。仿真能实现播放音乐，按键选择曲目，暂停，播放功能。仿真成功后，安装好实验板,然后将音乐程序下载到电路板内 ,观察结果。能实现播放音乐，按键换曲等功能。

程序调试中出现的问题及解决的办法：

（1）有时会出现程序一点错误也没有，但就是不能正常运行的现象，最后我们发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的，例如有的RET返回指令一定要按正确格式书写或在两行指令间最好不要留空行。

（2）程序中的跳转指令的运用很重要，为保险起见，都用LJMP,我们就遇到过跳转指令用错程序无法正常运行的现象。当用JNZ指令时，跳转范围比较少，这时要用一个标号中转。

（3）编程时要注意，在程序开始时，要写入各定时器中断的入口地址。

（4）编程过程中要注意加注释或分割线，否则，在程序过长时容易变得很

乱，不便于查找或更改。

（5）编程前要加流程图，这样会使思路清晰，例如数字音乐盒的设计思路完全可以按着MP3的工作方式列写流程图。

（6） LCD计时正常显示的解决办法：

a. 两个定时器同时工作，存在中断时序问题，刚开始时我们把定时器1设定在方式3，计250us，由于定时中断过于频繁，使CPU负载过大，导致音乐不能正常播放，时间不能正常显示。

解决办法：将定时器1设定在工作方式1，16位计数，计50ms,效果有很大改观。但还有问题。

b. 当音乐为全4拍起始时，此时音乐节奏与定时器T1中断频率错开，LCD 显示和音乐播放都会好一些。

c. 另外，在歌曲中，当遇到一个音符发音为4拍，在编曲中为*CH，因时间较长，当定时器T1此时来中断时，就会对歌曲播放产生影响，若改为发音一拍，中断对歌曲播放影响减弱，但音乐效果变差。

改进方案：若采用可以定时时间更长的单片机，可以避免所有问题。

6、收获与体会

不管任何一门课程，只有理论是无法对知识完全理解的，深刻的认识要有实践为基础，作为理工科学生也要有一定的动手能力，能在实践中验证理论，同时也对知识有更深刻的认识。

在实验中，虽然会遇到各种问题，比如音乐无法播放等，有时也难免会有些焦躁，但是遇到问题要解决问题的过程就是知识的验证与积累过程，是我们宝贵的实践经验，与同学的交流也能及时查漏补缺，能让我们更好的学习。

参考文献

[1] 许珉.单片机原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2007.08

[2] 三恒星科技.MCS-51单片机原理与应用实例[M]. 北京：电子工业出版社，

2008.01