基于单片机的带流水灯的音乐盒设计

前言

本次课程设计是一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒的设计，依据单片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路以及蜂鸣器和led显示电路组成。使用两个按键控制音乐盒，一个用来切换歌曲，另一个用来切换8路led的变化花样。本音乐盒共有两首歌曲，花样灯花样共计3种。播放歌曲时，蜂鸣器发出某个音调，与之对应的led亮起。本设计利用keil编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试，配合proteus仿真软件对硬件进行仿真调试。该音乐盒使用c语言编程和汇编语言相结合，程序段使用C语言，歌曲音谱和led显示花样使用汇编语言。

目录

绪论 (1)

1.设计题目要求 (2)

1.1课题意义 (2)

1.2设计目的 (2)

1.3设计要求 (2)

2 方案设计及硬件设计及其原理 (2)

2.1方案设计和硬件设计 (2)

2.1.1系统总体方案设计 (2)

2.1.2音乐盒设计 (3)

2.1.3硬件总体设计 (3)

2.1.4硬件仿真图及功能 (4)

2.2相关知识，原理和理论介绍 (5)

2.2.1 AT89C52简介 (5)

2.2.2 LED显示电路设计与原理 (5)

2.2.3 时钟振荡电路 (5)

2.2.4 花样灯3种花样图 (6)

3软件设计 (7)

3.1音调、节拍以及编码的确定方法 (7)

3.1.1音调的确定 (7)

3.1.2节拍的确定 (8)

3.1.3编码 (9)

3.2软件程序设计 (10)

3.2.1主程序流程图 (10)

3.2.2播放音乐子程序设计 (13)

3.3调试成果 (15)

4心得体会 (15)

参考文献 (17)

附录 (18)

绪论

21世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。

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。

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 设计题目要求

1.1课题意义

音乐盒的起源，可追溯至中世纪欧洲文艺复兴时期。当时为使教会的钟塔报时，而将大小的钟表装上机械装置，被称为“可发出声音的组钟”。音乐盒有着300多年的发展历史，是人类文明发展的历史见证。

传统的音乐盒多是机械音乐盒，其工作原理是通过齿轮带动一个带有铁钉的铁桶转动,铁桶上的铁钉撞击铁片制成的琴键，从而发出声音。但是，机械式的音乐盒体积比较大，比较笨重，且发音单调。水、灰尘等外在因素，容易使内部金属发音条变形，从而造成发音跑调。另外，机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必须放平不能动摇，而且价格昂贵，不能实现大批量生产。

本文设计的音乐盒，是基于单片机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧，音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池，制作工艺简单，可进行批量生产，所以价格便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒，控制功能强大，可根据需要选歌，使用方便。根据存储容量的大小，可以尽可能多的存储歌曲。另外，可以设计彩灯外观效果，使音乐盒的功能更加丰富。

1.2设计目的

设计一个基于AT89C52系列单片机的音乐盒，利用按键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。

1.3设计要求

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，蜂鸣器随着发出音乐声。

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，共三种花样。

2 方案设计及硬件设计及其原理

2.1方案设计及硬件设计

2.1.1系统总体方案设计

音乐盒的系统结构以AT89C51单片机位控制核心，加上2个按键、时钟复位电路、蜂鸣器、LED模块组成。单片机负责接收按键的输入，根据输入控制音乐播放曲目和音乐花

样灯的显示样式以及蜂鸣器发音。系统组成框图如图2.1.1所示。

图2.1.1 系统组成框图

2.1.2音乐盒设计

音乐盒的功能结构如图2.1.2所示。Key1负责切换播放歌曲，播放歌曲共2首，分别是月亮代表我的心和国歌。Key2负责切换LED显示花样，显示花样共3种，第一种顺序显示，第二种由两边向中间移动然后向两边移动，第三种循环显示。

图2.1.2 音乐盒功能结构图

2.1.3硬件总体设计

图2.1.3总体设计框

2.1.4硬件仿真图及功能

总体硬件电路实现功能如下，如图2.1.4所示

1）电路中用P3.2、P3.3控制按键。

2）P1.0~P1.7控制LED。

3）P2.7控制蜂鸣器。

4）电路为11.0592MHZ晶振频率工作，起振电路中C1、C2均为30PF。

图2.1.4 硬件电路图