基于单片机的电子音乐盒

目录

1引言 (3)

2系统总体设计 (3)

2.1系统组成框图 (3)

2.2音乐盒的功能结构图及说明 (4)

2.3 电子琴的功能结构图及说明 (4)

2.4设计软件 (5)

2.4.1 proteus (5)

2.4.2 keil (5)

3 硬件设计 (6)

3.1 AT89C51简介 (6)

3.2 复位电路和时钟电路 (7)

3.2.1 复位电路 (8)

3.2.2 时钟电路 (8)

3.3 按键电路 (9)

3.4 4*4矩阵键盘电子琴 (9)

3.5 数码管 (10)

4软件设计 (10)

4.1软件各功能模块的流程图设计及思路说明 (11)

4.2 电子音乐的产生 (12)

4.2.1 音频脉冲的产生 (12)

4.2.2 音乐节拍 (14)

4.2.3 移调 (15)

4.2.4 音乐编码 (16)

4.2.5 歌曲播放设计 (17)

4.3 源程序代码 (19)

5 仿真 (19)

5.1 硬件电路的仿真 (19)

5.2 软件电路的仿真 (19)

5.3 联调 (20)

5.4仿真结果 (20)

6 课设心得 (21)

7 参考文献 (21)

附录1：源程序代码 (21)

附录2：PCB图 (20)

1引言

音乐盒又称八音盒。音乐盒的起源，可追溯至中世纪欧洲文艺复兴时期。当时为使教会的的钟塔报时，而将大小的钟表上机械装置，被称为“可发出声音的组钟”。1796年由瑞士钟表匠安托•法布尔发明，转动盒内的链环，可自动演奏音乐。这是最古老的音乐盒。1992年，中国第一台具有知识产权的八音琴在韵升诞生。

现代科技的发展为我们提供了更方便快捷的制作音乐盒的方式，不用经过繁琐的工艺，可以利用单片机自己制作一个简单的电子音乐盒，很有意义。

本文设计的电子音乐盒，就是基于单片机芯片设计制作的电子音乐盒。体积小巧，音质优美且能演奏和弦音乐。电子音乐盒以点为动力，制作工艺简单，且可批量生产，因此价格便宜。基于单片机芯片制作的电子式音乐盒，控制功能很强大，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，使小小的音乐盒达到愉悦身心的目的。

2系统总体设计

2.1系统组成框图

音乐盒的系统结构以AT89C51单片机位控制核心，4*4矩阵键盘，加上2个按键、时钟复位电路、蜂鸣器、数码管6模块组成。单片机负责接收按键的输入，根据的输入按键所对应的音符蜂由鸣器发音。系统组成框图如图2.1所示。

图2.1 系统组成框图

2.2音乐盒的功能结构图及说明

本次设计主要设计了两个标志位，count1、count2，对应按键电路的key1、key2，key1用来暂停歌曲，并实现4*4矩阵键盘电子琴弹奏功能，key2用于切换本音乐盒内的四首歌曲。功能结构图如下图2.2所示。

图2.2 电子音乐盒功能框图

2.3电子琴的功能结构图及说明

电子琴的功能结构如图2.3所示。4*4键盘按下获取相应的键值和音符有DO到XI高低音共16个音。并在数码管上显示。

图2.3电子琴功能结构图

2.4设计软件

本设计主要使用两个软件，proteus、keil。用proteus进行硬件电路设计，用keil进行软件设计，使用proteus和keil进行联调，等程序功能都实现且调试好了之后，实现电子音乐盒的设计与制作。

2.4.1 proteus

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。且在编译方面，它支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。可以与他们进行联调，结合使用。

2.4.2 keil

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。使用C语言编程，Keil是很好的选择。

Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。Keil公司由德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc公司联合运营。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（real-time kernel）。Keil C51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准，并支持超过500种8051变种。Keil公司在2005年被ARM公司收购。而后ARM Keil推出基于uVision界面，用于调试ARM7，ARM9，Cortex-M内核的MDK-ARM开发工具，用于为控制领域的开发。在使用单片机C语言开发时，

大多使用keil编程，与proteus进行联调，达到软硬件结合的目的。

3 硬件设计

本设计主要是以单片机AT89C51芯片为核心，由复位电路，时钟电路，按键电路，蜂鸣器，LED流水灯，LCD1602和数码管电路组成的，实现的功能如下，电路图如图3.1所示。

a)P3.2，P3.3控制按键

b)P1.0-P1.7控制4*4矩阵键盘

c)P3.7控制蜂鸣器

d)P2..0~P2.7数码管显示

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

图3.1 电路图

3.1 AT89C51简介

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。