电子音乐盒单片机课程设计.docx
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电子音乐盒单片机课程设计
^
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
硬件电路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7
附件3：
音乐程序8
，
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/FrN：
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
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）
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
、
分别接S1、S2作为上、下一曲的功能键
（2）用控制七段码a,b,c,d,e,f。
（3）用口控制喇叭。
（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
（1）上学期学习单片机的课时不多，对单片机的硬件设计，软件设计掌握的深度不够，但通过此次课程设计，明显的改善了，首先对于硬件电路的工作原理有了进一步的学习，同时有了一个提升；软件方面，在程序的设计，程序的调试方面都有了很大的进步。
（2）在一个好的氛围里才能踏下心来做东西，在这一段时间里，寝室成员都认真对待这次课程设计，除了自己做好自己的课题外，在遇到不懂的地方互相讨论，查阅资料，互助解决问题。
另外在编程中出现问题时，一定要戒骄戒躁，脚踏实地，认真看书，仔细分析，仔细调试，就一定会发现错误。
我们也是这么做的，这一点在这次的课程设计中十分重要。
（3）通过这次课程设计，我体会到了成功的喜悦，听着自己设计的程序下载到单片机中播放出音乐,心理非常自豪。
这次的课程设计在一定程度上改变了我学习单片机这门课程的态度，从最初的认为学它没有什么实际意义，到如今爱上单片机学习，并希望能将理论运用到实践，设计出更好更完整的系统。
我明白了一个人要想做好一件事，就必须具备自信心，耐心，还要有毅力，要胆大心细，要勇于尝试，要手脑并用，最后才能交出一份令人满意的答卷。
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,
[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，
[3]王为青，程国钢.单片机KeilCx51应用开发技术[M].北京：
人民邮电出版社,
[4]JohnMarkus.电子电路大全[M].北京：
计量出版社，1995
[5]阎石.数字电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，，第4版
[6]邓元庆.数字电路与逻辑设计[M].北京：
电子工业出版社，2001
[7]
附件1：
元件清单
名称
数量（个）
型号
备注
电阻
6
排阻RX8（1个）1k（2个）,（1个）,10k（1个）,15（1个）
数码管
1
7SEG-DIGITAL
开关
4
BUTTON
单片机
1
AT89C51
三极管
1
2N3906
扬声器
1
SPEAKER
电源
2
5V
电容
3
30pf（2个）,10uf（1个）
晶振
1
CRYSTAL
附件2:
总电路图
附件3：
音乐程序
OUTBIT;定义音频输出端口,
NEQU6;歌曲总数
OUT_NUMEQUP1;数码管显视当前所放歌曲曲数
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H
AJMPLAST_SONG;外部中断0用于接上一曲歌按键
ORG000BH
AJMPF_T0;定时器0用于定时，作音符发生器用
ORG0013H
q4:
AJMPNEXT_SONG;外部中断1接下一曲歌按键
ORG001BH
AJMPSTART_PAUSE;定时器1用计数，这里用作中断，接开始/暂停键,初值为0ffH，方式2
ORG0030H
MAIN:
MOVSP,#60H
MOVDPTR,#TABLE;DPRT指向每首歌曲的入口地址的地址。
MOVR0,#30H;R0中存入数据30H，这里在以30H开始的单元存放每首歌曲的入口地址，其中30H,31H存放
;歌曲的节拍入口地址，32H，33H存放歌曲音符入口地址，每首歌占用四个存储存单元。
MOVR5,#00H;R5中存放表TABLE中正在执行操作的序号
MOVR6,#1;R6存放正在设置入口信息的歌曲数
SET_TAB:
MOVA,R5;设置每首歌曲的入口信息，存放在以30H开始的存储单元中。
MOVCA,@A+DPTR
MOV@R0,A
INCR5
INCR0
MOVA,R5
MOVCA,@A+DPTR
MOV@R0,A
INCR5
INCR0
MOVA,R5
MOVCA,@A+DPTR
MOV@R0,A
INCR0
INCR5
MOVA,R5
MOVCA,@A+DPTR
MOV@R0,A
INCR0
INCR5
INCR6;设置完一首歌曲后，歌曲数加一
CJNER6,#N+1,SET_TAB;是否设置完，没有便继续，否则进行下面的操作
;***********************************对中断，计数器的相关参数进行设置
MOVTMOD,#61H;计数器0工作方式1，计数器1工作方式2
MOVTH1,#0FFH;给计数器1置初值0FFH，又由于是工作方式2，所以
MOVTL1,#0FFH;计数器计数为1，相当于一外部中断。
SETBET1;允许计数器1中断
SETBET0;允许计数器具0中断
CLRPT0;计数器0为低优先级
SETBPT1;计数器1为高优先级
SETBIT0;外部中断0为跳沿触发
SETBPX0;高优先级
SETBIT1;外部中断1为跳沿触发
SETBPX1;高优先级
SETBEX1;允许外部中断1中断
SETBEX0;允许外部中断定0中断
SETBEA;开中断总开关
SETBTR1;定时器1开始工作，作中断用
SETBOUT;音频输出端口初始化
;***********************************;设置结束
CLRF0;设置F0=0，用来作暂停/播放的标置位用
MOV22H,#01H;22H单元中存放正在播放的歌曲编号
MOVDPTR,#OUT_TAB;将正在播放的歌曲编号送数码管显视
MOVA,22H
MOVCA,@A+DPTR
MOVOUT_NUM,A
MOVR7,#00H;R7中存放歌曲总信息的入口地址
START0:
MOVR4,#00H;R4存放当前正在播放歌曲的第几个节拍数
MOVR0,#30H;30H开始的单元中存放歌曲的入口信息
MOVA,R7;将歌曲的节拍表的入口地址送到DPTR
ADDA,R0
MOVR0,A
MOVDPH,@R0
INCR0
MOVDPL,@R0
INCR0
MOVA,R4
INCR4
MOVCA,@A+DPTR;取出第一节拍数,其实第一个节拍不是歌曲的第一个节拍，而是表示几分音符
;****************************************************
MOV26H,A;将取出的音符数+节拍数保存在职26H单元中
NEXT:
MOVR0,#30H;开始取出歌曲的第一个数据
MOVA,R7
ADDA,R0
MOVR0,A
MOVDPH,@R0
INCR0
MOVDPL,@R0
INCR0
MOVA,R4
INCR4
MOVCA,@A+DPTR;放在A中
;****************************************************
JZEND0;若为0，则表示为休止符，不唱，本次音符不唱，
MOVR1,A;不为0，取出节拍数
ANLA,#0FH
MOVR2,A
MOVA,R1
SWAPA
ANLA,#0FH
JNZSING;音符不为0，唱
CLRTR0;为0，不唱,关频率发生器
SJMPSING1
SING:
DECA;开始唱,进行相应的数据处理
MOVR3,A
RLA
MOVDPH,@R0
INCR0
MOVDPL,@R0
INCR0
MOVCA,@A+DPTR
MOV21H,A
MOVTH0,A
MOVA,R3
RLA
INCA
MOVCA,@A+DPTR
MOV20H,A
MOVTL0,A
SETBTR0;开唱
SING1:
LCALLDELAY;每个音符唱多久
JBF0,FOR;是否暂停，
AJMPNEXT;没有暂停，继续
FOR:
CLRTR0;暂停，不唱
JBF0,$;等待播放
AJMPNEXT;开始播放
END0:
CLRTR0;不唱
MOVA,22H;唱完处理
CJNEA,#N,WW;是不是全部歌曲都唱完
MOV22H,#01H;全部唱完，则从第一首开始再唱
MOVR7,#00H
MOVOUT_NUM,#B;数码管显视第一首歌曲编号
AJMPWWW
WW:
MOVA,R7;没有全部唱完，唱下一首,歌曲的入口信息调整
ADDA,#4
MOVR7,A
INC22H
CLREA
PUSHDPH
PUSHDPL
MOVA,22H
MOVDPTR,#OUT_TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVOUT_NUM,A;数码管显视相应的歌曲编号
POPDPL
POPDPH
WWW:
SETBEA
AJMPSTART0;开始下一首的演唱
F_T0:
MOVTH0,21H;定时器0置初值
MOVTL0,20H
CPLOUT;频率产生
RETI
NEXT_SONG:
PUSHACC;下一曲中断程序处理，保护现场
PUSHDPH
PUSHDPL
CLREA;关中断
MOVA,22H
CJNEA,#N,Q;是最后一首吗
MOVR7,#00H;是最后一首，则R7指向第一首，演唱第一首
MOV22H,#01H
AJMPBACK
Q:
INC22H;不是最后一首，唱下一首,R7内容加4，歌曲数加1
MOVA,R7
ADDA,#4
MOVR7,A
BACK:
MOVR4,#00H;数码管显视相应的歌曲编号
MOVA,22H
MOVDPTR,#OUT_TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVOUT_NUM,A
;********************************************
MOVB,R0;对下首要演唱的歌曲的几分拍进行调整,同时对R0中的内容进行保护
MOVR4,#00H
MOVR0,#30H
MOVA,R7
ADDA,R0
MOVR0,A
MOVDPH,@R0
INCR0
MOVDPL,@R0
INCR0
MOVA,R4
INCR4
MOVCA,@A+DPTR
MOV26H,A;结果存入26H单元中
DECR4
MOVR0,B;恢复R0中的内容
;********************************************
POPDPL;恢复现场
POPDPH
POPACC
SETBEA
RETI;中断返回
LAST_SONG:
PUSHACC;上一曲中断程序处理开始，保护现场
PUSHDPH
PUSHDPL
CLREA;关中断
MOVA,22H;曲目数送A
CJNEA,#1,QQ;是否是第一首
MOV22H,#N;是第一首歌曲
MOVB,#4;将R7指向最后一首歌曲
MOVA,#N-1
MULAB
MOVR7,A
AJMPBACK2;处理结束
QQ:
DEC22H
MOVA,R7;R7减4
SUBBA,#4
MOVR7,A
BACK2:
MOVR4,#00H
MOVA,22H
MOVDPTR,#OUT_TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVOUT_NUM,A;数码管显视相应歌曲的编号
;********************************************
MOVB,R0;对下首要演唱的歌曲的几分拍进行调整,同时对R0中的内容进行保护
MOVR4,#00H
MOVR0,#30H
MOVA,R7
ADDA,R0
MOVR0,A
MOVDPH,@R0
INCR0
MOVDPL,@R0
INCR0
MOVA,R4
INCR4
MOVCA,@A+DPTR
MOV26H,A;结果存入26H单元中
DECR4
MOVR0,B;R0中的内容恢复
;********************************************
POPDPL;恢复现场
POPDPH
POPACC
SETBEA
RETI;中断返回
START_PAUSE:
CPLF0;开始/暂停中断处理程序，将标置位取反
JBF0,RETURN;为1返回
SETBTR0;为0则播放
RETURN:
RETI;中断返回
DELAY:
MOV27H,26H;音符演奏时间控制
D2:
MOV28H,#125
D3:
MOV29H,#248
DJNZ29H,$
DJNZ28H,D3
DJNZ27H,D2
DJNZR2,DELAY
RET
;OUT_TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,73H;共阴数码管显视用
OUT_TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH;共阳
TABLE:
DWSONG1,TABLE1,SONG2,TABLE2,SONG3,TABLE3,SONG4,TABLE4,SONG5,TABLE5
TABLE1:
DW64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030
DW63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524
SONG1:
DB04H;1=C2/4军港之夜
DB32H,54H,52H,32H,54H,52H,32H,12H,12H,32H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14H
DB0C2H,32H,32H,12H,21H,31H,24H,32H,34H,0D2H,0C2H,14H,14H,32H,52H,52H,32H,52H,54H,32H,34H,31H,21H,12H,24H,24H
DB34H,0E2H,0C2H,0D1H,0E1H,0D4H,12H,0E2H,32H,32H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H,0D2H,0E2H,32H,32H,0E2H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H
DB22H,0D1H,11H,0E2H,0D2H,0C4H,0C4H,32H,52H,52H,32H,62H,5H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,31H,31H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32H
DB32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,34H,34H,32H,52H,52,32H,62H,51H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,32H,12H,32H,32H,54H,52H
DB32H,52H,52H,31H,31H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14H
DB32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14H
DB0C2H,32H,32H,12H,21H,31H,24H,32H,34H,0D2H,0C2H,14H,14H,32H,52H,52H,32H,52H,54H,32H,34H,31H,21H,12H,24H,24H
DB34H,0E2H,0C2H,0D1H,0E1H,0D4H,12H,0E2H,32H,32H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H,0D2H,0E2H,32H,32H,0E2H,0E2H,0D1H,0E1H,0D4H
DB22H,0D1H,11H,0E2H,0D2H,0C4H,0C4H,32H,52H,52H,32H,62H,5H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,31H,31H,32H,54H,52H,32H,52H,52H,32H
DB32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,34H,34H,32H,52H,52,32H,62H,51H,61H,54H,31H,52H,31H,12H,32H,12H,32H,32H,54H,52H
DB32H,52H,52H,31H,31H,32H,21H,31H,24H,0E2H,0D1H,0E1H,0D2H,0C2H,14H,14H
DB32H,52H,52H,32H,32H,21H,31H,24H,74H,0D2H,0C2H,14H,14H,14H,14H
DB00H
TABLE2:
DW63835,64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777
DW64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178
SONG2:
DB02H;1=C4/4死了都要爱
DB04H,94H
DB0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,02H
DB0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,
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