单片机课程设计报告音乐花样灯精品.docx
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单片机课程设计报告音乐花样灯精品
单片机课程设计报告
名称：
音乐盒
院系：
惠州学院电子科学系
班级：
05电气
学生姓名：
陈文志
同组姓名：
周俊锋、张少威
日期：
2008年12月
1、设计方案
设计一个基于MCS-51系列单片机的音乐盒，利用试验板上的开关，按开关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。
2、实现功能：
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“嘀嘀”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，共四种花样。
此电路的程序只占用了1K左右，可编制更多的音乐和LED花样，使系统的功能更加强大。
3、硬件电路设计
电路原理图
由于51单片机的电流驱动能力较弱，而蜂鸣器的工作电流为几十MA，故驱动蜂鸣器需用一个pnp三极管。
单片机给P3.0低电平，则蜂鸣器开；给高电平则蜂鸣器关。
LED接到单片机的P1口，拉低IO口，可使LED亮起。
两个按键的一端接单片机的IO口，另一端接地。
不按下去时与按键相连的IO口被单片机内部上拉电阻拉高，按下则与之相连的IO口变成低电平，引发单片机中断。
4、软件设计
程序设置了两个标志——count1和count2，分别初始化为1和0。
按键1使得count1在1和2之间切换，按键2使得count2在1~4之间切换。
程序检测count1的值，count1等于1时播放第一首歌曲，等于2时播放第二首。
另一方面根据count2的值来切换LED的花样。
Count1和count2的值是互斥的，设置count1等于1、2时，count2同时设置为0；设置count2等于1~4时，count1也同时设置为0。
歌曲简谱的编码规则：
doremifasolasi分别编码为1~7，重音do编为8,重音re编为9，停顿编为0。
播放长度以十六分音符为单位（在本程序中为165ms），一拍即四分音符等于4个十六分音符，编为4,其它的播放时间以此类推。
音调作为编码的高4位，而播放时间作为低4位，如此音调和节拍就构成了一个编码。
以0xff作为曲谱的结束标志。
举例1：
音调do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为0x18。
举例2：
音调re,发音长度为半拍，即八分音符，将其编码为0x22
歌曲播放的设计。
先将歌曲的简谱进行编码，储存在一个数据类型为unsignedchar的数组中。
程序从数组中取出一个数，然后分离出高4位得到音调，接着找出相应的值赋给定时器0，使之定时操作蜂鸣器，得出相应的音调；接着分离出该数的低4位，得到延时时间，接着调用软件延时。
确定定时器0对应于音调的初值：
假设要得到500HZ的声音。
500HZ的声音信号每个周期为2ms，即2000us。
假设单片机采用12MHZ的晶振，每个机器周期的时间为12/12M=1us。
故单片机操作（对与蜂鸣器相连的IO口取反）一次蜂鸣器的时间间隔为2000us/1us/2=1000个机器周期，故给工作在方式1的定时器0赋的初值为TH0＝（65536-1000）/256，TL0=（65536-1000）%256。
下面给出定时器0工作在方式1对应各音调的初值，假定使用的晶振是12MHZ：
5、程序流程图
主程序流程图
播放音乐子程序流程图
6、调试
音乐盒的程序设计过程中，遇到了很多问题，但是通过不断调试仿真，最终都得到解决。
问题是出在蜂鸣器与单片机的输出端口上，在这个环节消耗了很多时间。
之前这些程序通过星研软件编译没有错误，而且通过ptotues仿真成功，但在实验板上调试运行时却不行。
最终在迟老师的指导下发现问题的所在，就是在单片机输出端口出现问题，由于实验箱中单片机芯片的P2口在实验箱中被其他硬件电路所占用，所以我们在使用此端口时没有达到我们预想的效果，当我们把程序中单片机给蜂鸣器的信号输出端修改为由P3口输出信号，问题最终得到了解决。
7、心得体会
做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？
如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？
我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。
通过这次单片机课程设计，我们不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，同时也使我们认识到自身存在的不足之处，无论是理论上还是遇到问题的处理能力上都还有待提高，而且这也激发了我们今后努力学习的兴趣。
此次课程设计结果能够符合要求，成功完成了此次课程设计任务。
但我们不只在乎这一结果，更加在乎的是这个过程。
这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，在团队中，我们互帮互助，对整个课程设计来说，这是至关重要的，缺少每一个人都会对我们的设计产生影响。
还有要感谢指导老师在我们遇到困难时，给予我们的建议与鼓励。
此次课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。
发现问题、提出问题、分析问题、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。
8、参考文献
[1]单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法伟纳电子
[2]音乐和简谱知识网络资源
[3]《千年之恋》及《寂寞沙洲冷》的简谱网络资源
[3]芯片资料下载网站——三毛电子世界、21IC中国电子网等
9、附录
软件源程序：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitduan=P2^6;
sbitkey1=P3^2;//按key1可切换花样
sbitkey2=P3^3;//按key2可切换歌曲
sbitfm=P3^7;//蜂鸣器连续的IO口
sbitP34=P3^4;//矩阵键盘的一列
ucharcodehuayang1[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,
0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf};//花样1
ucharcodehuayang2[]={0x7f,0xfe,0xbf,0xfd,0xdf,0xfb,0xef,0xf7,
0xef,0xfb,0xdf,0xfd,0xbf,0xfe};//花样2
ucharcodehuayang3[]={0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x0,
0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff};
charcodehuayang4[]={0x55,0xaa,0xcc,0x33,0x99,0x66,0x0f,0xf0};
ucharcount1;//花样标志
ucharcount2;//歌曲标志
uchartimeh,timel,i;
//================简谱====================
//编程规则:
字节高位是简谱,低位是持续时间,
//代表多少个十六分音符
//1-7代表中央C调,8-E代表高八度,0代表停顿
//最后的0是结束标志
ucharcodeqnzl[]={//千年之恋
0x12,0x22,0x34,0x84,0x74,0x54,0x38,0x42,0x32,0x22,0x42,0x34,0x84,0x72,0x82,0x94,0xA8,0x08,
//前奏
0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62,
//竹林的灯火到过的沙漠
0x32,0x31,0x21,0x32,0x82,0x71,0x81,0x71,0x51,0x32,0x22,
//七色的国度不断飘逸风中
0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62,
//有一种神秘灰色的旋涡
0x32,0x31,0x21,0x32,0x83,0x82,0x71,0x72,0x02,
//将我卷入了迷雾中
0x63,0xA1,0xA2,0x62,0x92,0x82,0x52,
//看不清的双手
0x31,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x62,0x82,0x7C,0x02,
//一朵花传来谁经过的温柔
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA2,0x71,0x76,
//穿越千年的伤痛
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x52,0x31,0x36,
//只为求一个结果
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA3,0x73,0x62,0x53,
//你留下的轮廓指引我
0x42,0x63,0x83,0x83,0x91,0x91,
//黑夜中不寂寞
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x0A2,0x71,0x76,
//穿越千年的哀愁
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x52,0x31,0x36,
//是你在尽头等我
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA3,0x73,0x62,0x53,
//最美丽的感动会值得
0x42,0x82,0x88,0x02,0x74,0x93,0x89,0xff//结束标志
//用一生守候
};
ucharcodejmszl[]={//寂寞沙洲冷
0x12,0x12,0x22,0x32,0x31,0x22,0x21,0x22,
//自你走后心憔悴
0x21,0x31,0x51,0x52,0x31,0x52,0x61,0x15,0x14,
//白色油桐风中纷飞
0x51,0x52,0x31,0x52,0x62,0x13,0x11,0x13,0x32,0x28,0x08,0x28,
//落花似人有情这个季节
0x31,0x32,0x31,0x32,0x11,0x21,0x51,0x52,0x51,0x52,
//河畔的风放肆拼命地吹
0x51,0x51,0x31,0x32,0x31,0x32,0x81,0x72,0x63,
//不断拨弄离人的眼泪
0x62,0x71,0x81,0x72,0x61,0x61,0x52,0x31,0x21,0x32,0x51,0x54,
//那样浓烈的爱再也无法给
0x22,0x12,0x11,0x12,0x11,0x12,0x12,0x14,0x26,0x32,0x26,
//伤感一夜一夜
0x32,0x61,0x51,0x51,0x31,0x31,0x21,0x31,0x51,0x61,0x51,0x31,0x51,
//当记忆的线缠绕过往支离破碎
0x02,0x32,0x81,0x81,0x81,0x81,0x62,0x52,0x34,
//是慌乱占据了心扉
0x31,0x81,0x81,0x81,0x61,0x91,0x82,
//有花儿伴着蝴蝶
0x51,0x51,0x51,0x51,0x31,0x61,0x53,
//孤雁可以双飞
0x21,0x11,0x21,0x11,0x22,0x11,0x21,0x26,
//夜深人静独徘徊
0x32,0x61,0x51,0x51,0x31,0x31,0x21,0x31,0x51,0x61,0x51,0x31,0x51,0x52,
//当幸福恋人寄来红色分享喜悦
0x31,0x31,0x81,0x81,0x81,0x61,0x91,0x81,0x61,0x31,0x56,
//闭上双眼难过头也不敢回
0x32,0x32,0x81,0x81,0x81,0x81,0x91,0x81,0x61,0x81,0x61,0x51,0x31,0x51,0x34,
//仍然捡尽寒枝不肯安歇微带着后悔
0x21,0x31,0x51,0x31,0x21,0x11,0x61,0x21,0x16,
//寂寞沙洲我该思念谁
0xff};
//==============简谱音调对应的定时器初值=======
//适合11.0592M的晶振
ucharcodecuzhi[]={
0xff,0xff,//占位
0xFC,0x8E,//中央C调1-7
0xFC,0xED,
0xFD,0x43,
0xFD,0x6A,
0xFD,0xB3,
0xFD,0xF3,
0xFE,0x2D,
0xFE,0x47,//高八度1-7
0xFE,0x76,
0xFE,0xA1,
0xFE,0xC7,
0xFE,0xD9,
0xFE,0xF9,
0xFF,0x16
};
ucharyinyue[]={0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0x0,0x0};
//将音调转化为对应的LED样式
voiddelay1（uintz）;//延时1MS
voiddelay（uintz）;//延时165MS,即十六分音符
voidsong（）;
voidbeep（）;//蜂鸣器叫一声
main（）
{ucharx;
count1=0;//流水灯无花样
count2=1;//唱第一首歌
P34=0;//选取矩阵键盘的一列
EA=1;//开总中断
EX0=1;//开外部中断0
IT0=1;//外部中断0下降沿触发方式
EX1=1;//开外部中断1
IT1=1;//外部中断1下降沿触发方式
TMOD=0x01;//定时器0工作在方式1
TH0=0;
TL0=0;
ET0=1;
while
（1）
{
if（count1!
=0）
{
switch（count1）
{
case1:
for（x=0;x<14;x++）
{
duan=1;
P1=huayang1[x];
beep（）;
delay1（300）;
duan=0;
if（count1!
=1）
break;
}
break;
case2:
for（x=0;x<14;x++）
{
duan=1;
P1=huayang2[x];
beep（）;
delay1（300）;
duan=0;
if（count1!
=2）
break;
}
break;
case3:
for（x=0;x<16;x++）
{
duan=1;
P1=huayang3[x];
beep（）;
delay1（300）;
duan=0;
if（count1!
=3）
break;
}
break;
case4:
for（x=0;x<8;x++）
{
duan=1;
P1=huayang4[x];
beep（）;
delay1（300）;
duan=0;
if（count1!
=4）
break;
}
break;
}
}
else
{
song（）;
delay1（1000）;
}
}
}
voidint0（）interrupt0
{
EA=0;//关总中断
delay1
（1）;//去抖
if（key1==0）
{
count2=0;//不让蜂鸣器唱歌
TR0=0;
count1++;
if（count1==5）
count1=1;
}
EA=1;//开总中断
}
voidint1（）interrupt2
{
EA=0;//关总中断
delay1
（1）;//去抖
if（key2==0）
{
count1=0;//流水灯无花样
TR0=1;
i=0;//从头开始唱
count2++;
if（count2==3）
count2=1;
}
EA=1;//开总中断
}
voidtimer0（）interrupt1//用于产生各种音调
{
TH0=timeh;
TL0=timel;
fm=~fm;
}
voidsong（）
{
uinttemp;
ucharjp;//jp是简谱
i=0;
while
（1）
{if（count2==0）
{
break;
}
if（count2==1）//选曲
temp=qnzl[i];
if（count2==2）
temp=jmszl[i];
if（temp==0xff）
break;
jp=temp/16;//取数的高4位
duan=1;
P1=yinyue[jp];
duan=0;
if（jp!
=0）
{
timeh=cuzhi[jp*2];
timel=cuzhi[jp*2+1];
}
else
{
TR0=0;
fm=1;//关蜂鸣器
}
delay（temp%16）;//取数的低4位
TR0=0;//唱完一个音停10MS
fm=1;
delay1（10）;
TR0=1;
i++;
}
TR0=0;
fm=1;
}
voiddelay（uintz）//延时165MS,即十六分音符
{uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=19000;y>0;y--）;
}
voiddelay1（uintz）//延时1MS
{uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=112;y>0;y--）;
}
voidbeep（）//蜂鸣器叫一声
{uchari;
for（i=0;i<50;i++）
{fm=~fm;
delay1
（1）;
}
fm=1;
}
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