单片机音乐盒设计.doc

1、专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书0音乐盒的设计1 技术要求能够产生低中高三个音调的 7 个标准音阶 DO,RE,M,FA,SO,LA,SI；并在按下相应的数字键的时候数码管显示相应数字；自选一首歌曲，查找到相关的乐谱，确定音阶和节拍，并编写相关的源程序是蜂鸣器能够播放出该歌曲。2 设计方案及实现2.1 方案一任务要求：以 89s51 为核心，根据设计指标设计电路的框图，画出电路逻辑图和装配图，查阅资料，确定所需各元器件型号和参数，自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求。2.1.1 方案设计根据任务要求,可以通过以下原理图（图 2-1）来实现该音乐盒的设计。本

2、方案的琴键输入是通过独立式键盘来完成的,这样便于控制且直观，如上图设计原理所示我们可以画出比较直观的流程图如图 2-2 所示。琴键 电路单片机80c51P0.0|P0.7放大电路P1.0复位电路时钟电路图 2-1专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书1程序开始关闭定时器进行识别读入 P0 状态判断是否抖动读入 P0 的状态，跳转至相应的程序段定时器的初始化等待中断，判断是否中断YNY主流程图重装计时器的值对 P1.0 求反中断返回中断程序流程图图 2-2专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书2居于上述流程图我们可以通过 proteus 软件画出该实验的原

3、理图（图 2-3）：2.1.2 方案实现对于音乐盒而言发出悦耳的音乐是其最主要的功能，那么对于使用单片机来制作出来的音乐盒怎么实现音符的发声呢？通过查看资料我们知道音符的发音主要靠不同的音频脉冲。利用单片机的内部定时器/计数器 0，使其工作在模式 1，定时中断，然后控制引脚的输出音乐（本实验采用P1.0 做为输出引脚）。只要算出某一音频的周期（ 1/频率），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 反相，就可在 I/O 脚上得到此频率的脉冲。具体做法如下所示（以中音 DO 为例）：例如：

4、中音 1（DO）的音频=523HZ,周期 T=1/523s=1912 s定时器/计数器 0 的定时时间为：T/2=1912/2 =956s定时器 956 的计数值=定时时间/机器周期=956 /1 =956(时钟频率=12MHZ)s图 2-3专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书3装入 T0 计数器初值为 65536-956=64580将 64580 装入 T0 寄存器中，启动 T0 工作后，每计数 956 次时将产生溢出中断，进入中断服务时，每次对 P1.0 引脚的输出值进行取反，就可得到中音 DO（523HZ）的音符音频。将 51 单片机内部定时器工作在计数器模式 1

5、下，改变计数初值 TH0,TL0 以产生不同的频率。下表 2-1 是 C 调各音符频率与计数初值 T 的对照表： 表 2-1 C 调各音符频率与计数初值 T 的对照表音符频率（Hz）/初值()s音符频率（Hz）/初值()s低 1DO 262/63627 中 1DO 523/64580高 1DO 1042/65056 低 2RE 294/63835中 2RE 589/64687 高 2RE 1245/65134低 3M 330/64021 中 3M 661/64780高 3M 1318/65157 低 4FA 350/64107中 4FA 700/64822 高 4FA 1397/65178低

6、5SO 393/64264 中 5SO 786/64900高 5SO 1568/65217 低 6LA 441/64402中 6LA 882/64969 高 6LA 1760/65252低 7SI 495/64526 中 7SI 990/65031高 7SI 1967/652822.1.2.1 详细参数本实验以 Intel 公司的 80c51 为核心，配合键盘系统，放大电路，时钟电路和数码管显示电路实现音乐的演奏。80C51:高性能的静态 80C51 设计 由先进 CMOS 工艺制造并带有非易失性 Flash 程序存储器 全部支持 12 时钟和 6 时钟操作 P89C51X2 和 P89C52

7、X2/54X2/58X2 分别包含 128 字节和 256 字节 RAM 32 条 I/O 口线 3 个 16 位定时 /计数器 6 输入 4 优先级嵌套中断结构 专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书41 个串行 I/O 口 可用于多机通信 I/O 扩展或全双工 UART 以及片内振荡器和时钟电路。此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围，频率可降至 0 。可实现两个由软件选择的节电模式，空闲模式和掉电模式，空闲模式冻结 CPU 但 RAM 定时器，串口和中断系统仍然工作掉电模式保存 RAM 的内容 但是冻结振荡器 导致所有其它的片内功能停止工作。由于设计是

8、静态的时钟可停止而不会丢失用户数据 运行可从时钟停止处恢复。键盘系统：键盘系统的链接电路图如图 2-31 所示：图 2-31当用手按下一个键时，往往按键在闭合位置和断开位置之间跳几下才稳定到闭合状态的情况；在释放一个键时，也回会出现类似的情况。这就是抖动。抖动的持续时间随键盘材料和操作员而异，不过通常总是不大于 10ms。很容易想到，抖动问题不解决就会引起对闭合键的识别。用软件方法可以很容易地解决抖动问题，这就是通过延迟 10ms 来等待抖动消失，这之后，在读入键盘码。具体编码如下所示MAI: CLR TR0 ；关闭上一次定时，进入下一次按键判断MOV TMOD, #01HMOV IE, #8

9、2HMOV A, P1MOV 30H, A ；保存键盘状态值专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书5LCALL D10MS ；延迟 10ms 消除抖动MOV A , P1 ；再读键盘状态CJNE A, 30H, MAI ；两次结果不同，是抖动引起 ，转 MAI放大电路分析如图 2-4 所示：此部分的放大电路简单容易实现。可以采用一个小功率 PNP 型硅管 9012，利用“分压 偏置式工作点稳定直流通路” ，达到了对静态工作点的稳定。分压电阻分别选择 1K 和 5.5K。蜂鸣器一端接+5V 电压，一端接晶体管的发射极。由 P1.0 输出预定的方波，加到晶体管进行放大，再输出到

10、嗡宁器，很好的实现了频率、声音的转换。时钟电路如图 2-5 所示：此系统的时钟电路设计是采用内部方式，即是利用芯片内部的振荡电路。MCS-51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。电容值选择 22F，所以此系统电路的晶体振荡器的值为 6 MHz。2.1.2.2 程序的编写源程序如下所示： NUMTIM EQU 20HGEWEI EQU 21H图 2-4 放大电路输出原理图图 2-5 MSC-51 片内振荡电路专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书6SHIWEI EQU 22HSCANLED EQU 23HORG 0000HLJMP MAIORG 000BHLJMP

11、TIMORG 100H MAI: MOV R2,#3FHMOV P2,R2 ；让数码管显示 0CLR TR0 ；关闭上一次定时，进入下一次按键判断 MOV TMOD, #01HMOV IE, #82HMOV A, P0 ；再读键盘MOV 30H, A LCALL D10MS ；延迟 10ms 消除抖动 MOV A , P0 ；再读入键盘状态 CJNE A, 30H, MAI ；两次结果比较，不同是引起抖动，转向 MAIJNB P0.0, N1JNB P0.1, N2JNB P0.2, N3JNB P0.3, N4JNB P0.4, N11JNB P0.5, N6JNB P0.6, N7JNB

12、P0.7, N8N11: LJMP N5N6: LJMP LA ;JNB 的跳转范围限定在 256B，所以使用 LJMP 跳转 N7: LJMP HAHAN8: LJMP HEHE专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书7N1: MOV DPTR, #TAB ；设定音阶 1 的定时时间MOV A, #00HMOVC A, A+DPTR MOV R1, AMOV A, #01HMOVC A, A+DPTRMOV R0, AMOV TH0, R1MOV TL0 ,R0SETB TR0MOV A,#06HMOV P2,ARE1: JB P0.0, MAI ；判断琴键 1 是否释放A

13、JMP RE1N2: MOV DPTR, #TAB ；设定音阶 2 的定时时间MOV A, #02HMOVC A, A+DPTRMOV R1, AMOV A, #03HMOVC A, A+DPTRMOV R0, AMOV TH0, R1MOV TL0, R0SETB TR0MOV A,#5BHMOV P2,ARE2: JB P0.1,MAIAJMP RE2N3: MOV DPTR, #TAB ；设定音阶 2 的定时时间MOV A, #04H专业课程设计 3（微处理器与微控制器应用） 课程设计说明书8MOVC A, A+DPTRMOV R1, AMOV A, #05HMOVC A, A+DPTR

14、MOV R0, AMOV TH0, R1MOV TL0, R0SETB TR0MOV A,#4FHMOV P2,ARE3: JB P0.2,N9AJMP RE3N9: LJMP MAIN4: MOV DPTR, #TAB MOV A, #06HMOVC A, A+DPTRMOV R1, AMOV A, #07HMOVC A, A+DPTRMOV R0, AMOV TH0, R1MOV TL0, R0SETB TR0MOV A,#66HMOV P2,ARE4: JB P0.3, A1AJMP RE4A1: LJMP MAIN5: MOV DPTR, #TAB 专业课程设计 3（微处理器与微控制器

15、应用） 课程设计说明书9MOV A, #08HMOVC A, A+DPTRMOV R1, AMOV A, #09HMOVC A, A+DPTRMOV R0, AMOV TH0, R1MOV TL0, R0SETB TR0MOV A,#6DHMOV P2,ARE5: JB P0.4, A2AJMP RE5A2: LJMP MAILA: MOV DPTR, #TAB MOV A, #0AHMOVC A, A+DPTRMOV R1, AMOV A, #0BHMOVC A, A+DPTRMOV R0, AMOV TH0, R1MOV TL0, R0SETB TR0MOV A,#7DHMOV P2,ARE6: JB P0.5, A3AJMP RE6A3: LJMP MAI