1、 本科毕业设计 （ 20 届） 电子音乐盒的设计 所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 音乐盒历史悠久，现代音乐盒的制作，沿袭传统，结合现代，正日益成为或为了典藏一段岁月，或为了收藏一份情感，或出于对音乐的追求， 或对于旧时代的怀念，或为了居室的美化，等等，而得到众多品位人士的追求 1。 课题所设计的电子音乐盒利用单片机作为整个系统的控制核心， 外部加上了适应的放音设备，以此来实现音乐的演奏。该硬件电路包括：主系统电路、蜂鸣器电路、歌曲选择电路、七段数码管显示电路以及发光二级管的闪烁电路。 系统软件部分则主要由主程序、音乐播放程序、
2、按键以及显示程序等几大模块组成 。 经软硬件调试和测试，所设计的音乐盒 可以实现音乐的播放，可以通过功能键来选择乐曲，播放或暂停，并且可以通过 七段数码管 显示正在播放的歌曲的序号，本音乐盒可以播放 多 首音乐。 关键字： 单片机 ； AT89C51；音乐盒； 歌曲 - 2 - Abstract Music box has a long history, modern music box production, followed the tradition, combined with modern, is increasingly becoming a period of years or
3、for the collection, or for the collection of an emotion, or for the pursuit of music, or for the old days Miss, or to beautify the room, etc, and have been pursuing a number of quality people. The electronic music box is designed using a microcontroller as the core of the whole system of control. In
4、 order to play music, it equipped with some external playback circuits. The hardware circuit includes the main system circuit, buzzer circuit, songs selection circuit, 7-segment digital tube display circuit and the flashing light emitting diode circuit. System software mainly made up by the main par
5、t, the music player module, keys and display program, and other major modules After testing, the design of the music box can play music. Songs can be selected played and paused by the function keys. The serial number of the song which is playing can be displayed on the 7-segment digital tube. The mu
6、sic box can play lots of songs. Key Words： Microcontroller; AT89C51; Music Box; Songs - 3 - 目 录 1 引言 . 1 2 总体方案 . 2 2.1 设计要求 . 2 2.2 电子音乐的实现方案论证 . 2 2.3 设计构架 . 3 3硬件设计 . 4 3.1 单片机控制体统原理 . 4 3.2 单片机主系统电路 . 5 3.2.1 时钟电路 . 6 3.2.2 复位电路 . 6 3.3 蜂鸣器放大原理及电路 . 6 3.4 七段数码管的显示原理及电路 . 8 3.5 发光二极管的闪烁电路 . 9 3.6
7、 歌曲选择电路 . 9 3.7 小结 . 10 4.软件设计 . 11 4.1 系统主程序设计 . 11 4.2 音 乐产生子程序设计 . 12 4.2.1 播放音乐的原理 . 12 4.2.2 音符频率的产生 . 12 4.2.3 节拍频率的产生 . 14 4.2.4 歌曲的编码改写实例 . 15 4.2.5 音乐播放子程序流程 . 16 4.3 显示模块设计 . 17 4.4 键盘 子程序设计 . 17 4.5 小结 . 19 - 4 - 5 调试以及问题解决 . 20 5.1 电子音乐盒的调试 . 20 5.2 所遇到的问题及解决 . 20 6 结论 . 22 致 谢 . 错误 !未定义
8、书签。 参考文献 . 23 附录 1 系统实物图 . 23 附录 2 原理图 . 25 附录 3 毕业设计作品说明书 . 26 - 1 - 1 引言 音乐盒飘扬的乐声，往往勾起人们对美好往事的回忆，甚至魂牵梦萦，坠入到时光岁月的追忆中。 300 多年来，席卷全球市场，机械音乐盒的最大魅力，也许就在于它能将抽象的音乐，凝固成具象的艺术品。它已经成为了人们表达美好情感，追思逝去岁月的最佳选择吧！ 音乐盒从产生到如今 300 多年的发展，同时也是人类文明 300 多年历史的见证。每个不同时期的音乐盒造型，都能折射出当时不同的社会心态和文明发展现状，它 也成为了时代的一面镜子。 现今音乐盒的制作，沿袭
9、传统，既保留着祖辈光荣的传统，又结合现代，用新时代的高科技创新自己。或为了典藏一段岁月，或为了收藏一份情感，或出于对音乐的追求，或对于旧时代的怀念，或为了居室的美化，等等，而得到众多品位人士的追求。 历史上音乐盒一直是音乐工艺品中的贵族，从 18 世纪诞生以来，精湛的工艺要求是得它的价格一直居高不下。 19 世纪后，可以换片的点唱式音乐盒出现在人群聚集的车站及酒吧，但其价格仍然为一般老百姓难以承受。直到留声机问世之前，音乐盒一直都是平民阶层难以企及的梦想。而今单片机以 它的廉价、体积小、可塑造性强、稳定性高的特性，而被广泛应用。 本设计所采用的设计就是主要以 AT89C512单片机芯片的电路为
10、基础，外部加上了适应的放音设备，以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。用户可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软，硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值，为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。 - 2 - 2 总体方案 2.1 设计 要求 课题要求设计一个电子音乐盒播放器，其具体要求如下： 1、利用 I/O 口产生方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲。 2、采用七段数码管显示当前播放的歌曲序号，可播放的歌曲不小于 6 首。 3、可通
11、过功能键暂停，播放，下一曲。 2.2 电子音乐的实现方案论证 音乐盒的实现有很多种方案，包括 FPGA3方案，单片机方案 ,数字电路实现方案，单片机方案。如果采用 FPGA 方案，具有相当复杂的布线结构和逻辑实现，编程数据信息在系统断电时会丢失，安全性也不是很好，相对而言，它比较适合应用于触发器比较丰富的结构。 其 硬件电路图 如 图 2-1所示。 图 2-1 FPGA 音乐盒硬件电路图 该振荡器提供一个固定的频率至 FPGA。该 FPGA 划分为固定频率来驱动的IO。的 IO连接到扬声器通过 1k 电阻。通过改变 IO 的频率时， FPGA 产生不同的声音 4。 采用 数字电子 方式设计的
12、音乐门铃基本框图如图 2-2 所示 - 3 - 图 2-2 数字电子音乐门铃框图 若使用 数字电路完成，所设计的电路就会相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依 赖于数字电路的各种功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。 本课题设计是基于单片机控制的数字音乐盒的设计，由单片机 AT89C51 芯片和七段数码管为核心，辅以必要的电路构成的。包括时钟电路，复位电路，音乐驱动电路。其功能的实现主要通过软件编程来完成件电路的复杂性，成本也有所降低。 2.3 设计构架 课题 采用 AT89C51 作为主控制器 ，辅以 蜂鸣器放大电路、显示电 路、按键电路、闪烁电路。 当键盘有键
13、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，并驱动 七段数码管 显示歌曲号。 此系统中，按键电路模块属于输入设备，用以写入数据，系统通过按键设备将指令输入到系统中。然后通过 AT89C51 进行识别，处理并通过输出模块，即显示模块，音乐播放模块写出数据。 按键 输入模块 比 较 模 块 扬声器 扫描 电路 数码管 计时 模块 声响 模块 - 4 - 3 硬件设计 3.1 单片机控制体统原理 为了简化电路、降低成本、提高可靠性，本系统采用 AT89C51 作为主控制器，它是一款与 MCS51 完全兼容且内部自带有 4KB 的 Flash 存
14、储器及 256KB RAM单元的芯片，因此可以不需另外扩展 EEPROM 及静态 RAM 就可以实现所需功能。除了主控器之外，还有蜂鸣器放大电路、显示电路、歌曲选择电路、闪烁电路。 单片机控制系统原理图见图 3-1。 图 3-1 单片机控制系统原理框图 电子音乐盒主要是由开关按键传来的信息并通过判断其值，按照其值启动主控模块的计数器 T0，主控模块产生一定的脉冲启动蜂鸣器放大电路，放出歌曲；同时启动定时器 T1,通过显示电路显示其歌曲号；并且蜂鸣器放大电路通过主控模块的控制来控制闪烁电路 5。 总控制电路图的 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
15、器，放出乐曲。同时启动定时器 T1，显示歌曲号。 开关按键 主控单元 AT89C51 歌曲选择电 路 显示电路 蜂鸣器放大电路 闪烁电路 - 5 - （ 1） 硬件电路中用 0INT 、 1INT 分别接 S1、 S2 作为上、下一曲的功能键 （ 2） 用 P1.0-P1.6 控制七段数码管的七段 a,b,c,d,e,f,g。 （ 3） 用 P2.0 口控制喇叭和三色发光二极管。三色发光二极管伴随着音乐节奏的高低而闪烁。 （ 4） 电路为 12MHZ 晶振频率工作，起振电路中 C1,C2 均 为 20pf。 3.2 单片机主系统电路 单片机作为 整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，
16、又是数据处理器。它由单片机、 时钟电路 、 复位电路 等组成。 为了简化电路、降低成本、提高可靠性，本系统采用 AT89C51 作为主控制器，它是一款与 MCS51 完全兼容且内部自带有 4KB 的 Flash 存储器及 256KB RAM 单元的芯片，因此可以不需另外扩展 EEPROM 及静态 RAM 就可以实现所需功能 6。 主系统图见图 3-2。 图 3-2 单片机主系统电路图 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 515P
17、3. 616P 3. 717R E S E T9A L E / P30P S E N29EA31GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P 0. 032P 0. 033P 0. 034P 0. 035P 0. 036P 0. 037P 0. 038P 0. 039X119X218AT89C51U1D S 83 C 5 20 - E C L ( 4 4 )+ C11 0u fR 1 61kR 1 21 0kV C CS4S W - P BC22 0p fC32 0p fY1C R Y S T A L
