《片机数字音乐盒课程设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《片机数字音乐盒课程设计报告（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程设计报告题 目： 数字音乐盒学 生： 指导老师： 系 别： 专 业： 班 级： 学 号： 2014年9月目录一、绪论31.1课题背景31.2国内外研究现状及发展趋势3二、数字音乐盒的总体设计42.1设计基本要求42.2总体设计42.3方案论证与比较52.4本章小结6三、硬件设计63.1硬件设计原则63.2LCD显示部分硬件73.3按键部分硬件143.4蜂鸣器驱动153.5PCB设计16四、软件设计174.1开发环境174.2软件设计18五、系统展示和测试255.1程序：见附录255.2下载程序255.3调试26六、总结286.1系统总结286.2不足和展望296.3个人心得29附录一：程序
2、：29附录二、电路原理图38附录三、数据分配38参考文献38一、绪论传统的音乐盒多是机械音乐盒，其工作原理是通过齿轮带动一个带有铁 钉的铁桶转动,铁桶上的铁钉撞击铁片制成的琴键，从而发出声音。但是，机械式的音乐盒体积比较大，比较笨重，且发音单调。水、灰尘等外在因素，容易使内部金属发音条变形，从而造成发音跑调。另外，机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必须放平不能动摇，而且价格昂贵，不能实现大批量生产。基于单片机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧，音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池，制作工艺简单，可进行批量生产，所以价格便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒，控制
3、功能强大，可根据需要选歌，使用方便。所放歌曲的节奏可以根据需要进行设置，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，增设放歌时间、序号显示灯功能，使音乐盒的功能更加丰富1.1课题背景音乐盒的起源，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”。 1598年，意大利籍耶稣会士利玛窦第一次来到北京，随行礼物中就有八音琴一台。这是有史书记载的最早进入中国的八音琴。经过各种的发明创造，1780年前后，拉匀芳的瑞士人从人偶自动钟的原理获得启示，发明了一种令人赞叹的机制机械鸟鸣钟。 1796年，日内瓦钟匠的发明，给
4、机械音乐盒带来了革命性的改变，使音乐盒的体积缩小达到极限，而在接下来的世纪得以成功的发展。1870年，德国的发明家首创了盘式音乐盒。 17世纪初，音乐盒的工业成为瑞士超过制表和缝制蕾丝业的第一大产业，这使得位于瑞士侏罗山边的小镇闻名于世。1.2国内外研究现状及发展趋势1992年，中国第一台具有自主知识产权的八音琴在中国宁波韵升的诞生，标志着中国，全方位地参与全球音乐盒这块巨 大蛋糕的市场竞争，经过十多年的努力，韵升 对八音琴的制造技术进行了更多的技术更新， 取得了多个国家和地区50余项发明专利。这使 得音乐盒无论在音质，音量，谱曲，和外观设计等方面都有了更大的改进。目前，韵升八音琴已占据全球八
5、音琴市场份额的1/4，仅次于 日本Sankyo，位居全球第二位。 音乐盒300多年的产品发展，同时也是人类文明300多年发 展的历史鉴证。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，它也成了时代的一面镜子。二、数字音乐盒的总体设计2.1设计基本要求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，从而演奏乐曲(最少3首音乐，每首不少于30s)。2，采用LCD显示信息。 1)开机时有英文欢迎提示字符，播放时显示歌曲序号(或名称)。 2)可通过功能键选择乐曲，暂停，播放。可以通过数字键选择相应的歌曲。3）具有循环播放歌曲的功能4）显示乐曲播放时间或剩余时间。
6、2.2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stc89c52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/Fr N：记数值 Fi：
7、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： T65536N65536Fi2Fr 例如：设K65536，F1000000Fi1MHZ，求低音D0（523HZ），高音的D0（1046HZ）的记数值。 T65536N65536Fi2Fr6553610000002Fr65536500000Fr 低音D0的T6553650000026263627 中音D0的T6553650000052364580 低音D0的T655365000001047650594. 本设计中用到了AT89C51单片机，4个独立键盘，蜂鸣器，162LCD。当按键有键按下时，判断键值，启动计数
8、器T0,产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出音乐。同时启动定时器T1,显示乐曲播放的时间，并驱动LCD,显示歌曲及播放时间，也可在LED显示歌曲号。1,硬件电路中用P1.0P1.7控制按键，其中P1.0P1.3扫描行，P1.4P1.7扫描列。2,用P2.5P2.7作为LCD的R/W， RS,E的控制信号。用P0.0P0.7作为LCD的D0D7的控制信号。3、P3.2驱动蜂鸣器2.3方案论证与比较2.3.1编程方案的选择方案一：整体法编程采用的是整体编程的方式对总控制程序进行编程，这样会使程序精简，内存占用的空间少，但是他的逻辑能力要强，而且设计难度较大。方案二：模块化编程采用模块化的思想，针对
9、各项功能的构建子模块进行编程，通过各个模块独立编程，逐个添加，逐个调试，最后结合完成整体功能，模块化编程具有编程逻辑简单，但程序代码不够精简，简单，占用的空间比较大等的特点。综上所述：对于初学者的我们采用方案二比较好，这样有利于初学者更好的编程，不容易混乱，把程序分成许多子模块进行完成。2.3.2键盘消抖方案的选择方案一：滚动滤波法进行消抖滚动滤波法是一种利用软件的方法进行消抖，由于主流程的循环时间为10MS，已经从一定的程度上消除抖动，此为定节拍读，让抖动减小，接着用表决法存四个状态，当前后四个状态都一样才确定为有键按下。方案二：利用软件延时消抖由于键盘存在抖动现象，这一消除抖动的方法是运用
10、扫描的时候延时跳过键盘抖动时间的原理，这种方法，在子模块的时间大约要一个主流程所运用的时间，但是由于工业上处理一个扫描周期要小于10ms方案三：利用硬件消抖动这种方法可以分为电容滤波和RS出发消除抖动，RS具有准时的有效的消抖效果，能严格的保证每一次按键按下只有一次发生触动，是一种比较好的消抖动的方法。综上三种法案：因为此次课程设计主要是学习汇编语言并且考虑到程序的时实性以及硬件的成本，设计思路是在取音调，节拍中检测是否按键按下，因处理音调时间很短不到1ms，所以采用延时消斗的方法 2.4本章小结本次设计方案的选取，知道很多方面的不足，知道的歌曲是如何通过凤鸣器发出我们所期望的音符，是通过对蜂
11、鸣器的切换电压使其振荡，产生频率，通过控制蜂鸣器产生的频率让它发声。通过查找资料知道了蜂鸣器是有极性的，后面自己做板时应该稍加注意。知道了LCD的工作原理，它有三个控制端口，我8位数据口与单片机进行信息交流，了解了1602LCD的结构，还有就是知道了一些常用的消斗方法，还有一些音乐方面的知识三、硬件设计3.1硬件设计原则 本次课程设计的数字音乐盒的设计硬件电路主要由独立键盘输入部分，LCD灯显示部分，蜂鸣器部分，复位电路部分，振荡电路部分和电源部分构成单片机LCD显示部分蜂鸣器驱动部分振荡部分和复位部分按键部分电源部分 3.2LCD显示部分硬件3.2.1硬件框图单片机LCD显示部分按键部分电源
12、部分3.2.2LCD电路设计用P2.5P2.7作为LCD的R/W， RS,E的控制信号。用P0.0P0.7作为LCD的D0D7的控制信号。通过按键的控制选择相应的操作，按下1-3键播放1-3首歌，按下暂停/播放键歌曲暂停，再按下暂停/播放键歌曲恢复播放。可通过数字键选择相应的歌曲。按键采用的是独立按键。P1.0-P1.3接按键s1-4的一端，按键另一端接地，当按下时，按键被拉成低电平，从而进行相应的操作。3.2.2.1 1602LCD器件1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，
13、两者尺寸差别如下图10-54所示：图10-54 1602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数：显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BL
14、K背光源负极表10-13：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。10823 1602LC
