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1、 摘 要： 随着人类社会的不断繁荣与发展，人们对自身生活品质的要求也变得越来越高，在听觉方面传统的音乐盒能带给人们的更多的只是美好的回忆，而由于单片机具有的体积小、成本低、运算快和功耗小等特点得到了人们越来越广泛的运用。本设计是一个基于STC89C52系列单片机的音乐盒，依据单片机技术及原理，通过硬件电路的制作以及软件编译，设计制作出一个插卡式音乐盒。该音乐盒主要是由按键电路、继电器电路、LCD显示电路以及扬声器组成。使用五个按键控制音乐盒，分别用来控制音乐盒的播放/暂停，复位，切换上一曲/下一曲，本音乐盒利用优盘共存有五首歌曲。本设计利用KEIL编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试，之后下载
2、进51单片机中使用。关键词：单片机 音乐盒 LCD Abstract With the continuous development of human society, peoples quality of life demands are increasingly high, the traditional music box in the auditory aspectto bring people more good memories, but due to the microcomputer has the advantages of small volume, low cost, l
3、ow power consumption and fast operation has been more and more extensive use. The design is based on the music box STC89C52 Series MCU, based on single chip microcomputer principle, the hardware circuit and software compilation, designed to produce aplug-in music box. The music box is composed of a
4、key circuit, a relay circuit,LCD display circuit and a loudspeaker. The use of four buttons control themusic boxes, music boxes were used to control the play / pause, switch on a /the next song, the music box using the USB coexist with five songs. The design of programming on the music box and debug
5、 source code using KEIL programming software, then download into 51 single chip processor.Keywords: SCM Music Box LCD 目 次目 次31 引言41.1 音乐盒的意义41.2 研究内容52.1系统总体框架图62.2音乐盒的设计原理62.3 单片机芯片概述73 硬件电路设计83.1 单片机最小系统原理图83.1.1 复位电路83.1.2 晶振电路93.1.3时钟电路93.2 LCD显示模块93.3 继电器模块113.3.1电磁继电器的工作原理和特性123.3.2 固态继电器的工作原理
6、和特性123.3.3 继电器主要产品技术参数123.4 按键模块133.5 其它134 软件设计144.1 软件总体流程图144.2播放/暂停子程序154.3 LCD显示模块软件设计174.3.1 LCD的初始化函数174.3.2 LCD与继电器的函数185 系统实现195.1 硬件调试205.1.1 按键控制的实现205.1.2 LCD显示215.1.3 其他21总 结22致谢23参考文献24附录A 元器件清单25附录B 源程序261 引言在进入21世纪后，单片机产品的发展正朝着高性能和多品种方向，并且发展趋势是进一步朝着CMOS化、小体积、低功耗、大容量、高性能、低价格以及外围的电路内装化
7、等几个方面去发展。单片机的应用的重要意义还是在于它是从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。过去必须要由模拟电路或者数字电路才可以实现的大部分的功能，现在已能完全可以用单片机通过软件的方法来实现了。这种由软件去代替硬件的控制技术也称之为微控制技术，这是传统控制技术的一次革命。单片机可以说渗透到了我们生活的各个方面，几乎难以找到哪个领域里没有单片机的踪迹。导弹中的导航装置，飞机里安装的各种仪表的控制，计算机里的网络通讯与数据传输方面，工业自动化过程中实时控制和数据处理方面，生活中被广泛使用的各种智能IC卡，民用的高档轿车的安全保障系统，摄像机、录像机、全自动洗衣机所涉及的控制方面，以及远
8、程控制的玩具、电子宠物等等，这些全都是离不开单片机的。而伴随着科学技术的不断进步和社会的持续发展，人类所接触的更种信息也在不断增加并且信息变得越来越复杂。面对着浩如烟海的繁杂信息，人们目前已经能利用计算机等工具快速、精准地对其进行快速处理，但要想将其处理完毕的信息及时、清晰地传递给其他人，还必须要寻找更加卓越的显示技术去实现它。而单片机技术与液晶显示技术的结合，恰恰使得信息的传输交流向着智能化可视化方向进行快速发展。1.1 音乐盒的意义音乐盒的起源，可以追溯到中世纪欧洲文艺复兴时期。当时为了使教会的钟塔报时，而将大小的钟表装上了机械装置，被称之为“可发出声音的组钟”。音乐盒已有着300多年的发
9、展历史，是人类文明发展的历史见证。传统的音乐盒大多是机械音乐盒，其工作的原理是通过齿轮来带动一个带有铁钉的铁桶转动,铁桶上的铁钉撞击用铁片制成的琴键，从而发出声音。但是，机械式的音乐盒体积较大，比较笨重，并且发音单调。水和灰尘等外在因素，容易使得内部金属发音条变形，从而会造成发音跑调。此外，机械音乐盒放音时为了能让音色稳定,必须要放平不能动摇，而且价格昂贵，不能够实现大批量生产。1.2 研究内容 利用STC89C52单片机，结合LCD显示模块、继电器驱动模块、音频解码电路 ，完成音乐盒的播放；具体设计实现的功能如下（1）通过按键控制多首音乐播放，并可通过按键选择一个开始，一个暂停，一个翻上首，
10、一个翻下首；（2）通过显示电路显示播放歌曲名或编号； 2 系统总体设计2.1系统总体框架图 音乐盒的系统结构是以STC89C52单片机位控制核心，加上5个按键、继电器、扬声器、LCD显示模块组成。单片机负责接收按键的输入，根据输入控制音乐播放曲目和LCD显示屏显示歌曲名以及扬声器发音。系统组成框图如图2.1所示。 扬声器 继电器 显示模块 音频解码 STC89C52 单片机 按键 图2-1 系统总体框架图 2.2音乐盒的设计原理 利用KEIL软件编音乐盒写程序，将编写好的程序下载进51单片机内，利用单片机控制LCD显示歌曲名，之后将所需要播放的歌曲放入U盘，利用由继电器控制音频解码电路来实现音
11、乐的播放，再通过按键实现上一首和下一首及暂停播放。2.3 单片机芯片概述STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4
12、个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。原理图如下 图 2-2 单片机引脚图3 硬件电路设计3.1 单片机最小系统原理图 图 3-1 单片机最小系统原理图3.1.1 复位电路 复位电路:由两个电容串联电阻构成,由图3.1并结合电容电压不能够突变的性质,可以
13、知道,当系统一上电时,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间是由电路中的RC值来决定的.典型的51单片机中当RST脚的高电平持续两个机器周期以上时就将复位,所以,适当的组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书中推荐C 取10u,R取8.2K.当然也还是有其他取法的,但原则就是要让RC的组合可以在RST脚上产生至少2个机械周期的高电平.至于如何具体得定量计算,可以参考实际电路分析相关书籍.a.复位操作复位是单片机里的初始化操作。其主要的功能是把PC初始化为0000H，使得单片机从0000H单元开始来执行程序。除了在进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行时出错或是操作错误使系统
14、处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需要按复位键重新启动。b.复位信号RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平时有效，其有效时间是应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若是使用频率为6MHz的晶振，则其复位信号持续时间要超过4us才能够完成复位操作。3.1.2 晶振电路晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为是可以准确的得到9600波特率和19200波特率,用在有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,来方便定时操作)单片机:一片STC89C52/S51或其他51系列兼容单片机3.1.3时钟电路 STC89C52内部有一个可用于构成振荡器的高增益反相放大器，而引脚RXD与TXD分别是这个放大器的输入端和输出端。时钟可由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路在RXD和TXD引脚上可外接定时元件，而内部振荡器就能产生自激振荡。定时元件通常是采用石英晶体及电容组成的并联谐振回路。晶体的振荡频率可以在1.212MHz之间选择，一般电容值在530pF之间选择，电容值的大小可以对频率起到微调的作用。3.2 LCD显示模块LCD原理图如下图图 3-2 LCD原理图 LCD(Liquid Cr
