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1、s乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪 器仪表设备。实现方法有许多种，在众多的实现方法中，以纯硬件完 成乐曲演奏，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具 更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今 的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万 门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特 性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的 事情。FPGA预装了很多己构造好的参数化库单元LPM器件。通过 EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。本文介绍在EDA幵发平台上利用
2、单片机及汇编语言设计音乐硬件演奏电路，并定制单片机存储音乐数据，以十首乐曲为例，将音乐数据存储到单片机，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改单片机所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。1目录t茼M4觀5音乐盒的发音原理62.1 播放音乐的原理62.2 音符频率的产生62.3 节拍频率的产生8硬件电路设计93.1 硬件电路93.2 整体硬件电路103.3 原理说明112.4 键盘按键11软件设计124.1 程序设计流程124.2 设计源程序代码12仿真及调试135.1 调试135.2 仿真135.3 程序调试中出现的问题及解决的
3、办法15设计小结及建议17雜18参考文献19附录一元器件清单20附录二部分源程序代码21基于AT89C51单片机的音乐盒的设计【摘要】：随着人类社会的发展，人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受。传统的音乐盒多是机械型的，体积笨重，发音单调，不能实现批量生产。本文设计的音乐盒是以单片机为核心元件的电子式音乐盒，体积小，重量轻，能演奏和旋音乐，功能多，使用方便，可以批景生产，具有一定的商业价值。【关键词】：音乐盒；单机；LCD4WT2-4进行设罝，根据存储容量的大小厂可能i的存储歌曲。另外，可以设计彩音乐盒放音时为了让音色稳定
4、，必 能实现大批量生产。 i子式音3时钟、复位音乐播放 传会转i 时间显示 梦佚片制月 盒体枳叱权人，叱*乂本重，且发 发音条变形，从而造成发音跑谓须放平不能动摇，而木3播放音乐g于单片乐差CZ2Z制刊 序号盒，：nd巾K）根据需耍、 灯外观效果，增设放歌时间、序号显示1-1音乐播放铁桶扬声器 彗乐 :尘等外在pq系;，符初ixnw金属式音 !池,棊于单 电路音乐所放歌tWtU N劳Kl需要功能，使音乐盒的功能更加丰富，如图选歌按键图|-1单八机音乐盒功能框图第2章音乐盒的发音原理2.1 播放音乐的原理发音原理：播放一段音乐需要的是两个元素，一个是音调，另一个是音符。首先 要了解对应的音调，音
5、调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关。对一 定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调 随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升。另外，音符的频率有所不同。基于上面的内容，这样就对发音的原理有了一些初步的了解。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，定吋中断，然后控制P3.7引脚的输出音乐。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
6、冲。2.2 音符频率的产生 音符及定时器初始值：例如：中音1 (do)的音频=523HZ，周期T=l/523s=1912定时器/计数器0的定时时间为：172=1912/2/ =956定时器956的计数值=定时时间/机器周期=956Wn W =956(时钟频率=12MHZ)装入TO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P3.0引脚的输出值进行取反，就可得到中音DCX523HZ)的音符音频。将51单片机内部定时器工作在计数器模式1下，改变计数初值TH0，TL0以产生不M的频率。下表2-1是C
7、调各咅符频率与计数初值T的对照表：音符频率(Hz) /初值(W)音符频率(Hz) /初值(仰)低1DO262/63627中1DO523/64580高1DO1042/65056低2RE294/63835中2RE589/64687髙2RE1245/65134低3M330/64021中3M661/64780高3M1318/65157低4FA350/64107中4FA700/64822闻4FA1397/65178低5SO393/64264中5SO786/64900高5SO1568/65217低6LA441/64402中6LA882/64969髙6LA1760/65252低7SI495/64526中7S
8、I990/65031高7SI1967/65282表2-1 C调各音符频率与计数初值T的对照表音符、音符编码及定时器初始值：为了产生音符，必须求出音符低音5高音5的计数初值。例如C调的低1DO 的 THTL=65536-50000/262=63627,中咅 DO 的 THTL=65536-500000/523=64580, 高音DO的THTL=65536-500000/1042=65056。为了方便写谱，对其进行简单的 编码，在编程时，根据音符编码查找对应的计数初值。比如说音乐是C调的，那么出现低音的5SO,直接将代码写为1;岀现低音6LA，直接写一个2的代码;出现低音7S1，直接写一个3代码。
9、表2-2音符编码表音符音符编码音符音符编码不发音0低5SO1低6LA2低7SI3中1D04中2RE5中3M6中4FA7中5SO8中6LA9中7SIA高1D0B高2REC高3MD高4FAE高5SOF高6LAG2.3 节拍频率的产生节拍的产生与编码：音乐中的节拍用延时时间产生。例如，1拍=0.4s, 1/4拍=O.ls,以此类推。假设 1/4拍执行一次延时程序，则1/2拍就执行两次延时程序，所以只要求出1/4拍的 延时时间，其余节拍就是它的倍数。为了方便，将节拍数也进行了编码，并且计算了乐谱节拍编程时的延时时间，如表2-3和表2-4所示。表2-3节拍数编码表按1/4拍为一个延时时叫的节拍编码与节
10、拍对应的表按1/8拍为一个延时时1川的节拍编码与节 拍对应的表节拍编码节拍节拍编码节拍节拍编码节拍节拍编码节拍11/466/411/866/822/488/422/888/833/4A10/433/8A10/844/4C12/444/8C12/855/4F15/455/8表2-4乐谱节拍编程时的时间延时表乐谱节拍1/4拍的延时时叫乐谱节拍1/8拍的延时时叫4/4125 ms4/462 ms3/4187 ms3/494 ms2/4250 ms2/4125 ms音符编码和节拍编码完成后，在编程时，每个音符占一个字节，高四位是音符编 码，低四位是节拍编码。C1I30pFX1CRYSTALl |U1C
11、2I30pFXTAL1PO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5DQTP0.6/AD6no IMU. / / AUzP2.0ZA8P2.1ZA9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEPAP2.4/A12 P9 q/A1P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.67P3.6/VVRr i./ro.Z/nU19189AT89C51第3章硬件电路设计3.1硬件电路本设计中用到了 AT89C5
12、1单片机，4*4键盘，蜂鸣器，16*2 LCD等硬件电路常 用元器件。3.1.1 时钟复位电路时钟电路由单片机XTAL1、XTAL2引脚外接晶振（12MHz）及起振电容Cl、C2 （均为30pf）组成。如图3-1所示：8图3-1 时钟复位电路按键输入电路按键输入电路由4*4矩阵键盘组成，P1 口作为输入控制按键，其中P1.0P1.3 扫描行，P1.4P1.7扫描列。输出显示电路用P2.0P2.2作为LCD的RS、R/W、E的控制信号；用P0.0P0.7作为LCD的DO D7的号。出，不:85sasasscor、a04U1丁 XTAL1PO O/ADOPO 1/AD1P0 2/AD2XTAL2P
13、0 3/AD3PO 4/AD4P0.5/AD5P0.6-AD6RSTKO.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.aA11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0ZRXDP1.1P3.1/1XDP12P3.2-IN roPI 3P3 alNTlPI.4P3.4/T0PI.5P3.5.T1PI 6P3GWRPI 7P3.7.RDJ8_22_AI89C5139383736353433XL个，RP1RESPACK-3R11kPNPLS1SPEAKER控制信 由于PO 作为输 应加上 电阻。 P3.7 制蜂鸣 输出显 电路如 3-2所图3-2输出显示电路3.2 整体硬件电路 5SS3SSSC4J：CMS cX；STAL18U1RP110KXo4-C=L.
