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1、目 录摘 要1第1章 绪论2第2章 音乐基础知识32.1 音乐基础32.2 音频脉冲和音乐节拍的实现32.2.1 音频脉冲的产生32.2.2 音乐节拍的产生5第3章 系统方案设计63.1设计任务63.2 设计目的63.3 设计过程63.4 设计思想63.4.1 方案设计与选择7第4章 硬件电路设计94.1 电路组成及工作原理94.1.2 工作原理94.2 AT89C52单片机介绍94.4 发声驱动电路124.5 显示电路124.6 控制电路13第5章 软件设计145.1程序设计145.2 程序流程图14第6章 系统调试156.1 常用调试工具156.1.1 Proteu仿真软件介绍156.1.
2、2 Keil编译环境介绍156.2 系统调试方法15结 论17致 谢18参考文献19附 录20附录1 程序清单20附录2 单片机音乐发生器电路原理图32I摘 要在电子技术日月更新、不断换代，计算机程序设计语言应用广泛，特别是单片机技术日趋发达的情况下，为了培养并增强设计自主性和动手能力强的人才，了解单片机强大的设计功能，我们进行了此次设计。为了实现一首音乐的播放，选择了用单片机来实现音乐的播放,因为它有很多优点,如:外部结构简单、实现起来比较方便等。对于单片机产生音乐,关键是控制频率的输出。我们知道,不同的声音对应不同的频率,产生有规律的频率输出就可以得到相应规律的声音。音乐中,有7个基本音符
3、:doremifasolasi，七个不同的音符对应着不同的频率。只要我们对照音符输出相对应的频率，就可以产生美妙的音乐了。在此次设计中主要采用单片机AT89C52和一个SOUNDER（喇叭）来实现音乐的播放,在单片机AT89C52的18号和19号引脚（外接晶振端子，分别是片内反相放大器输入端、片内反相放大器输出端）上外接振荡电路，以此来提供时钟频率（时钟频率为12MHz）；而P3口中的P2.0端口作为音频输出口；并同时利用P3口中P3.2、P3.3、P3.5端口来控制音乐选择上一曲、下一曲及音乐播放的开始或暂停；与此同时我们还在P1口端接一个八段数码管来显示当前所放歌曲的曲数。关键词：音乐发生
4、器；单片机音乐发生器；音乐播放器第1页第1章 绪论现在各种各样的音乐播放器呈现在我们面前，外观越来越精美，功能越来越多，体积越来越小，重量也越来越小、价格越来越便宜。同时，随着当代手机行业的快速发展，许多手机厂商为了能够吸引广大的客户受到消费者的青睐，致此他们开始研究在手机上实现音乐和视频的播放，因此现在的手机都能够轻松的播放音乐了。这样人们就更很容易携带，随时随地都可以听，以便来缓解人们的疲劳、压抑、愉快人们的心情等，甚至有时还可以借着音乐来抒发自己的感情，传达我们对朋友的祝福。因此，在不知不觉中它成为了人们生活的一样必需品，无论到哪里、无论什么时候都可以听到我们想听的音乐。根据现在各大学教
5、学计划的要求，并培养学生综合运用所学的专业知识和基本技能、培养学生分析问题、解决问题能力的教育过程。要求即将毕业的学生必须根据学院要求独立的做出一个毕业设计，而不同专业的学生有不同的设计题目。我们学院也不例外，由各个专业的老师出题（本专业范围内），再由学生（学生根据自身学习情况综合考虑）进行选择设计题目（同时也确定了该学生的毕业设计的指导老师），然后由独立的（可以向指导老师询问）完成。在本设计中要求用单片机实现音乐发生器，主要是利用我们常见的或是比较熟悉的单片机来实现音乐的播放。而本设计主要是利用单片机AT89C52（51系列单片机）来实现的，同是时也利用了共阴极的八段数码管及扬声器（喇叭），
6、共同来实现音乐的播放。本设计共分为六章，第1章是绪论，第2章是音乐基础知识，第3章是系统方案设计，第4章是硬件电路设计，第5章软件设计，第6章是系统调试。在实际中参照单片机相关资料，就可容易的利用单片机设计出一个音乐发生器。在设计过程中人们还可考虑用多种方法进行实现，这样不但很好的发挥了人们的创新精神，还提高了动手能力、综合分析能力及专业知识运用能力。第2章 音乐基础知识2.1 音乐基础音作为一种物理现象，是由于物体振动而产生的，振动产生的声波作用于人耳，听觉系统将神经冲动传达给大脑，进而产生听觉。人耳能听到的声音频率大约在1120000Hz，而音乐使用的音一般在274100Hz。乐音体系中各
7、音级的名称叫做音名，被广泛采用的是C D E F G A B （do re mi fa so la si则多用于歌唱，称为唱名）。乐音体系中音高关系的最小计量单位叫做半音，两个半音构成一个全音。乐音中有几十个高低不同的音，但是最基本只有这七个音，其他高、低音名都是在这个基础上变化出来的。乐谱表上用来表示正在进行的音的长短的符号，叫做音符。不同的音符代表不同的长度。音符有以下几种：全音符、二分音符、四分音符、八分音符、十六分音符、三十二分音符、六十四分音符。此外，还有附点音符，它就是指带附点的音符，所谓附点就是记在音符右边的小圆点，表示增加前面音符时值的一半。音持续的长短即时值,一般用拍数表示,
8、休止符表示暂停发音。一首音乐就是由许多不同的音符组成的，而每一个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以拍数对应的延时来构成不同的音乐。2.2 音频脉冲和音乐节拍的实现2.2.1 音频脉冲的产生音乐的产生需要不同频率的音频脉冲，对于单片机而言，可以利用它的定时/计数器产生这样的方波频率信号。在本设计中，单片机工作在12MHz时钟频率下，其时钟周期为1us，因此可以利用AT89C52的内部定时/计数器T0，使其工作模式为1，根据对应音符的不同频率求出计数器的初值T（即是TH0和TL0的值），则TH0=T/256，TL0=T%256。C调各音符频率与计数值T的对照如下表2-1所示
9、。表2-1 C调各音符频率与计数值T的对照表音符频率(Hz)简谱码(T)音符频率(Hz)简谱码(T)低1D026263628#4FA#74064860#1D0#27763731中5SO74864898低2RE29463835#5S0#83164934#2RE#31163928中6LA88064968低3M33064021#6LA#93264994低4FA34964103中7S198865030#4FA#37064185高1DO104665058低5SO39264260#DO#110965085#5S0#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#12456513
10、4#6LA#46664463高3M131865157低7S149464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#148065198#1D0#55464633高5SO156865217中2RE57864684#5SO#166165235#2RE#62264723高6LA176065252中3M65964777#6LA#186565268中4FA69864820高7SI1967652832.2.2 音乐节拍的产生节拍是指音乐持续的长短，是除音符之外音乐的另一关键组成部分，在单片机系统中可以通过延时来实现。如果1/4拍的延时设为0.2s，则1拍的时间为0.8s，依次类推，可以
11、求出其余节拍的值，节拍的延时时间与音乐的曲调值有相对应的关系，下面为不同曲调下的1/4和1/8节拍的时间设定，如下表2-2所示。表2-2 不同曲调下1/4和1/8节拍的延时表曲调值(1/8节拍)delay(ms)曲调值(1/4节拍)delay(ms)调4/462调4/4125调3/494调3/4187调2/4125调2/4250第3章 系统方案设计3.1设计任务设计一音乐发生器：（1）用单片机作为开发工具，至少能储存3首乐曲；（2）能按键选择乐曲序号，每按一次加1键乐曲序号加1，每按一次减1键乐曲序号减1；（3）用LED数码管显示正在播放的乐曲序号；（4）能进行仿真音乐发生器。3.2 设计目的
12、（1）培养学生怎样将综合的理论知识与实际相结合起来的能力（2）培养学生分析问题、解决问题的能力（3）锻炼学生独立、自学的能力及其动手能力3.3 设计过程在毕业设计题目选择后，我积极的查阅相关资料。经过分析、思考及其指导老师的悉心的指导，我最终设计出了三种方案，并对每一种方案进行分析与考虑及各个方案的比较，选择了第一种方案用AT89C52单片机、一个共阴极的八段数码管及扬声器来实现音乐的播放。确定好设计方案后，将整个设计分成了三个步骤：一是，设计的硬件电路图的绘制；二是，程序的设计；三是，硬件电路仿真与程序的编译、连接及运行。3.4 设计思想在此次设计中，我查阅了很多相关资料并经过分析、思考得到
13、了以下三种方案。它们分别是：用AT89C52单片机、一个共阴极的八段数码管及扬声器实现音乐发生器，用单片机AT89C51、LM386(音频功放)和扬声器实现音乐发生器，用单片机AT89C52和扬声器实现音乐发生器，但经过我自己的分析总结，最后选择了第一种方案。3.4.1 方案设计与选择 方案一 用单片机AT89C52实现音乐发生器主要运用AT89C52单片机和一个扬声器两个器件组成。在AT89C51单片机外部端子上接晶振电路，单片机的工作时钟为12MHz，将P3口的P3.7引脚作为音频输出口直接送给喇叭，再通过程序设计的来计算出将要播放的歌曲的长度，然后在计算出从该首歌中所取出来的音符的长度，
14、在将该音符通过一系列的控制后实现了该音符的播放，在利用延时来实现该音符播放的长度，在该音符播放完后接着取下一个音符，就这样反复的取出下一个音符，从而实现了乐曲的播放。该方案具体的、详细的电路图设计如图3-1所示。图3-1 方案三的电路图方案二 用单片机AT89C51和LM386(音频功放)实现音乐发生器主要运用AT89C51单片机、音频功放芯片（LM386）和扬声器三部分组成。此方案中电路原理图也是由两部分组成：一是ATMEL公司的AT89C51单片机外接晶振电路（单片机的工作时钟12MHz）及复位电路来实现的；二是美国国家半导体公司的音频功率放大器（LM386）电路。将单片机AT89C51的
15、P0.0作为音频脉冲输出脚，输入到由LM386组成的音频功放电路中，经过处LM386处理后，从LM386的输出引脚,经过补偿网络（与扬声器相并）主要是为了防止高频自激和过压现象，再输入到扬声器中，这样单片机发出的不同频率的音频信号就可以通过扬声器发出我们所想要的乐曲。该设计方案的硬件电路图的设计如下所示，如图3-2所示。图3-2 方案二的电路图方案三 用AT89C52单片机、八段数码管及扬声器来实现音乐发生器主要运用单片机AT89C52、一个共阴极的八段数管及扬声器三部分组成。它的主要思想就是将定时器0用于定时，作音符发生器用；定时器1用计数，这里用作中断；同时将所要播放的歌曲存放在指定的地址单元
