单片机电子音乐和设计

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1、电子音乐盒毕业论文学院：河北机电职业技术学院 系别：计算机信息工程系 专业：应用电子专业 0801 姓名：刘永 指导老师：王晗【摘要】：单片机的易用性与多功能性使它广泛应用于各种微控制系统。本文介 绍了一种基于单片机的电子音乐盒的设计，它是以STC89C52RC单片机为控制 核心，辅以一些外围器件，采用汇编语言编写程序，实现音乐播放功能。并在 音乐盒基础上利用单片机闲置P1 口拓展了数码管显示功能。整个系统电路结构 简单，可靠性能高，测试结果满足设计要求。本文着重介绍了该系统的设计原 理，硬件设计方法与软件编程思路。关键字：单片机；音乐盒；数码管Abstract: SCM ease of us

2、e and versatility make it widely used in various micro-control system. This paper describes a microcontroller-based electronic music box design, it is STC89C52RC microcontroller for the control of the core, supplemented by a number of peripheral devices, the use of assembly language programming, pla

3、yback of music. And based on the use of the music box chip idle port P1 expands digital display. The whole system simple circuit structure, high reliability, the test results meet the design requirements. This article highlights the system design principles, hardware design and software programming

4、ideas.Keywords: single-chip digital music box基于单片机的电子音乐盒设计毕业论文目录绪论11单片机介绍 12STC89C52RC 单片机内部结构 23单片机音乐 4第 1 章设计要求及理论基础51.1设计要求 51.2音乐知识 51.3单片机产生音频脉冲原理 51.4单片机实现音乐的节拍 6第 2 章硬件外围电路82.1选择按键输入电路 82.2音频发生器 8第 3 章软件设计93.1设计原理图 93.2各部分程序流程图 103.3所需要的软件 123.3.1 PROTEUS 软件简介123.3.2 KEIL 简介133.4相关程序代码 13设计总结

5、171 设计过程中遇到的问题及解决方法 172 设计体会 17参考文献18致谢19基于单片机的电子音乐盒设计毕业论文绪论1 单片机介绍单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中 央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等 功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路)集 成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机也被称为微控制器(MicrocontrollerUnit),常用英文字母的缩写MCU表示单片 机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专

6、用处理器发展而来。最早 的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集 成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的 处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能 不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了 MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单 片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机， 但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技 术得

7、到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机 迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了 飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前，高端的 32 位单片机主频已经超过 300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端 的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌 入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单 片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。由于单片机具有控制

8、功能强，体积小，成本低，功耗小等一系列的特点，使它在工业控 制，智能仪器，节能技术改造，通信系统，信号处理及家用电器产品中都得到广泛的应用， 随着数字技术的发展及单片机在电子系统中的广泛应用，在很大程度上改变了传统的设计方 法。以往采用模拟电路，数字电路实现的电路系统，大部分功能单元都可以通过对单片机硬 件功能的扩展及专用程序的开发来实现系统提出的要求，这意味着许多电路设计问题将转化 为程序设计问题。这种用模拟技术，数字技术的综合设计系统，用软件取代硬件实现和提供 系统系能的新的设计思想体系，一般称之为微控制技术。在微控制系统的设计中，系统设计 和软件设计起着关键性的作用。2 STC89C52

9、RC单片机内部结构AT89C2051 单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集 成电路芯片上，除模拟比较器外其内部结构与8051 内部结构基本一致。如果按功能划分，它 由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行 I/O 口、串行口、定时 器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构 依旧是 CPU 加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器 的集中控制方式。其内部结构框图见图。1）微处理器该单片机中有一个 8 位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和 控制器两大部分。

10、2）数据存储器片内为 128 个字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存 和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。3）程序存储器片内只读存储器有 64k 字节。4）中断系统具有 6 个中断源，2级中断优先权。5）定时/计数器片内有 2 个 16 位的定时器/计数器， 具有四种工作方式。6）串行口1 个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行 I/O 口，甚 至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。7）P1 口、P3 口为 2 个并行 8 位 I/O 口，15 根可编程 I/O 引线。8）特殊功能寄存器共有 19 个，用于对片

11、内的个功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存 器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。由上可见，STC89C52RC单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。PTOBFIjW ADDfiESS HEHI3TERRAM ADOFL*RAMsndREGISTERkBREGISTERADG1LsrTMP2THIP1*euiTEfiPORT t DRIVERJSi-P1.Di-P1.7TIMING AMD CONTROLAhtALOGVINTERRUPT. STRiAL FOWT. AND TIMER BLOCKShJ-H FOFIT 3DniVEF%SHunn nwP3.

12、0 - F35F3.7FCihlCREWEhirEK图STC89C52RC 单片机内部结构框图3 单片机音乐电子音乐已广泛地应用于社会生活的各个领域。其类型从音乐卡片到 CD、MP3 等多种多 样，制作原理也各不相同。声音是通过振动产生的。单片机对某一 I/O 引脚以一定的频率循 环置 1 和清 0，这一引脚便产生一定频率的方波，该方波作用于蜂鸣器便产生一定频率的声 音。若改变输出方波的频率，产生的声音也就改变了。通过控制输出方波的时间长短,声音的 长短也就得到控制。因此，根据乐谱，单片机就可产生电子音乐。音乐中最关键的两个要素 是音符和节拍。单片机控制的音乐发生器系统由硬件电路和软件两部分构

13、成。利用单片机控 制的电子音乐发生器软硬件上具有独特的优点，系统的开发周期短，成本低，电路制作容易。 更换歌曲时，硬件电路无需作任何修改，只需修改软件即可实现。软件编程时，可用51 系列 单片机的汇编语言或 C51 语言实现。同时还可根据个人的习好通过软件改变节拍的延时时间。第 1 章 设计要求及理论基础1.1 设计要求 以单片机为控制核心设计的音乐盒 用数码管显示歌曲号 有两个独立按键来控制歌曲的开始/停止和播放下一首 内部存至少三首歌曲1.2 音乐知识音乐分为两个要素，音符和节拍。只要控制好他们就能让单片机发出美妙的声音。本文 讲述的是以单片机中的计数器TO来控制输出频率，形成不同的音符。

14、利用软件延时来控制节 拍的。1.3 单片机产生音频脉冲原理音符频率例如：中音1 (DO)的频率=523Hz，周期T=l/f；定时/计数器0的定时时间为：T0=T/2 ；装入定时器0的计数初值THTL = 65536-956 = 64580。将64580装入TH0、TL0寄存器中，启动T0工作后，每计数956次时将产生溢出中断， 进入中断服务程序，每次对该引脚的输出值进行取反，就可得到中音DO(523Hz)的音符频 率。通过上述方法依次求出音符C调低音5高音的所有计数初值。例如：C调的低音DO 的 THTL=65536 500000/262=63627，高音 DO 的 THTL=65536 500000/1047=65058。为了编程记谱方便，对它们进行简单的音符编码，如表所示。在编程中，歌曲的音符用 音符编码记谱，然后根据音符编码查找对应的计数初值。音符编码记谱表音符音调、1234567C262294330350393441495D294330371393441495556E330371416441495556624F350393441467525589661G393441495525589661742A441495556589661742833B495