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1、 单片机课程设计基于STC89C52单片机音乐盒设计2021年5月 目 录1设计任务-12根本原理及总体方案框图- -1 2.1 硬件组成局部-12.2总体设计方案-1 3单元电路的设计和元件的选择-23.1 STC89C52单片机芯片-23.2晶振电路模块-43.3复位按键模块-63.4放大模块-83.5发声模块-94 总体原理图-106. 总结及心得体会-147 元件清单-148 参考文献-159 附录-基于STC89C52单片机音乐盒设计1设计任务(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，从而演乐曲。(2)可通过功能键选择乐曲，暂停，播放，上一曲，下一曲。2根本原
2、理及总体方案框图2.1 硬件组成局部单片机音乐播放器系统总体设计由五个局部构成：晶振电路模块、复位电路模块、ST89C52单片机、发声模块以及按键模块。其中五个模块连接在AT89C52单片机上构成一个完整的系统。如图2-1所示。放大模块ST89C52单片机 复位电路模块 发声模块晶振电路模块 按键模块 图2-1单片机音乐播放器系统原理图2.2总体设计方案音乐作为一种物理现象，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。乐音体系中各音级的名称叫做音名，被广泛采用的
3、是C D E F G A B do re mi fa so la si那么多用于歌唱，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。乐音中有几十个上下不同的音，但是最根本只有这七个音，其他高、低音名都是在这个根底上变化出来的。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,休止符表示暂停发音。一首音乐就是由
4、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。 音频脉冲和音乐节拍的实现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ST89C52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，那么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。表2-1 C调各音符频率与计数值T的对照表音符频
5、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#124565134#6LA#46664463高3M13186515
6、7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7SI196765283(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局部，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，那么1拍的时间为0.8s，依次类推，可以求出其余节拍的值，节拍的延时时间与音乐的曲调值有相对
7、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(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8051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T
8、L0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：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D0523HZ，高音的D01046HZ的记数值。T65536N65536Fi2Fr6553610000002Fr65536500000Fr低音D0的T6553650000
9、026263627中音D0的T6553650000052364580低音D0的T655365000001047650593单元电路的设计和元件的选择3.1 STC89C52单片机芯片概述STC89C52是一款低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，芯片采用Atmel 公司的高密度、非易失性存储器技术制造，兼容标准的MCS-51指令系统及8051引脚结构。STC89C52具有：8kB Flash，256字节RAM，32 位双向I/O 口线，看门狗WDT定时器，2个数据指针，2个16位可编程定时器/计数器，1个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内时钟振荡器。另外，STC89C52可降至0Hz 静态
10、逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断系统继续工作。掉电保护模式下冻结振荡器但保存RAM中的数据，单片机局部停止工作，直到下一个中断或硬件复位为止。STC89C52的工作电压是4.55.5V，时钟频率可以在033MHz范围内选择，采用PDIP、TQFP和PLCC三种封装形式。实习采用较易焊接的PDIP封装形式，封装引脚分布和外形见图(1)。外形的封装尺寸物理参数见表13-1STC89C52的PDIP-40封装表1 AT89S52 PDIP封装尺寸mm符号最小值最大值符号最小值最大值A-4.826B11.0411.651A10.3
11、81-L3.0483.556D52.07052.578C0.2030.381E15.24015.875eB15.49417.526E113.46213.970e2.540典型值B0.3560.559引脚介绍采用PDIP封装的STC89C52有40个引脚，下面就对各个引脚的功能进行详细介绍。VCC：电源GND：地P0.0P0.7：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1时，引脚端用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口也用来接收指令字节
12、；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1.0P1.7：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚端由于内部电阻的原因，将输出电流IIL。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入P1.0/T2和时器/计数器2的触发输入P1.1/T2EX，具体如表3所示。在Flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表3 P1 口引脚端第二功能引脚端第二功能P1.0T2定时器/计数器T2的外部计数输入，时钟输出P1.1T2EX定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制P1.5MOSI在系统编程用P1.6MISO在系统编程用P1.7SCK在系统编程用P2.0P2.7：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑
