音乐盒设计

机电学院单片机课程设计

任务书

设计名称：音乐盒的设计

学生姓名：*** 指导教师：*****

起止时间：自*** 年* 月* 日起至*** 年*月* 日止

一、课程设计目的

利用AT89C51系列单片机，实现两首歌曲的依次、循环播放，并在播放歌曲的同时，与之对应的LED灯亮起，形成三种绚丽的灯光效果，制作成一个简单的音乐盒。

二、课程设计任务和基本要求

设计任务：

1.运用AT89C51系列单片机的技术原理，通过硬件电路制作以

及软件编译，设计制作出一个多功能音乐盒；

2.运用2N2905三极管放大技术，对扬声器音频信号进行放大，

实现音乐播放功能；

3.8个LED灯对应音乐的不同音阶，实现伴随音乐播放，发出

不同的花样效果的功能。

基本要求：

1. 能够实现设计任务的基本功能；

2. 至少设计两种音乐的播放和三种灯光效果的制作；

3. 能够完成音乐盒实物的焊接；

4. 完成设计后独立撰写3000字左右的设计报告。

目录

摘要 (1)

关键字 (1)

1 概述 (2)

1.1设计意义 (2)

1.2设计方案 (2)

1.3设计内容 (2)

2 硬件设计 (3)

2.1音乐盒的结构框图 (3)

2.2单片机模块 (3)

2.2.1 AT89C51系列单片机介绍 (3)

2.2.2 最小系统 (4)

2.3扬声器模块 (4)

2.4LED显示模块 (5)

2.5按键模块 (5)

3 软件设计 (6)

3.1音乐盒的功能框图 (6)

3.2音调、节拍以及编码的确定方法 (6)

3.2.1 音调的确定 (6)

3.2.2 节拍的确定 (7)

3.2.3 编码 (8)

3.3软件程序设计 (9)

3.3.1 程序流程图 (9)

3.3.2 程序源代码 (10)

4 调试 (10)

4.1实验环境 (10)

4.1.1 PROTEUS软件简介 (10)

4.1.2 KEIL简介 (11)

4.2仿真调试 (11)

4.3花样灯3种效果 (12)

4.4实物调试 (13)

5 总结 (14)

参考文献 (15)

附录 (16)

附录1仿真电路图 (16)

附录2实物图 (16)

附录3元器件清单 (16)

附录4程序源代码及注释 (17)

基于单片机的音乐盒设计

摘要：本设计是一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒，依据单片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个多功能音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路、LED显示电路以及扬声器组成。使用两个按键控制音乐盒，一个用来切换歌曲，另一个用来切换8路LED的变化花样，本音乐盒共有两首歌曲，花样灯花样共计3种。播放歌曲时，扬声器发出某个音调，与之对应的LED亮起。本设计利用KEIL编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试，配合PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试，节约了设计时间。关键字：音乐盒；AT89C51单片机；KEIL；PROTEUS；音调

1 概述

本课程设计是以AT89C51芯片的电路为基础，外部加上放音设备，以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软、硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值，为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。

1.1 设计意义

音乐盒的起源，可追溯至中世纪欧洲文艺复兴时期。当时为使教会的钟塔报时，而将大小的钟表装上机械装置，被称为“可发出声音的组钟”。音乐盒有着300多年的发展历史，是人类文明发展的历史见证。

传统的音乐盒多是机械音乐盒，其工作原理是通过齿轮带动一个带有铁钉的铁桶转动,铁桶上的铁钉撞击铁片制成的琴键，从而发出声音。但是，机械式的音乐盒体积比较大，比较笨重，且发音单调。水、灰尘等外在因素，容易使内部金属发音条变形，从而造成发音跑调。另外，机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必须放平不能动摇，而且价格昂贵，不能实现大批量生产。

本课程设计的音乐盒，是基于单片机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧，音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池，制作工艺简单，可进行批量生产，所以价格便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒，控制功能强大，可根据需要选歌，使用方便。根据存储容量的大小，可以尽可能多的存储歌曲。另外，可以设计彩灯外观效果，使音乐盒的功能更加丰富。

1.2 设计方案

设计一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒，利用按键切换演奏出不同的乐曲。扬声器发出某个音调，与之相对应的LED亮起。使用两个按键，一个用来切换歌曲，另一个切换八路LED的变化花样。

1.3 设计内容

1）电路有两种工作模式：演奏音乐模式和花样灯模式。

演奏音乐模式：演奏完整的一首歌曲，八路LED随着音乐变化。

花样灯模式：八路LED变化出各种花样。

2）按下按键1进入LED花样灯模式，再按切换花样，共三种花样。

3）按下按键2进入演奏歌曲模式，再按切换歌曲，共两首歌。

2 硬件设计

本课程设计“简单的音乐盒”是以AT89C51单片机为核心，主要包括AT89C51单片机模块、按键输入模块、扬声器模块、LED 显示模块、电源模块五个模块，通过两个按键的输入，一方面来控制音乐的切换，音乐包括两首歌曲：挥着翅膀的女孩和寂寞沙洲冷；另一方面控制流水灯的变换，主要包括三种花样：（1）单灯流水（2）从两边向中间移动（3）从第一个亮到最后一个，中间不熄灭。主控单片机负责接收按键的输入，根据输入的按键信号，控制音乐播放曲目和音乐花样灯的显示样式，从而达到音乐的播放并伴随灯光闪烁的功能。

2.1 音乐盒的结构框图

单片机模块

按键输入

模块

扬声器模块

LED 显示模块

音乐盒的设计框图

图2-1 系统结构框图

2.2 单片机模块

2.2.1 AT89C51系列单片机介绍

AT89C51是一种带4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，其可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。其外形及引脚排列如图3.1所示，40只引脚功能可分为3类：电源及时钟引脚——Vcc 、Vss 、XTAL1、XTAL2；控制引脚——PSEN 、ALE/PROG 、EA/Vpp 、RST ；I/O 口引脚——P0、P1、P2与P3，为4个8位I/O 的外部引脚。它作为主控芯片，控制按键信号、歌曲播放信号等，并发出相应的命令。