单片机的音乐盒研究与设计正文

1.2发展与现状及市场价格 (2)

二.设计方案论证 (3)

三音乐盒的发音原理 (4)

四硬件电路设计 (5)

4.1.1.......................................................................................................................... 管脚说明 5

4.2时钟复位电路 (6)

4.2.1.......................................................................................................................... 时钟电路 6

4.2.2.......................................................................................................................... 复位电路7

4.3按键输入电路 (7)

4.4输出显示电路 (8)

4.5整体硬件电路 (9)

4.6原理说明 (10)

4.7选歌按键的设计 (10)

五软件设计 (10)

5.1主程序的设计 (10)

5.2子程序的设计 (11)

总结 (12)

致谢 (12)

参考文献 (12)

附录 (14)

附录一元器件清单 (14)

绪论

1.1 课题意义

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。

本文设计的音乐盒，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。所放歌曲的节奏可以根据需要进行设置，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，增设放歌时间、序号显示灯功能，使音乐盒的功能更加丰富。

在本设计中，首先提出了发音盒的整体设计方案；然后对音乐盒所播放的音乐进行了程序设计；其次设计了音频驱动电路，以驱动播放扬声器；最后设计了直流稳压电源，用于为单片机和音频部分、显示部分提供稳定的+5V 电压。

1.2发展与现状及市场价格

音乐盒悠扬的乐声，经常勾起人们对美好往事的回忆，甚至魂牵梦萦，坠入时光岁月的追忆中。300 多年来席卷全球市场的机械音乐盒的最大魅力，也许就在于它能将抽象的音乐，凝固成具象的艺术品。音乐盒机械音乐盒的发展史，可追溯至14 世纪初期，所发明挂在教堂钟楼上的排钟,这种用发条装置来演奏的乐器，能发出清脆如水晶般的乐声，一度风靡荷兰，比利时和法国北部。1811 年以来，瑞士曾经是这项技艺的中心，它和瑞士钟表工业一样，两者相辅相成，一段时间名领风骚，称霸全球。二战以后，美国的大兵将精致的音乐盒带至日本，给这个正处在战争之后，阵痛呻吟中的民族以很大的抚慰，日本的技术人员借鉴了瑞士的制造技术，并作了进一步的更新，使得音乐盒的造价在当时降低了很多，并提高了产量，打败了位于瑞士侏罗山区的众多厂商，并且逐渐形成以瑞士的Regue 和日本的Sankyo ，称霸全球音乐盒市场二足鼎立的格局。调查显示，目前音乐盒市场上的主要品牌包括：巧匠屋、伊泰莲娜、尚礼、WSA 精品、清凉音、雷曼士、

sunly 、瑞士REUGE 、日本Sankyo 和国内第一家专业品牌音乐盒缔造者—清凉音。而主要采用的机芯上大致有：日本SANKYO 机芯、韵升机芯、Regue 机芯还有纸带谱曲式的等等。现在全球音乐盒市场占据较大份额的是瑞士的Regue 和日本的Sankyo，形成了

两分天下的格局，其余品牌占据了剩余的较少的市场份额。音乐盒市场随着近年来送礼热潮的兴起

也逐渐发现，奢华昂贵的音乐盒市场也逐渐壮大，一些城市也开了音乐盒专卖的店铺，主要经营的

是做工较精细的音乐盒，这样的店铺一般还较少存在，可见高档音乐盒市场正在处于发展阶段。随

着人们对商品要求的更高，奢华精美的音乐盒市场也会出现一些经济发达的城市。通过在淘宝网等

电子商务网站的了解，目前市场上销售的音乐盒，价格较低价格主要分布在10-200 之间，多数水晶球音乐盒价格都在50 元人民币左右。品牌多以韵升等国产品牌为主，

制作较为低端，做工属于中等水品，机芯多使用日本sankyo 机芯。旋转木马系列的音乐盒，根据大小和马的多少几个会有所区别，一个160*160*247（长/宽/高）四飞马音乐盒大概在500 元人

民币左右，而120*120*205（长/宽/高）三飞马音乐盒大概在150 元人民币左右。根据做工和品牌知名度不同，价格也会有所区分。进日本、瑞士、德国品牌的旋转木马音乐盒，根据大小和奢

华程度，价格也有所差异，美国Mr. Christmas 游乐场八音盒，尺寸:长25* 宽25*高30cm，价格一般是1200 元人民币左右。台湾WSA 精品，韵升机芯的大号玫瑰花纹四马自动升降豪华型

变光旋转木马八音盒也在1200 多人民币的价位。

二.设计方案论证

方案一：用四个按键控制音乐的播放。3 个按键选择3 首不同的音乐播放，另一个按键控制音乐的停止。按下播放键，用一点简单的控制之后，才开始播放音乐。比如，用定时器控制，亮灯倒

计时10 秒然后触发音乐播放。

方案二：用4*4 小键盘来实现音乐的选择播放，1～A 按键控制播放10首音乐，C～F 按键

分别实现欢迎页面、上一首、下一首、停止播放。

方案三：为了充分利用实验板的功能，进一步扩充音乐盒的功能。设计用七段显示数码管LCD 显示播放时歌曲序号。设置三个键，一个按键控制开机、播放、暂停音乐，另外两个按键分别实现上

一首、下一首。

1）在方案1中，共用了4个按键，其中3 个按键控制播放3首音乐，另一个键控制音乐播放的停止。但是只能选择3 首音乐，不能显示是哪首歌局限性太强。

2）在方案3 中，共用了3 个按键，其中一个键用于控制开机、播放、暂停，另两个键用于上一首与下一首切换。使用数码管作为显示输出。功能过于单一，显示效果不佳。

考虑到设计要求和时间上的局限，本次课程设计使用了方案二。

本次设计是一个基于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、蜂鸣器以及显示电路组成。使用一个按键来控制开始，播放和暂停。利用两个按键分别切

换上一曲和下一曲来演奏出不同的乐曲，共三首音乐，蜂鸣器发出某个音调，与之相对应的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。