八音盒设计毕业设计

目录摘要关键字第1章设计综述1.1单片机产生音调的基本原理 (5)1.2设计内容与目标 (7)第2章音乐播放器的功能与组成2.1音乐播放器的功能 (8)2.2音乐播放器的组成 (9)第3章系统总体设计与关键技术3.1系统总体设计 (10)3.1.1 音乐播放器的工作原理 (11)3.1.2 音阶对应频率计数初值的计算 (13)3.1.3 乐曲节拍的计算 (14)3.1.4 乐谱在程序中的编制 (15)3.2系统中应用的关键技术 (16)第4章音乐播放器的硬件设计4.1单片机最小系统 (17)4.1.1 单片机复位电路 (17)4.1.2 单片机晶振电路 (19)4.2 键盘接口电路的设计 (20)4.3LED显示接口电路的设计 (21)4.4 扬声器控制电路的设计 (22)4.5硬件原理图 (24)第5章音乐播放器的软件设计5.1主控软件的设计与流程图 (25)5.2定时中断服务子程序的设计与流程图 (31)5.3键盘控制模块的设计与流程图 (35)5.4演奏乐曲模块的设计与流程图 (37)第6章系统的实现与调试6.1硬件系统的焊接与调试 (35)6.2 软件调试 (37)6.2.1 测试LED显示模块 (37)6.2.2 测试键盘控制模块 (39)6.2.3 测试P3.0口输出 (40)6.3调试中遇到的问题及解决 (41)参考文献附录系统源程序摘要几千年来，各种乐器的发声无一不是依靠琴弦、簧片、哨片引起管柱振动而作为声源的。

随着现代电子工业技术的飞速发展，一种用新的声源来制造音响的新型乐器脱颖而出，这就是目前人们熟知的电子音乐播放器。

目前市场上的音乐播放器形形色色，例如大家所熟悉的M P3，随着电子技术的不断发展，音乐播放器的发展也会进一步发展。

目前单片机的应用渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能I C卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

本课题即是在这种背景下，对基于M C S－51单片机的音乐播放器的设计与实现进行了硬件及软件的设计，并给出了一套完整的解决方案，实现了单片机音乐播放器对音乐的演奏。

本文主要分为以下几个部分：第1章对本课题的主要研究内容、目的、开发环境进行概括。

第2章对音乐播放器的功能与组成进行了分析。

第3章深入分析了系统设计思路及整体结构，并对设计中应用的关键技术，如定时器的控制，键盘控制等进行了详细的论述。

第4章对系统硬件的组成及设计进行了介绍。

第5章将系统软件分为主控模块、定时中断模块、L E D显示模块、键盘控制模块及音乐播放模块，详细地对各模块的流程图及程序进行了叙述。

第6章论述了系统的焊接、调试过程。

第7章总结。

关键字：音乐播放器、AT89C52、LED毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日第1章设计综述1.1 单片机产生音调的基本原理音乐播放器是利用单片机产生乐曲音符，再把乐曲音符翻译成计算机音乐语言，用单片机进行信息处理，再通过蜂鸣器或喇叭放出音乐。

音乐的产生主要是通过单片机的I/O口输出高低不同的脉冲信号来控制蜂鸣器发音。

要想产生音频脉冲信号，需要算出某一音频的周期(1/频率)，然后将此周期除以2，即为半周期的时间。

利用单片机定时器计时这个半个周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O 口反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相，这样就能在此I/O口上得到此频率的脉冲。

通常，利用单片机的内部定时器0，工作在方式1下，改变计数初值TH0和TL0来产生不同频率。

对于音乐的节拍，每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍。

如果1拍为0.4S，1/4拍为0.1S，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。

假设1/4拍为1DELAY，那么1拍应为4DELAY，以此类推。

所以只要求得1/4拍的DELAY,其余的节拍就是它的倍数。

总而言之，一首乐曲是由音阶和节拍两大要素构成。

一首乐曲演奏的原理是：不同音阶分别对应不同的频率，发出不同的音调，而节拍则控制发出音调时间的长短；若将乐曲的音调连续发出，并使其按相应的节拍变化，即可演奏一首乐曲。

根据这一特点，我们采用单片机辅以相应的接口来设计音乐播放器。

1.2 设计内容与目标本设计以AT89C51单片机为核心。

通过对其定时器的设定来实现音乐的播放，通过对键盘的设置可以实现人机对话，借助键盘可以向计算机系统输入程序，置数、送操作命令、控制程序的执行走向等，并最终通过LED显示器显示出播放的乐曲。

重点研究内容有：·单片机最小系统的设计与实现·键盘电路的设计与控制·扬声器控制电路的设计与实现·LED显示器的驱动及显示·定时初值的计算·软件模块的设计与编写第2章音乐播放器的功能与组成2.1 音乐播放器的功能基于单片机的定时和控制装置在许多行业中有着广泛的应用，而音乐播放器是其应用之一。

在基于单片机的音乐播放器电路中，除了基本的单片机系统和外围电路外，还需要外部的控制和显示装置。

在本设计中，输入装置是按键开关，由于控制音乐播放器的运行模式，显示装置是LED七段数码管。

此次设计的音乐播放器要求具有以下功能：·音乐播放器按照从头到尾的顺序自动播放预先设定的1～4共4首乐曲，全部乐曲播放完毕则停止。

·音乐播放器按照从头到尾的顺序自动循环播放预先设定的全部乐曲。

·选定某一乐曲，随即输入选定乐曲的序列号(1～4)，即按下1～4数字键之一，音乐播放器对选定的某一乐曲开始循环播放。

·选定某一乐曲，随即输入选定乐曲的序列号(1～4)，即按下1～4数字键之一，音乐播放器就从选定的某一乐曲开始播放，按照顺序自动播放到最后一首乐曲，乐曲播放完毕则停止。

·当用户按下暂停键时，音乐播放器打断正在播放的某一乐曲，用户再次按下暂停键时，该乐曲继续播放。

·当用户按下复位键时，音乐播放器终止正在播放的某一乐曲。

2.2 音乐播放器的组成根据系统音乐播放器的功能要求，一个完整的音乐播放器电路相当于一个简单的单片机系统，该系统由按键开关、单片机、LED显示电路、扬声器控制电路4个方面构成。

·51单片机。

51单片机为整个系统的核心部分，是带动整个系统工作的重要部件。

·键盘输入。

键盘输入用来控制输入指令，发出指令至单片机，使单片机按照指令工作。

·扬声器。

扬声器作为输出部分按照键盘给单片机的指令发出乐曲。

·LED显示电路。

LED显示器也作为输出部分，按照键盘给单片机的指令，显示正在演奏的乐曲。

音乐播放器的系统组成框图如图2-1所示：图2-1 音乐播放器的系统组成框图第3章系统总体设计与关键技术3.1 系统总体设计根据系统的功能与组成，进行系统分析，系统除CPU核心部分外还需要与键盘连接以接收输入指令，连接LED显示器将要演奏的乐曲序号显示出来，通过连接扬声器使其发出音乐。

系统总体结构如图3-1所示。

图3-1 系统总体结构框图3.1.1 音乐播放器的工作原理音乐播放器可利用单片机的定时器构成电子振荡器来发声。

振荡器是电子乐曲播放器的声源，专门用来制造音响，也称信号发生器，其作用相当于常规乐器的琴弦、簧片、哨片。

振荡器在音乐播放器的应用中有两个特点，可产生声音的频率与不同波形的振荡。

通过对单片机的定时器设置不同的定时初值，可发出音乐的不同音阶，通过调整振荡波形与泛音的分布，可产生和变换各种音色。

在我们所设计的音乐播放器中，是通过单片机的定时器，产生不同频率的方波信号，而没有调整振荡波形，因此音乐播放器发出的声音，是矩形波产生的音响，纯粹的矩形波声音类似于单簧管的音色。

一首乐曲演奏的原理是：一首乐曲是由音阶和节拍两大要素构成，不同音阶分别对应不同的频率，发出不同的音调，而节拍则控制发出音调时间的长短；若将乐曲的音调连续发出，并使其按相应的节拍变化，即可演奏一首乐曲。

根据这一特点，我们采用单片机辅以相应的接口来设计音乐播放器。

3.1.2 音阶对应频率计数初值的计算单片机的振荡频率为f osc ＝12MHz ，通过定时器T0溢出后对P3.0口取反产生方波，故定时器溢出时间为1/2f 。

由：nosc n f f X ⨯=⨯-2112)2(16 ， 则定时初值为：16224osc n n f X f =- 以音阶“1”为例：f ＝523 Hz ，则T ＝1/f 定时初值：6161612102264580442424523osc n n f X FC H f ⨯=-=-==⨯ 用同一方法可求出其它音阶所对应的频率定时初值，将其制表放在程序中，通过查表向定时器T0装入所要求的定时初值，即可产生某一音阶所对应的频率的方波信号。

C 调的音阶及其频率、在单片机中的定时初值对应如下：音 名 C D E F G A B简谱音阶 1 2 3 4 5 6 7频率/ Hz 262 294 330 349 392 440 494定时初值 63628 63835 64021 64103 64260 64400 64524表中序号 1 2 3 4 5 67音名 C D E F G A B简谱音阶 1 2 3 4 5 6 7频率/ Hz 523 587 659 698 784 880 988定时初值(Hex) 64580 64684 64777 64820 64898 64968 65030表中序号 8 9 10 11 12 13 14音名 C D E F G A B简谱音阶 1 2 3 4 5 6 7频率/ Hz 1046 1175 1318 1397 1568 1760 1967定时初值(Hex) 65058 65110 65157 65178 65217 65252 65283表中序号 15 16 17 18 19 20 213.1.3 乐曲节拍的计算取乐曲节拍的长度为0.4s ，即1拍＝0.4s ，由定时器T1控制延时。