湖南铁路科技职业技术学院
单片机课程设计
题 目：基于单片机的数字音乐盒设
计
专 业：机电一体化 系 部：机械工程系 姓 名： 班 级：309-2班
湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书
基于单片机的数字音乐盒设计
任 务 书
一、任务
设计一款基于AT89C51单片机的数字音乐盒。
二、设计要求
（1）利用单片机的I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲。
（2）共有10首音乐，每首乐曲都由相应的按键控制，并有开关键、暂停键、上一曲及下一曲控制键；
（3）利用LCD液晶显示歌曲的序号、播放时间，开机时显示英文欢迎提示字符。
1
湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书
目 录
任 务 书 ...................................................... 1 目 录 ........................................................ 2 1 概述 ........................................................ 5 1.1单片机数字音乐盒有关介绍 ................................. 5 1.2 LED显示屏控制技术状况 .................................... 9 1.3 本设计任务 ............................................... 10 2总体方案论证与设计 .......................................... 12 2.1 单片机的选取 ............................................. 12 2.2 LED显示方式 ............................................. 13 2.3 LED驱动模块 ............................................. 13 2.4 系统总体结构框图 ......................................... 14 3 系统硬件设计 ............................................... 15 3.1 AT89C51 芯片功能和硬件连接 ............................... 15 3.2 LED显示器 ............................................... 18 3.3 键盘 ..................................................... 19 3.4 系统复位电路的设计 ....................................... 20 3.5 时钟电路模块 ............................................. 20 3.6 输出显示电路 ............................................. 21 3.7 音频输出部分 ............................................. 21 3.8 整体硬件电路 ............................................. 23 4系统软件设计 ................................................. 25 4.1 主模块的设计 ............................................. 25 4.2 外部中断源系统设计 ....................................... 26 4.3 基本显示模块设计 ......................................... 27 4.4 系统初始化程序 ........................................... 28
2
湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书
4.5音调、节拍以及编码的确定方法 ............................. 28 4.6程序流程图 ............................................... 33 4.7 文档顶端程序清单 ......................................... 35 5 调试结果 ................................................... 46 5.1 系统总电路图 ............................................. 46 5.2 运行结果及分析 ........................................... 46 总 结 ........................................................ 48 参考文献 ..................................................... 49
3
湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书
1 概述
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。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。
1.1单片机数字音乐盒有关介绍
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，该方波通过放大后作用于扬声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，增加电子音乐的趣味性。
4