51单片机音乐盒课程设计

。《单片机原理与应用》课程设计题目：单片机音乐播放器系别：计算机信息与技术系专业：计算机科学与技术班级：学号：学生姓名：指导教师：×××2015年06月目录1.项目分析................................................11.1概述............................................................11.2单片机音乐盒播放器的有关介绍....................................12.题目分析................................................21.软件分析.........................................................21.1软件的简介......................................................................................................................21.2具体软件过程..................................................................................................................42.硬件分析.........................................................43.方案设计与论证..........................................43.1单片机的选取....................................................43.2单片机控制电路的设计............................................54.硬件设计................................................74.1AT89C51芯片功能和硬件连接.....................................74.2芯片擦除........................................................74.3键盘............................................................74.3.1键盘输入的特点............................................................................................................74.3.2按键的确认....................................................................................................................74.4音频输出........................................................84.5整体硬件电路....................................................85.软件设计................................................95.1程序流程图.....................................................95.2音乐产生的方法..................................................95.3对乐谱表的转换.................................................116.软硬件调试.............................................126.1软件调试.......................................................126.2硬件调试.......................................................136.3软硬件调试中的问题.............................................136.3.1软件问题....................................................................................................................136.3.2硬件问题....................................................................................................................147.总结...................................................1511.项目分析1.1概述随着社会的发展和科技的进步，越来越多人性化的电子产品被用在人们日常生活之中，这其中都有单片机的身影，比如银行交易窗口的滚动字幕、灯牌还有各种彩灯的控制手机、计算机、机器人等各行各业之中。正如我们所知道的，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。并且水、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。但是与之相反，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，还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。1.2单片机音乐盒播放器的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蜂鸣器或者扬声器，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2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C语言实现。（本课题使用C语言）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。2.题目分析1.软件分析本次设计主要用到了三款软件，一款是用以对源代码进行C语言编程的KEIL软件，一款是谱曲软件，另一款则是用以对实物设计进行仿真的PROTEUS软件[4]。1.1软件的简介1.1.1编程软件KEIL的简介要进行单片机的开发设计，首先离不开的就是软件，而如果你使用C语言编程，那么KEIL几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。KEILC51是美国KEILSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。KEIL提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行KEIL软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由3仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。KEILC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。KEILC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。是一款非常不错的软件。1.1.2谱曲软件的介绍单片机音乐谱曲软件‘MusicEncode’可以将乐谱表转化为用于51单片机播放音乐时候需要的16进制代码。1.1.3仿真软件PROTEUS的简介有了编译软件，同样也少不了仿真软件PROTEUS，这是一款非常强大的仿真软件，有了它以后，我们就可以节省大量的精力和资源，仅仅通过电脑就能模拟我们想要的东西，直至满足我们自己的要求为止。PROTEUS软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。PROTEUS是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC(10、12、16、18、24、30、DsPIC33)、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、KEIL和MPLAB等多种编译器。在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件(.HEX)，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTEUS是单片机课堂4教学的先进助手。PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例如：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。1.2具体软件过程1.2.1使用‘谱曲软件’对音乐播放器程序中需要用到的音乐代码进行转换；1.2.2使用仿真软件‘proteus’进行仿真图的绘制；1.2.3使用keil软件进行代码的编写与调试。