毕业设计论文：基于51单片机的音乐发生器设计

本文是应用MCS-51单片机原理和控制理论技术设计音乐发生器的硬件电路，并利用C语言进行软件开发和程序设计。通过控制单片机内部的定时器产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音调的音乐，再利用延迟控制发音时间的长短。把乐谱转化成相应的定时常数，从而达到从发音设备中演奏出悦耳动听的音乐的效果。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路以及蜂鸣器组成。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，蜂鸣器发出某个音调，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。本系统采用C语言进行软件设计。正文中首先简单描述系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图，论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程。其次阐述了程序的流程和实现过程。本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。关键词单片机；音乐；C语言；STC89C51；KEIL；PROTEUSAbstractInthispaper,ThemusicgeneratoranditshardwarecircuitisdesignedbyMCS-51single-chipmicrocomputerprincipleandcontroltheory,andtheSoftwaredevelopmentandprogrammingarebasedonClanguageprogramming.AccordingtocontroltheMCUinternaltimertoproducedifferentfrequencySquarewavetodrivethehornsoundsofdifferenttonesofmusic,thenusethedelaytocontrolthelengthoftime.ThemusicTransformationedintothetimingconstantscorrespondingsothatthesoundequipmentcanplayMelodiousmusic.Themusicboxismainlycomposedofkeypadcircuit,resetcircuit,clockcircuitandabuzzer.Twobuttonsareusedtocontrolthemusicbox,onetoswitchsongs,anotherisusedtoswitchthe8LEDpattern,themusicboxhastwosongs,atotalof3kindsofpatternlightpattern.Whilethemusicisplaying,thebuzzersoundedatone,andthecorrespondingLEDlightsup.ThedesignofprogrammingthemusicboxanddebugsourcecodeusingKEILprogrammingsoftware,andtosavethedesigntimethePROTEUSsimulationsoftwareisusedtosimulatethehardwaredebugging.ThesystemusesClanguageforsoftwaredesign.Firstly,inthetextdescribestheworkingprincipleofthesystemhardware,andattachedtothesystemblockdiagramofhardwaredesigntodiscussethefunctionandworkingprocessofthegraduationdesignandtheapplicationofthehardwareinterfacetechnologyandtheinterfacemodule.Secondly,expoundtheproceduresandprocessestoachieveprocess.Themainideaofthiswritingisacombinationofsoftwareandhardware,onthebaseofhardware,writetoeachfunctionmodule.KeywordsSinglechip;music;Clanguage;STC89C51;KEIL;PROTEUS目录前言..................................错误!未定义书签。1概述...................................................31.1课题意义..........................................31.2国内外研究的现状及发展趋势........................31.3音乐发生器的扩展..................................41.3.1设计方案......................................4251单片机介绍..........................................42.1Intel51系列单片机...............................42.1.1MCS-51单片机简述............................52.1.28051与80C51的区别..........................52.1.38051单片机的引脚功能.........................52.251单片机内部结构.................................82.351系列的特性.....................................82.4并行I/O口........................................82.4.1P0端口的结构及工作原理.......................92.4.2P1端口的结构及工作原理......................112.4.3P2端口的结构及工作原理......................112.4.4P3端口的结构及工作原理......................122.5驱动能力.........................................133系统总体方案介绍......................................133.1系统组成框图.....................................133.2音乐发生器的功能结构图...........................143.3主要设计软件介绍.................................143.3.1PROTEUS软件简介.............................143.3.2KEIL简介....................................144硬件设计..............................................164.1总体设计框图.....................................164.2各部分硬件设计及其原理............................164.2.1STC89C51简介................................164.2.2LED显示电路设计与原理.......................174.2.3时钟振荡电路................................174.3硬件电路图及功能.................................185软件设计..............................................195.1音调、节拍以及编码的确定方法......................195.1.1音调的确定..................................205.1.2节拍的确定..................................215.1.3编码........................................225.2软件程序设计.....................................245.2.1程序流程图及相应代码块......................245.2.2程序源代码（见附录A）.......................286调试..................................................286.1检查硬件连接.....................................286.2检查软件系统.....................................286.3仿真测试结果.....................................286.3.1总体运行图..................................296.3.2花样灯3种花样图............................297总结..................................................31致谢：..................................................32参考文献：..............................................33附录A：................................................34程序源代码：............................................34-1-前言音乐电声的一个重要内容就是电子音乐。电子琴的出现，开辟了音乐的一个新天地。但是自从电子合成器问世以来，电子音乐就又进入了一个更高的阶段。目前，由于电子音乐的普及，电子合成器（合成器实际上是一台声音的频率合成仪，可以制作各种声音，改变各种音色）可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。可以事先制作伴奏音乐或背景音乐，而不需要乐队，或者部分代替乐队。由于音乐合成器制作和修改方便，成本低，音乐丰满，所以市场需求量很大，因此，世界许多国家的厂商都不断地在发展并推出新的型号，每年都要更新换代。当前的发展趋势是不断的采用先进技术，以取得更多、更好的音色。如扩展容量，这包括扩展槽口，增加软盘驱动器或硬盘，增加最大发音数目，增大存贮量，扩展琴键等；使功能多样化，如一台合成器可以同时发二种、四种甚至八种音色，即一台当作几台使用，或者把鼓机的节奏发生器功能、音序器的编辑功能放入合成器，让合成器代替计算机的主机等；扩展功能，例如有的合成器有“跟随”功能，即经预置，每一个音后可以跟随一个二度或三度音，“重叠”功能，轻奏或重奏时可以发不同音调或音色；另外，合成器还向轻便、使用操作方便等方向发展。随着以法、德、意为代表的欧洲和以美国为代表的电子音乐、计算机音乐早期的大力发展，国际上许多国家纷纷开始引入电子音乐研-2-究与创作。因此，电子音乐创作作为音乐科技领域发展的重要标志，在风格上也体现出比以往任何时代都鲜明的个性化特征。电脑音乐也许不会成为今后音乐的主流，但它在整个人类音乐史上的地位已经不容置疑地确立了，相信它会越来越深入地浸透到音乐