音樂(lè)器播放《送別》課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要 </b></p><p>　　單片機(jī)技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對(duì)我們將來(lái)的工作以及生活和學(xué)習(xí)都有很密切的聯(lián)系。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核

2、心部件。</p><p>　　單片機(jī)由CPU、一定容量的RAM和ROM構(gòu)成，定時(shí)、計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。而51系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，從而達(dá)到學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)軟、硬的能力。</p><p>　　利用單片機(jī)演奏音樂(lè)大概是單片機(jī)愛好者感興趣的問(wèn)題之一。利用單片機(jī)控制

3、音樂(lè)播放也多不勝舉。音樂(lè)芯片也相當(dāng)之多，而利用單片機(jī)存儲(chǔ)音樂(lè)，控制播放最為廣泛。它有功能多、價(jià)格優(yōu)、外圍電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，備受音樂(lè)愛好者及音樂(lè)芯片制造商的青睞。本文比較詳細(xì)地介紹了音樂(lè)播放器的原理、設(shè)計(jì)思路、硬件的選擇及相關(guān)作用、軟件的實(shí)現(xiàn)方法及詳細(xì)的程序清單、還包括進(jìn)行了軟、硬件調(diào)試和測(cè)試。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)利用單片機(jī)產(chǎn)生樂(lè)曲音符，再把樂(lè)曲音符翻譯成計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言，由單片機(jī)進(jìn)行信息處理，再通過(guò)發(fā)聲器和

4、喇叭放出音樂(lè)《送別》。應(yīng)用 Proteus的ISIS軟件和Keil uVision3來(lái)實(shí)現(xiàn)該音樂(lè)播放器的設(shè)計(jì)與仿真。該方法仿真效果真實(shí)、準(zhǔn)確，節(jié)省了硬件資源。</p><p>　　該單片機(jī)音樂(lè)器，可通過(guò)代碼的改寫，換成《生日快樂(lè)》等歌曲，能夠用于慶祝生日和節(jié)日，或在生活中制造驚喜浪漫，都是不錯(cuò)的選擇。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)，由于自身能力和學(xué)習(xí)水平有限，可能存在一定的錯(cuò)誤和不當(dāng)之處

5、，敬請(qǐng)批評(píng)和指正。</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1.鞏固和加深課堂所學(xué)知識(shí)；熟悉各種指令的應(yīng)用及條件；</p><p>　　2.學(xué)習(xí)掌握一般的軟硬件的設(shè)計(jì)方法和查閱、運(yùn)用資料的能力；</p><p>　　3.基于Proteus的51系列單片機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真，用AT89C51單片機(jī)及

6、少數(shù)外圍電路控制音樂(lè)《送別》播放，然后產(chǎn)生歌曲。</p><p>　　4.培養(yǎng)和鍛煉在學(xué)習(xí)完本門課后綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)，解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求熟悉和掌握單片機(jī)的軟件、硬件設(shè)計(jì)的方法、設(shè)計(jì)步驟。同時(shí)并了解綜合問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)掌握實(shí)時(shí)處理程序的編制和調(diào)試方法，掌握一般的設(shè)計(jì)步驟和流程，使我們以后搞設(shè)計(jì)時(shí)邏輯更加清晰。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容

7、</b></p><p>　　對(duì)于單片機(jī)產(chǎn)生聽音樂(lè)，關(guān)鍵是控制頻率的輸出。 本文應(yīng)用單片機(jī)和音樂(lè)發(fā)聲的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的音樂(lè)播放器，所謂音樂(lè)播放器，由單片機(jī)進(jìn)行信息處理，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大，又喇叭放出樂(lè)曲聲。我們我們知道，振動(dòng)產(chǎn)生聲音，振動(dòng)頻率不同，所發(fā)出的聲音也就不同，有規(guī)律的振動(dòng)發(fā)出的聲音叫“樂(lè)音”，音樂(lè)由音頻和節(jié)拍構(gòu)成，音頻即發(fā)聲的頻率，節(jié)拍即延時(shí)的長(zhǎng)短，因此利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一定

8、頻率的方波。</p><p>　　利用單片機(jī)產(chǎn)生樂(lè)曲音符，再把樂(lè)曲音符翻譯成計(jì)算機(jī)音樂(lè)語(yǔ)言，由單片機(jī)進(jìn)行信息處理，再通過(guò)發(fā)聲器和喇叭放出音樂(lè)《送別》。畫出硬件電路圖，能在PROTEUS中模擬仿真實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1、利用示波器產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動(dòng)喇叭，發(fā)出不同的音調(diào)，從而演奏歌曲。&l

9、t;/p><p>　　2、播放或暫停時(shí)可以通過(guò)按鍵重新播放正在播放的歌曲。</p><p>　　四、設(shè)計(jì)原理與硬件電路</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　?。?） 要生產(chǎn)音頻脈沖,只要算出某一音頻的周期(1/頻率),然后將此周期除以2,即為半周期的時(shí)間.利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期時(shí)間,每當(dāng)計(jì)

10、時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相,然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相,就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖.</p><p>　?。?） 利用8051的內(nèi)部定時(shí)器使用其工作在計(jì)數(shù)器模式MODE1下,改變計(jì)數(shù)值THO及TLO以產(chǎn)生不同頻率的方法.</p><p>　?。?） 例如頻率為523Hz,其周期T＝1/523＝1912us,因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956us/1us＝956,在每次計(jì)

11、數(shù)956次時(shí)將I/O反相,就可得到中音DO (523Hz).　　　 </p><p>　　計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下: </p><p>　　N＝Fi÷2÷Fr……………………………………………1.1</p><p>　　N: 計(jì)算值; Fi: 內(nèi)部計(jì)時(shí)一次為1us, 故其頻率為1MHz;</p><p>　?。?

12、） 其計(jì)數(shù)值的求法如下: </p><p>　　T＝65536-N＝65536-Fi÷2÷Fr ……………………………1.2 </p><p>　　例如: 設(shè)K＝65536, F＝1000000＝Fi＝1MHz, 求低音DO(261Hz).中音DO (523Hz). 高音的DO (1046Hz)的計(jì)算值. T＝65536-N＝65536-Fi÷2÷

13、Fr＝65536-1000000÷2÷Fr＝65536-500000/Fr。低音DO的 T＝65536-500000/262＝63627，中音DO的T＝65536-500000/523＝64580，高音DO的 T＝65536-500000/1047＝65059</p><p>　　（5） C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)值T的對(duì)照表如表1所示.</p><p>　　表1.1 C

14、調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)值T的對(duì)照表</p><p>　?。?）每個(gè)音符使用1個(gè)字節(jié),字節(jié)的高4位代表音符的高低,低4位代表音符的節(jié)拍,表2為節(jié)拍與節(jié)拍碼的對(duì)照.如果1拍為0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要設(shè)定延遲時(shí)間就可求得節(jié)拍的時(shí)間.假設(shè)1/4拍為1DELAY,則1拍應(yīng)為4DELAY,以此類推.所以只要求得1/4拍的DELAY時(shí)間,其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù),如表3為1/4和1/8節(jié)拍的時(shí)間設(shè)定. </p>

15、<p><b>　　元件清單</b></p><p>　　AT89C51，晶振（CRYSTAL）,電容(CAP),電阻（RES）,喇叭（2N2905），發(fā)聲器(SOUNDER).</p><p><b>　　AT89C51：</b></p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器

16、（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。</p><p>　　主要特性：與MCS-51 兼容 、4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 、壽命：1000寫/擦循環(huán)、數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 、全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 、三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 、128×8位內(nèi)部RAM 、32可編程I/O線 、兩

17、個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 、5個(gè)中斷源 、可編程串行通道 、低功耗的閑置和掉電模式 、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。</p><p><b>　　晶振：</b></p><p>　?。?）概念：晶振是單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率的部件，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。 </p>

18、;<p>　?。?）晶振的檢測(cè)：用萬(wàn)用表測(cè)量晶體振蕩器是否工作的方法：測(cè)量?jī)蓚€(gè)引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如51單片機(jī)的工作電壓是+5V則是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個(gè)腳，這個(gè)電壓有明顯變化，證明是起振了的。 </p><p>　?。?）晶振的作用：沒(méi)有晶振，就沒(méi)有時(shí)鐘周期，沒(méi)有時(shí)鐘周期，就無(wú)法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無(wú)法工作。</p><p><

19、;b>　　電容：</b></p><p>　　單片機(jī)中用到的電容通常有這樣兩種： （1）第一種是并聯(lián)到晶振兩側(cè)，是幫助晶振起振的。 （2）第二種是復(fù)位電路上，上電他會(huì)充電，給單片機(jī)復(fù)位用的。 （3）還有就是IC設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)在IC的Vcc和GND間并聯(lián)一個(gè)電容，這個(gè)電容式濾波、去耦等作用，看電容大小而定。</p><p><b>　　3、

20、使用軟件說(shuō)明：</b></p><p><b>　　Proteus</b></p><p>　　Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真， 其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等</p>

21、<p><b>　　Emu8086</b></p><p>　　Emu8086-MicroprocessorEmulator結(jié)合了一個(gè)先進(jìn)的原始編輯器、組譯器、反組譯器、具除錯(cuò)功能的軟件模擬工具（虛擬PC），還有一個(gè)循序漸進(jìn)的指導(dǎo)工具，編譯源代碼，并在模擬器上一步一步的執(zhí)行?？梢暬缑媪畈僮饕兹绶疲梢栽趫?zhí)行程序的同時(shí)可觀察寄存器，標(biāo)志位和內(nèi)存．算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元（ALU）顯示中

22、央處理器內(nèi)部的工作情況．</p><p><b>　　五、程序代碼</b></p><p><b>　　見附頁(yè)</b></p><p>　　六、硬件連接圖及運(yùn)行情況</p><p><b>　　見附頁(yè)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)難

23、點(diǎn)與重點(diǎn)</b></p><p>　　1、程序代碼的設(shè)計(jì)和電路圖的繪制依然是重點(diǎn)。</p><p>　　2、在Protues ISIS中單擊“調(diào)試”菜單中的“執(zhí)行”命令，可聽見又計(jì)算機(jī)發(fā)出的所設(shè)計(jì)的《送別》的歌聲，同時(shí)觀察示波器的波形可發(fā)現(xiàn)，聲音不同，波形也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。</p><p>　　3、若將Sounder一端直接與AT89C51的P1.7端

24、相連，另一端與地線直接相連，并且不使用示波器時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出的歌聲效果更佳。</p><p>　　4、延時(shí)程序的設(shè)計(jì)：</p><p>　　DELAY: MOV R7,#02H ;4/4曲調(diào)，延時(shí)125ms子程序DELAY1: MOV R6,#125DELAY2: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ D

25、JNZ R6,DELAY2 DJNZ R7,DELAY1 DJNZ R2,DELAY RET</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我覺(jué)得我有了很大的收獲：</p><p>　?。?）對(duì)單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)掌握的深度不夠，但通過(guò)此次

26、課程設(shè)計(jì)，卻改變了很多，首先對(duì)于硬件電路的工作原理有了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，同樣就有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)；其次軟件方面，在程序的設(shè)計(jì)，程序的調(diào)試方面都學(xué)到了很多東西。在編程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，一定要戒驕戒躁，腳踏實(shí)地，認(rèn)真看書，仔細(xì)分析，仔細(xì)調(diào)試，就一定會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，克服困難，我們也是這么做的，這在課設(shè)中十分重要。</p><p>　?。?）此次課程設(shè)計(jì)可以說(shuō)是讓我獲益匪淺。通過(guò)查閱了很多資料，了解了許多匯編程序的思想，擴(kuò)展了自己的視

27、野，不再僅僅局限于書本中幾條簡(jiǎn)短的程序，而且更重要的是明白寫程序的態(tài)度：仔細(xì)謹(jǐn)慎，精益求精。在系統(tǒng)調(diào)試中，針對(duì)一些問(wèn)題，熟練掌握了根據(jù)原理分步測(cè)試，將錯(cuò)誤之處縮小的最小范圍內(nèi)。</p><p>　?。?）對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)的許多流程、原則、注意事項(xiàng)以及撰寫專業(yè)報(bào)告的有關(guān)事項(xiàng)有了一定的了解。</p><p>　　總之，經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)今后的專業(yè)學(xué)習(xí)所要注意的事項(xiàng)有了更深刻地了解，這對(duì)我以后的學(xué)