課程設(shè)計(jì)---基于51單片機(jī)三首歌音樂(lè)門(mén)鈴設(shè)計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)原理及接口技術(shù)</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目:基于51單片機(jī)三首歌音樂(lè)門(mén)鈴設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院: 物理與信息工程學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè): 09通

2、信工程 </p><p>　　學(xué) 號(hào): </p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導(dǎo)老師: </p><p>　　完成日期: 2012年5月18日 <

3、;/p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)功能要求</b></p><p>　　傳統(tǒng)的電子音樂(lè)門(mén)鈴?fù)ǔ２捎梅至⒃驅(qū)Ｓ玫囊魳?lè)IC制作。本次設(shè)計(jì)用一個(gè)用STC89C52RC單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子音樂(lè)門(mén)鈴，僅需STC89C52RC單片機(jī)最小系統(tǒng)再加一片LM386做音頻小功放驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲?？腿藖?lái)訪時(shí)，按一下按鈕，門(mén)鈴就會(huì)奏出優(yōu)美的電子音樂(lè)聲；再按一下，門(mén)鈴又會(huì)奏出下一首電子音樂(lè)聲音．共

4、可以奏出六首不同旋律的歌曲。</p><p><b>　　二、主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1、利用STC89C52單片機(jī)定時(shí)中斷實(shí)現(xiàn)輸出不同頻率的方波，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路使揚(yáng)聲器發(fā)出音樂(lè)，并通過(guò)外中斷T0控制音樂(lè)播放，每按一次T0播放一首不同的音樂(lè)，使其能夠播放三首歌曲后又循環(huán)播放。</p><p>　　2、其電路是由：STC

5、89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路和一個(gè)由電阻和音頻小功放組成的驅(qū)動(dòng)電路及揚(yáng)聲器再加上控制音樂(lè)播放的外中斷T0。</p><p>　　3、音樂(lè)是由音符組成，不同的音符是由相應(yīng)頻率的振動(dòng)產(chǎn)生。產(chǎn)生不同的音頻需要有不同固定周期的脈沖信號(hào)。要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期T(1／f) ，然后將此周期T除以2，即為半周期的時(shí)間。我們利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器TO，使其工作在計(jì)數(shù)器模式MODEl下．初始化適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)值THO及T

6、LO以計(jì)時(shí)這個(gè)半周期時(shí)間。每當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到后就將輸出脈沖的P1.0口反相。然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間，再對(duì)P1.0口反相，就可在單片機(jī)Pl.0引腳上得到此頻率的脈沖。P1.0引腳脈沖接LM386作音頻功放，然后輔出到揚(yáng)聲器，從而發(fā)出美妙的樂(lè)音。</p><p>　　例如設(shè)單片機(jī)晶振為12MHz，每計(jì)數(shù)一次用時(shí)1µs。我們要產(chǎn)生f低音DO，其頻率為392Hz，周期T=1／392=2551µs，半周期

7、時(shí)間為1276µs。因此計(jì)數(shù)器應(yīng)每計(jì)數(shù)1276次時(shí)將P1.0口反相， 即計(jì)數(shù)初值應(yīng)設(shè)定為(THxTLx)= \* MERGEFORMAT 一1276=64260，就可得到低音D0。P3.5口作為控制門(mén)鈴的按鈕，每按一次，產(chǎn)生的電子樂(lè)音就改變一次，按完3次，再重復(fù)循環(huán)。3首歌曲分別為《愛(ài)情買(mǎi)賣(mài)》、《生日快樂(lè)》、《不倒翁》。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)方案</b></

8、p><p>　　電路仍以STC89C52為主要控制芯片，采用單片機(jī)最小系統(tǒng)和外圍驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，此電路更為簡(jiǎn)單，程序不復(fù)雜，通過(guò)外中斷T0控制音樂(lè)的播放，并且三首歌曲能夠循環(huán)播放。音樂(lè)聲音穩(wěn)定、清晰。減少了外圍電路原件，節(jié)約了成本，電路基本框圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 方案方框圖</b></p><p>　　四、主

9、要元器件功能介紹</p><p>　　1、STC89C52RC芯片</p><p>　　STC89C52RC有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，STC89C52RC可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器

10、可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。</p><p>　　▲ 芯片封裝與引腳功能</p><p><b>　　▲ 主要功能特性：</b></p><p>　　· 兼容MCS51指令系統(tǒng) · 8k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）Flash ROM</p><p>　　· 32個(gè)雙向

11、I/O口 · 256x8bit內(nèi)部RAM</p><p>　　· 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 · 時(shí)鐘頻率0-24MHz</p><p>　　· 2個(gè)串行中斷 · 可編程UART串行通道</p><p>　　· 2個(gè)外部中斷源

12、 · 共6個(gè)中斷源</p><p>　　· 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 · 3級(jí)加密位</p><p>　　· 低功耗空閑和掉電模式 ·軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能</p><p>　　2、LM386音頻功率放大器</p><p&g

13、t;　　LM386是音頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。 </p><p>　　▲ LM386引腳圖</p><p>&l

14、t;b>　　▲ 主要特性</b></p><p>　　·靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。 </p><p>　　·工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。 </p><p><b>　　·外圍元件少。 </b></p><p>　　·電壓增益可調(diào),2

15、0-200。 </p><p><b>　　·低失真度。</b></p><p>　　LM386電源電壓4--12V，音頻功率0.5w。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，在8歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。</p><

16、;p>　　五、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　圖2 電路原理圖</b></p><p>　　系統(tǒng)以STC89C52RC單片機(jī)為核心，加上外圍電源時(shí)鐘電路、LM386功放電路及揚(yáng)聲器電路組成。STC89C52RC是一種低功耗／低電壓、高性能的8位單片

17、機(jī)，內(nèi)部除CPU外，還包括128字節(jié)RAM，4個(gè)8位并行I／O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲(chǔ)器，具有低功耗、速度快、程序擦寫(xiě)方便等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。系統(tǒng)通過(guò)P1.0連接功放電路從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器放出電子聲樂(lè)，P3.5口連接門(mén)鈴按鍵。此電子音樂(lè)門(mén)鈴的電路連接圖如上圖2所示。</p><p><b>　　六、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)&l

18、t;/b></p><p><b>　　1、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)STC89C52RC單片機(jī)進(jìn)行編程，音樂(lè)門(mén)鈴的程序主要是對(duì)音符頻率的轉(zhuǎn)換，采用定時(shí)中斷，延時(shí)等實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)指標(biāo)，通過(guò)外中斷T0控制音樂(lè)的播放。程序框圖如圖3。</p><p><b>　　圖3 程序框圖</b></

19、p><p>　　首先建立音樂(lè)，把音樂(lè)的音符找出，建立各個(gè)音符的定時(shí)常數(shù)T值表，如表1所示。</p><p>　　編寫(xiě)程序時(shí)我們把T值表按順序建立在“TABLE”。每個(gè)發(fā)音符使用1個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高4位(簡(jiǎn)譜碼)代表音符的高低，低4位(節(jié)拍碼)代表音符的節(jié)拍。如果l拍為0.4s，1／4拍就是0.1s，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4 DELAY，以此類(lèi)推

20、。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)。1／4拍的延時(shí)時(shí)間在此我們?cè)O(shè)為125ms，節(jié)拍碼如表2所示。音符節(jié)拍碼編程時(shí)放在程序的最后面“SONGx” 處。</p><p>　　T值表按順序建立在“TABLE”如下：</p><p><b>　　table:</b></p><p>　　dw 64260,

21、64400,64524,64580</p><p>　　dw 64684,64777,64820,64898</p><p>　　dw 64968,65030,65058,65110</p><p>　　dw 65157,65178,65217</p><p>　　三首歌曲簡(jiǎn)碼節(jié)拍碼

22、編寫(xiě)如下：</p><p>　　song: ;第1首歌《愛(ài)情買(mǎi)賣(mài)》</p><p>　　db 42h,44h,22h,14h,24h,44h,42h,52h,64h,04h</p><p>　　db 52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h,42h,44h,22h,14h,84h,62h,52h,6

23、2h,52h,44h,52h,54h,42h,52h,54h,62h</p><p>　　db 52h,42h,22h,52h,44h,42h,44h,22h,14h,24h,42h,44h,52h,64h,52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h</p><p>　　db 42h,42h,42h,22h,14h,84h,62h,52h,62h

24、,52h,48h,52h,54h,42h,52h,54h,62h,52h,42h,22h,52h,48h,62h,84h,82h,84h,82h</p><p>　　db 92h,82h,62h,52h,48h,92h,0b2h,92h,82h,62h,52h,42h,22h,54h,52h,62,62h,54h,62h,84h,82h,84h,84h,92h,82h,62h,52h,44h,02h,22h,42

25、h,22h,12h,54h,64h,44h,04h</p><p>　　db 00h</p><p>　　song1: ;第2首歌《生日快樂(lè)》</p><p>　　db 44h,54h,64h,44h</p><p>　　db 44h,54h,64h,44h</p>&l

26、t;p>　　db 64h,74h,88h</p><p>　　db 64h,74h,88h </p><p>　　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p>　　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p&g

27、t;　　db 44h,84h,48h</p><p>　　db 44h,14h,48h</p><p>　　db 00h</p><p>　　song2: ;第3首歌《不倒翁》</p><p>　　db 62h,82h,82h,62h,98h</p

28、><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h</p><p>　　db 62h,82h,82h,52h,68h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h </p><p>　　db 62h,82h,82h,62

29、h,92h,92h,94h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,92h,84h,94h</p><p>　　db 0b8h,0b4h,04h</p><p>　　db 00h</p><p>　　七、調(diào)試及性能分析：</p><p><

30、b>　　1、硬件調(diào)試</b></p><p><b>　　2、軟件調(diào)試</b></p><p><b>　　調(diào)試步驟和方法：</b></p><p>　　在WAVE平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、編輯、編譯、調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼文件（*.hex）。啟動(dòng)單片機(jī)，將生成的目標(biāo)代碼文件下載到單片機(jī)中去。下載完成

31、后按下T0，這時(shí)通過(guò)揚(yáng)聲器我們可以聽(tīng)到有音樂(lè)播放，再按一次T0可以聽(tīng)到單片機(jī)所播放的音樂(lè)換成了不同的歌曲。當(dāng)播放了三首不同的歌曲后，繼續(xù)按下T0，單片機(jī)又開(kāi)始播放第一首歌曲。</p><p>　　調(diào)試過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題分析</p><p>　　歌曲聽(tīng)起來(lái)比較模糊不清晰，主要是設(shè)置延時(shí)不當(dāng)，在源程序適當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)拍延時(shí)重新編譯下載，可解決問(wèn)題。</p><p>　　歌曲沒(méi)有間斷

32、，一直唱不停，主要是每首歌完后未加上能夠識(shí)別歌曲已唱完的不發(fā)音標(biāo)志“ 00h”</p><p><b>　　3、性能分析</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]段晨東編著 .單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社 , 2008 </p><p>　　

33、[2] 范風(fēng)強(qiáng)編著.單片機(jī)語(yǔ)言C51應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)集錦.北京：電子工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[3]陳家俊，鄭滔編著.程序設(shè)計(jì)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p><b>　　附件：</b></p><p>　　org 00h ;主程序起始地址</p>&

34、lt;p>　　jmp start ;跳動(dòng)主程序</p><p>　　org 0bh ;timer0中斷起始地址</p><p>　　jmp tim0 ;跳至timer0在mode1</p><p>　　start

35、: MOV tmod,#00000001b ;設(shè)timer0在mode1</p><p>　　MOV ie,#10000010b ;中斷使能</p><p>　　jb p3.5,$ ;第一次按to?</p><p>　　call dela

36、y1 ;消除抖動(dòng)</p><p>　　jnb p3.5,$ ;to放開(kāi)?</p><p>　　MOV 31h,#00 ;按to次數(shù)計(jì)數(shù)指針初值為00h</p><p><b>　　start0:</b></p>&

37、lt;p>　　MOV 30h,# song ;取簡(jiǎn)譜碼指針(第1首)</p><p>　　next: MOV a,30h</p><p>　　MOV dptr,#table</p><p>　　MOVc a,@a+dptr ;至相關(guān)頁(yè)碼,高4位

38、為音符的高低</p><p>　　MOV r2,a ;低4位為音符的節(jié)拍</p><p>　　jz end0 ;檢查簡(jiǎn)譜碼是否已結(jié)束(有無(wú)00?)</p><p>　　anl a,#0fh ;取節(jié)拍(低4位)</p

39、><p>　　MOV r5,a ;存入r5,節(jié)拍的時(shí)間</p><p>　　MOV a,r2</p><p>　　swap a</p><p>　　anl a,#0fh ;取音頻值(高4位)</p>&l

40、t;p>　　jnz sing ;是否為0,是0則不發(fā)音</p><p>　　clr tr0</p><p>　　jmp d1</p><p>　　sing: dec a ;因0不列入</p>&

41、lt;p>　　MOV 22h,a ;存入(22h)</p><p>　　rl a ;乘2</p><p>　　MOV dptr,#table</p><p>　　MOVc a,@a+dptr ;至ta

42、ble取碼,取t的值</p><p>　　MOV th0,a ;取到的高位字節(jié)存入th0</p><p>　　MOV 21h,a ;取到的高位字節(jié)存入(21h)</p><p>　　MOV a,22h ;再載入取到的音符碼&

43、lt;/p><p>　　rl a ;乘2</p><p>　　inc a ;加1</p><p>　　MOVc a,@a+dptr ;至table取相對(duì)的低位字節(jié)計(jì)數(shù)值</p><p>　　MOV

44、 tl0,a ;取到的低位字節(jié)存入tl0</p><p>　　MOV 20h,a ;取到的低位字節(jié)存入(20h)</p><p>　　setb tr0 ;啟動(dòng)timer0</p><p>　　d1: cal

45、l delay</p><p>　　inc 30h ;取簡(jiǎn)譜碼指針加1</p><p>　　jmp next</p><p>　　end0: clr tr0 ;停止計(jì)數(shù)器</p><p>　　M

46、OV a,31h ;載入計(jì)次指針</p><p>　　xrl a,#00h ;是否按第1次?</p><p>　　jnz end1 ;不是則跳至end1</p><p>　　jb p3.5,$

47、 ;按第2次?</p><p>　　call delay1 ;消除抖動(dòng)</p><p>　　jnb p3.5,$ ;放開(kāi)否?</p><p>　　inc 31h ;計(jì)次地址(31h)加1</p>

48、<p>　　MOV 30h,#song1 ;第2首歌指針</p><p>　　jmp next</p><p><b>　　end1:</b></p><p>　　MOV a,31h ;載入計(jì)次指針</p><p>

49、　　xrl a,#01h ;是否按第2次?</p><p>　　jnz end2 ;不是則跳至end2</p><p>　　jb p3.5,$ ;按第3次?</p><p>　　call delay1

50、 ;消除抖動(dòng)</p><p>　　jnb p3.5,$ ;放開(kāi)否?</p><p>　　inc 31h ;計(jì)次地址(31h)加1</p><p>　　MOV 30h,# song2 ;第3首歌指針</p>&

51、lt;p>　　jmp next</p><p><b>　　end2:</b></p><p>　　jmp start ;回到第1次位置</p><p>　　tim0: push acc ;將a的值暫存于堆棧&l

52、t;/p><p>　　push psw ;將psw的值暫存于堆棧</p><p>　　setb rs0 ;設(shè)工作寄存器庫(kù)1,rs0=1,rs1=0</p><p>　　clr rs1</p><p>　　MOV

53、tl0,20h ;重設(shè)計(jì)數(shù)值</p><p>　　MOV th0,21h</p><p>　　cpl p1.1 ;將p11位反相</p><p>　　pop psw ;至堆棧取回psw的值</p><p>

54、;　　pop acc ;至堆棧取回a的值</p><p>　　reti ;返回主程序</p><p>　　delay: MOV r7,#02 ;125秒</p><p>　　d2: MO

55、V r4,#125</p><p>　　d3: MOV r3,#248</p><p>　　djnz r3,$</p><p>　　djnz r4,d3</p><p>　　djnz r7,d2</p><p>　　dj

56、nz r5,delay ;決定節(jié)拍</p><p><b>　　ret</b></p><p>　　delay1: MOV r4,#20</p><p>　　d4: MOV r3,#248</p><p>　　djnz

57、 r3,$</p><p>　　djnz r4,d4</p><p><b>　　ret</b></p><p>　　org 300h</p><p><b>　　table:</b></p><p>　　dw

58、 64260,64400,64524,64580</p><p>　　dw 64684,64777,64820,64898</p><p>　　dw 64968,65030,65058,65110</p><p>　　dw 65157,65178,65217</p><p>　　so

59、ng: ;第一首歌</p><p>　　db 42h,44h,22h,14h,24h,44h,42h,52h,64h,04h</p><p>　　db 52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h,42h,44h,22h,14h,84h,62h,52h,62h,52h,44h,52h,54h,42h,52h,54h,62h</p

60、><p>　　db 52h,42h,22h,52h,44h,42h,44h,22h,14h,24h,42h,44h,52h,64h,52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h</p><p>　　db 42h,42h,42h,22h,14h,84h,62h,52h,62h,52h,48h,52h,54h,42h,52h,54h,62h,52h,42h

61、,22h,52h,48h,62h,84h,82h,84h,82h</p><p>　　db 92h,82h,62h,52h,48h,92h,0b2h,92h,82h,62h,52h,42h,22h,54h,52h,62h,62h,54h,62h,84h,82h,84h,84h,92h,82h,62h,52h,44h,02h,22h,42h,22h,12h,54h,64h,44h,04h</p>&l

62、t;p><b>　　db 00h</b></p><p>　　song1: ;第2首歌</p><p><b>　　;1</b></p><p>　　db 44h,54h,64h,44h</p><p>　　db 44h,54h,64h,44

63、h</p><p>　　db 64h,74h,88h</p><p>　　db 64h,74h,88h</p><p><b>　　;2</b></p><p>　　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p>　

64、　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p>　　db 44h,84h,48h</p><p>　　db 44h,14h,48h</p><p>　　db 00h</p><p>　　song2: ;第3首歌</p>

65、<p>　　db 62h,82h,82h,62h,98h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h</p><p>　　db 62h,82h,82h,52h,68h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h</p

66、><p><b>　　;2</b></p><p>　　db 62h,82h,82h,62h,92h,92h,94h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,92h,84h,94h</p><p>　　db 0b8h,0b4h,04h</p>