基于单片机音乐盒的制作
摘 要
随着科技的不断发展，目前市场上出现了许许多多的音乐播放器，人们对播放器的需求也越来越广泛，对其要求也越来越高。
本文分析了基于单片机的音乐播放器的工作原理，详细介绍了音乐播放器的功能及其硬件设计和软件设计的方法，给出了基于MCS-51单片机的音乐播放器的具体实现方案并重点讲述了其硬件实现与软件编写，实现了单片机音乐播放器对音乐的演奏。
关键词 ： 音乐播放器、MCS-51单片机、LED显示器
前 言
几千年来，各种乐器的发声无一不是依靠琴弦、簧片、哨片引起管柱振动而作为声源的。随着现代电子工业技术的飞速发展，一种用新的声源来制造音响的新型乐器脱颖而出，这就是目前人们熟知的电子音乐播放器[1]。目前市场上的音乐播放器形形色色，例如大家所熟悉的MP3，随着电子技术的不断发展，音乐播放器的发展也会进一步发展。
目前单片机的应用渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了[2]。
本课题即是在这种背景下，对基于MCS－51单片机的音乐播放器的设计与实现进行了硬件及软件的设计，并给出了一套完整的解决方案，实现了单片机音乐播放器对音乐的演奏。
本文主要分为以下几个部分：
第1章 对本课题的主要研究内容、目的、开发环境进行概括。
第2章 对音乐播放器的功能与组成进行了分析。
第3章 深入分析了系统设计思路及整体结构，并对设计中应用的关键技术，如定时器的控制，键盘控制等进行了详细的论述。
第4章 对系统硬件的组成及设计进行了介绍。
第5章 将系统软件分为主控模块、定时中断模块、LED显示模块、键盘控制模块及音乐播放模块，详细地对各模块的流程图及程序进行了叙述。
第6章 论述了系统的焊接、调试过程。
第7章 阐述了系统
第1章 设计综述
1.1 单片机产生音调的基本原理
音乐播放器是利用单片机产生乐曲音符，再把乐曲音符翻译成计算机音乐语言，用单片机进行信息处理，再通过蜂鸣器或喇叭放出音乐。
音乐的产生主要是通过单片机的I/O口输出高低不同的脉冲信号来控制蜂鸣器发音。要想产生音频脉冲信号，需要算出某一音频的周期(1/频率)，然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用单片机定时器计时这个半个周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O口反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相，这样就能在此I/O口上得到此频率的脉冲。
通常，利用单片机的内部定时器0，工作在方式1下，改变计数初值TH0和TL0来产生不同频率。
对于音乐的节拍，每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍。如果1拍为0.4S，1/4拍为0.1S，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设1/4拍为1DELAY，那么1拍应为4DELAY，以此类推。所以只要求得1/4拍的DELAY,其余的节拍就是它的倍数。
总而言之，一首乐曲是由音阶和节拍两大要素构成。一首乐曲演奏的原理是：不同音阶分别对应不同的频率，发出不同的音调，而节拍则控制发出音调时间的长短；若将乐曲的音调连续发出，并使其按相应的节拍变化，即可演奏一首乐曲。根据这一特点，我们采用单片机辅以相应的接口来设计音乐播放器[3]。
目 录
摘 要 1
前 言 2
第1章 设计综述 3
1.1 单片机产生音调的基本原理 3
1.2 开发环境简介 3
1.3 设计内容与目标 4
第2章 音乐播放器的功能与组成 5
2.1 音乐播放器的功能 5
2.2 音乐播放器的组成 5
第3章 系统总体设计与关键技术 7
3.1 系统总体设计 7
3.1.1 音乐播放器的工作原理 7
3.1.2 音阶对应频率计数初值的计算 8
3.1.3 乐曲节拍的计算 8
3.1.4 乐谱在程序中的编制 9
3.2 系统中应用的关键技术 9
第4章 音乐播放器的硬件设计 10
4.1 单片机最小系统 10
4.1.1 单片机复位电路 10
4.1.2 单片机晶振电路 10
4.2 键盘接口电路的设计 11
4.3 LED显示接口电路的设计 12
4.4 扬声器控制电路的设计 13
4.5 硬件原理图 13
第5章 音乐播放器的软件设计 15
5.1 主控软件的设计与流程图 15
5.2 定时中断服务子程序的设计与流程图 16
5.3 键盘控制模块的设计与流程图 17
5.4 演奏乐曲模块的设计与流程图 22
第6章 系统的实现与调试 25
6.1 硬件系统的焊接与调试 25
6.2 软件调试 26
6.2.1 测试LED显示模块 26
6.2.2 测试键盘控制模块 27
6.2.3 测试P3.0口输出 28
6.3 调试中遇到的问题及解决 28
第7章 结 论 30
参 考 文 献 34
致 谢 35
附录 系统源程序 36
主要参考文献
[1] 赵亮等．单片机C语言编程与实例．北京：人民邮电出版社，2003
[2] 肖洪兵等．跟我学用单片机．北京：北京航空航天大学出版社，2002
[3] 靳达等．单片机应用系统开发实例导航．北京：人民邮电出版社，2003
[4] 陈明荧．8051单片机课程设计实训教材．北京：清华大学出版社，2004
[5] 夏继强等．单片机实验与实践教程．北京：北京航空航天大学出版社，2001
[6] 李军等．51系列单片机高级实例开发指南．北京：北京航空航天大学出版社，2004
www.bysj360.com www.bysj360.com/page.asp?id=37 www.bylw520.net www.bylw520.net/html/4927.html www.bylw520.net/html/4926.html www.caddown.com www.caddown.com/l/5.html
