音乐盒课程设计报告.doc

音乐盒课程设计报告
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一、 项目概述：
随着社会的发展进步，许多人性化的电子产品被用在人们的日常生活中，而单片机被广泛运用到人们长期接触的事物上，比如银行交易窗口的滚动字幕，还有各种彩灯的控制，手机、计算机、机器人等各行各业中。基于AT89C52单片机的数字音乐盒就是这类产品，它不仅给人们带来了快乐，而且提高了人们的生活质量。
二、 项目要求：
基于AT89C52单片机的数字音乐盒的设计要求如下：
（1）用AT89C2单片机的I/O端口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲。
（2）共有10首乐曲，每首乐曲都有相应的按键控制，并且有开关键、暂停键、上一曲以及下一曲的控制键。
（3）LCD液晶显示歌曲的序号、播放时间、开机时显示英文欢迎提示字符。
三、知识要点：
（一）、AT89C2芯片资料：
1）功能说明：
1、 兼容MCS51指令系统 。　
2、 8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM。
3、 2KB的E2PROM程序存储器，可擦写10万次
4、 32个双向I/O口。 　
5、 256x8bit内部RAM。
5、3个16位可编程定时/计数器中断。 　
6、 时钟频率12MHz。 　
7、 1个可编程UART串行通道。 　
8、2个外部中断源，共9个中断源,6个中断矢量。 　
9、2个读写中断口线，3级加密位。 　
10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能。 　
11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。
2）引脚说明：

AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/VPd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为 N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

本项目使用到的单片机引脚说明：
1） 20、40号引脚分别接地和+5V电源。
2） 18、29号引脚分别接振荡器反相放大器的输出端和振荡器反相放大器的及内部时 钟发生器的输入端。
3）9号引脚接RST复位电路。
3） 单片机使能信号接31号引脚，接+5V。
4） 17号引脚（P3.7）接蜂鸣器电路通过定时器控制P3.7引脚上方波的占空比可以实现驱动 蜂鸣器，发出不同的音调的功能。
5） P1端口控制4×4矩阵键盘，其中P1.0~P1.3 进行列扫描，P1.4~P1.7进行行扫描。
6） P0端口用于接液晶显示器的数据位，由于P0端口驱动能力小，需外接电源和上拉电阻，此项目中接1K的排阻。
（二） 、LCD1602资料：
1）、LCD1602介绍：
1602液晶显示器也叫1602字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块 它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此 所以他不能显示图形。
LCD1602是指显示的内容为16X2,即可以显示2行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常 用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点 阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” 。

2）1602引脚说明：

本项目中使用到的LCD的引脚说明：
1）1脚VSS接地，2脚VDD接+5V电源。
2）3脚VEE接地，中间连10K变位器，用于调节液晶显示器对比度。
3）4脚RS、5脚RW、6脚E分别接单片机P2.0、P2.1、P2.2脚。
4）7～９脚接对应单片机P0口，用于数据传送。
5）15脚和16脚分别接电源和地，用于1602背光显示。
四、系统设计：
（一）、系统框图：

电源电路

AT89C52
单片机

复位电路
LCD液晶显示电路

晶振电路

蜂鸣器电路

4×4矩阵按键 电路

（二）系统框架图说明：

1、 电源电路：以+5V表示高电平，0表示低电平。
2、复位电路：复位电路分为手动复位和上电复位两种，本实验复位电路综合了以上两种复位方式，RST引脚十复位信号的输入端口，高电平有效。在时钟振荡器稳定工作的情况下，该引脚若由低电平升到高电平，并保持两个机器周期系统实现一次复位操作。具体实现见电路原理图。
3、晶振电路：晶振电路分为内部振荡器接法和外部振荡器接法，本实验采用内部接法。晶振频率12MHz。具体实现见原理图。
4、LCD液晶显示电路：P0端口用于接液晶显示器的数据位，由于P0端口驱动能力小需外接电源和上拉电阻，液晶显示器的RS RW E 三个引脚分别接在单片机的P2.0、P2.1、P2.2引脚上。1引脚接地，2引脚接高电平，3引脚通过滑动变阻器接地。15以及16引脚是背光电源，可根据实际情况选取。具体实现见原理图。
5、 蜂鸣器电路：17号引脚（P3.7）接蜂鸣器电路通过定时器控制P3.7引脚上方波的占空比可以实现驱动蜂鸣器，发出不同的音调的功能。驱动喇叭的功率管采用型号为 2N5088的三级管，使喇叭在各种频率的脉冲信号下能准确的发出各个音阶的音调。
6、矩阵按键电路：P1端口控制4×4矩阵键盘，其中P1.0~P1.3 进行列扫描，P1.4~P1.7进行行扫描。

五、硬件设计：

蜂鸣器电路：

元件清单：
基于AT89C52单片机的音乐盒元件清单：
原件名称
型号
数量/个
用途
单片机
AT89C52
1
控制核心
晶振
12MHz
1
晶振电路
电容
30PF
2
晶振电路
电解电容
10uF/10V
1
复位电路
电阻
10k
1
复位电路
液晶显示器
1602A
1
LCD显示
排阻
1k
1
上拉电阻
喇叭
0.5w/8Ω
1
蜂鸣器电路
电阻
1k
2
三极管
S9015
1
电源
+5V/0.5A
1
提供电源
按键
四脚
17
按键电路

六、软件设计：
键盘采用动态扫描方式。每次扫描一行键盘，送此行低电平，读输入口的状态，判断有没由按键按下。若有按键按下，则根据读入口的值选择显示值并送至显示值寄存单元，判断键值；启动计数器T0，根据此值为偏移地址找到药选择的音乐的代码的首地址，根据代码产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出音乐；同时启动定时器T1，计算音乐的播放时间，并且启动LCD，在LCD上显示序号和播放时间。
程序流程图
（一）、主程序流程图和显示流程：
设定LCD初始化
开始

设LCD模组为2行显示，8位元界面
LCD初始化

按键是否按下？

显示器ON

识别按键功能

LCD模组接收资料

清除显示
结束
送LCD显示
播放音乐并计算播放时间

（二）、实验源程序：
RS BIT P2.0 ;引脚定义，定义液晶显示端口标号
RW BIT P2.1
E BIT P2.2
L50MS EQU 60H ;工作内存定义
L1MS EQU 61H
L250MS EQU 62H
SEC EQU 65H
MIN EQU 64H
HOU EQU 63H
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH ;定时器T0溢出中断入口地址
LJMP TT0
ORG 001BH ; 定时器T1溢出中断入口地址
LJMP T1INT
ORG 1000H
MAIN: ;液晶初始化
MOV SP,#70H
MOV P0,#01H ;清屏
CALL DISPLAY
MOV P0,#38H ;8位，2行显示
LCALL DISPLAY
MOV P0,#0FH ;屏显on，光标on,闪烁on
LCALL DISPLAY
MOV P0,#06H ;计数地址加1，显示幕on
LCALL DISPLAY
LCALL INITIL ;内存初始化
WAIT: LCALL KEY ;键盘扫描,是否有键按下，否则等待
LCALL MODD
LJMP WAIT
KEY: NOP
NOP
LCALL KS
JNZ K1 ;有按键转到K1
LCALL KAIJI
LCALL SOP
XN: LJMP KEY
K1: LCALL MODD
LCALL MODD
LCALL KS
JNZ K2
LJMP KEY
K2: MOV R2,#0FEH ;读键盘
MOV R4,#00H
K3: MOV A,R2
MOV P1,A
MOV A,P1
JB ACC.4,L1 ;为1跳转，第一行无按键
MOV A,#00H
LJMP LK
L1: JB ACC.5,L2
MOV A,#04H
LJMP LK
L2: JB ACC.6,L3
MOV A,#08H
LJMP LK
L3: JB ACC.7,NEXT1
MOV A,#0CH
LK: ADD A,R4
PUSH ACC
K4: LCALL DELAY1 ;若同时有其他按键，则等待
LCALL KS
JNZ K4
MOV R3,#07H
CLR A
MOV R0,#30H
MOV R1,#31H
MM1: MOV A,@R1
MOV @R0,A
INC R0
INC R1
DJNZ R3,MM1
POP ACC
MOV @R0,A
RET
NEXT1: INC R4 ;列扫描
MOV A,R2
JNB ACC.3,N2
LJMP N1
N2: LJMP KEY
N1: RL A
MOV R2,A
LJMP K3
KS: MOV A,#0F0H ;判断P1口
MOV P1,A
NOP
NOP
MOV A,P1
CPL A
ANL A,#0F0H
RET
DELAY1:SETB RS0
DL: MOV R5,#0AH
DL2: MOV R6,#63
DL3: NOP
NOP
DJNZ R6,DL3
DJNZ R5,DL2
CLR RS0
RET
INITIL: ;30H-37H初值为零
MOV R3,#08H
MOV R0,#30H
M1: MOV @R0,#00H
INC R0
DJNZ R3,M1
RET
MODD: ;显示
MOV P0,#8EH
CALL DISPLAY
MOV A,37H
MOV DPTR,#TABLE3
MOVC A,@A+DPTR
CALL WRITE2
RET
KAIJI: MOV A,37H ;开机提示字
CJNE A,#0FH,DFF
MOV P0,#80H ;设光标地址
CALL DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE1;写数据
CALL WRITE1
DFF: RET
;按键值播放歌曲
SOP: MOV A,37H
CJNE A,#01H,A11
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE10
MOV 53H,#LOW TABLE10
LCALL INITILE2
LCALL MAIN0
A11: CJNE A,#02H,A22
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE20
MOV 53H,#LOW TABLE20
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A22: CJNE A,#03H,A33
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE30
MOV 53H,#LOW TABLE30
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A33: CJNE A,#04H,A44
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE40
MOV 53H,#LOW TABLE40
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A44: CJNE A,#05H,A55
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE50
MOV 53H,#LOW TABLE50
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A55: CJNE A,#06H,A66
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE60
MOV 53H,#LOW TABLE60
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A66: CJNE A,#07H,A77
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE70
MOV 53H,#LOW TABLE70
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A77: CJNE A,#08H,A88
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE80
MOV 53H,#LOW TABLE80
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A88: CJNE A,#09H,A99
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE90
MOV 53H,#LOW TABLE90
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
A99: CJNE A,#0AH,AAA
LCALL MODD
MOV 52H,#HIGH TABLE100
MOV 53H,#LOW TABLE100
LCALL INITILE2
lcall MAIN0
AAA: RET
INITILE2:
MOV L50MS,#20
MOV L1MS,#00H
MOV L250MS,#00H
MOV SEC,#00H
MOV MIN,#00H
MOV HOU,#00H
MOV A,HOU
MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H ;将BCD吗转化为ASIIC码
MOV P0,#0C8H ;显示小时十位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,B
ADD A,#30H
MOV P0,#0C9H ;显示小时个位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,#3AH
MOV P0,#0DH ;显示冒号
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,MIN
MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H
MOV P0,#0CBH ;显示分十位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,B
ADD A,#30H
MOV P0,#0CCH ;显示分个位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,#3AH
MOV P0,#0CDH ;显示冒号
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,SEC
MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H
MOV P0,#0CEH ;显示秒十位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,B
ADD A,#30H
MOV P0,#0CFH ;显示秒个位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV P0,#0C0H ;设光标地址
CALL DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE2;写数据
CALL WRITE1
RET
DISPLAY: CLR RS ;写指令
CLR RW
CLR E
LCALL DELAY
SETB E
RET
WRITE1: MOV R1,#00H ;写数据
A1: MOV A,R1
MOVC A,@A+DPTR
CALL WRITE2
INC R1
CJNE A,#0FEH,A1 ;未到字符串末尾继续
RET
WRITE2: MOV P0,A
SETB RS
CLR RW
CLR E
CALL DELAY
SETB E
RET
DELAY: MOV R4,#05
D1: MOV R5,#0FFH
DJNZ R5,$
DJNZ R4,D1
RET
TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H
DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
TAB1: DB 89H,86H,0C7H,0C7H,0C0H
TAB2: DB 0C6H,88H,0C0H
TABLE1: DB 'Music Box',0FEH
TABLE2: DB 'he jin ',0FEH
TABLE4: DB 'CAU',0FEH
TABLE3: DB 30H,31H,32H,33h
DB 34H,35H,36H,37H
DB 38h,39H,41H,42H
DB 43H,44H,45H,46H
MAIN0: MOV TMOD,#11H ;播放歌曲程序
MOV IE,#8aH
MOV TH1, #3cH
MOV TL1, #0b0H
LCALL KS
JNZ TTM12
MOV 40H,#00H
NEXT20: MOV A,40H
MOV DPH,52H
MOV DPL,53H
MOVC A,@A+DPTR
MOV R2,A
JZ STOP
ANL A,#0FH
MOV R1,A
MOV A,R2
SWAP A
ANL A,#0FH
JNZ SING
CLR TR0
JMP W1
SING: DEC A
MOV 22H,A
RL A
MOV DPTR,#TABLE00
MOVC A,@A+DPTR
MOV TH0,A
MOV 21H,A
MOV A,22H
RL A
INC A
MOVC A,@A+DPTR
MOV TL0,A
MOV 20H,A
SETB TR0
SETB TR1
W1: LCALL DELAY30
INC 40H
LCALL KS ;有键跳出
JNZ STOP
LJMP NEXT20
STOP: CLR TR0
CLR TR1
LJMP MAIN0
TTM12: LCALL K2
MOV A,37H
CJNE A,#0EH,TTM13
CLR TR1
LCALL DELAY1
TTM120: LCALL KS
LCALL DELAY1
JZ TTM120
LCALL K2
MOV A,37H
CJNE A,#0EH,TTM120
SETB TR1
LJMP NEXT20
TTM13: CJNE A,#0CH,TTM14
MOV A,52H
INC A
MOV 52H,A
MOV A,53H
INC A
MOV 53H,A
MOV A,36H
INC A
MOV 37H,A
LJMP TTM2
TTM14: CJNE A,#0DH,TTM2
MOV A,52H
DEC A
MOV 52H,A
MOV A,53H
DEC A
MOV 53H,A
MOV A,36H
DEC A
MOV 37H,A
TTM2: RET
TT0: PUSH ACC ;定时器中断子程序0
PUSH PSW
MOV TL0,20H
MOV TH0,21H
CPL P3.7
POP PSW
POP ACC
RETI
;定时器中断子程序1
T1INT: MOV TH1, #3CH ;定时器中断子程序1
MOV TL1, #0B0H
DJNZ L50MS,X4
MOV L50MS,#20
SECSET: ;每秒种时钟刷新秒显示一次
MOV A,SEC
MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H
MOV P0,#0CEH ;显示秒十位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,B
ADD A,#30H
MOV P0,#0CFH ;显示秒个位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,SEC
INC A
MOV SEC,A
XRL A,#60
X4: JNZ OUT
MINSET: MOV SEC,#00H ; 每分钟刷新分显示一次
MOV A,MIN
INC A
MOV MIN,A
MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H
MOV P0,#0CBH ;显示分十位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,B
ADD A,#30H
MOV P0,#0CCH ;显示分个位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,MIN
MOV B,#3
MUL AB
MOV B,#100
DIV AB
MOV R2,A
MOV A,#10
XCH A,B
DIV AB
MOV A,MIN
XRL A,#60
JNZ OUT
HOUSET:
MOV MIN,#00H ;每小时刷新小时显示一次
MOV A,HOU
MOV B,#10
DIV AB
ADD A,#30H ;将BCD吗转化为ASIIC码
MOV P0,#0C8H ;显示小时十位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,B
ADD A,#30H
MOV P0,#0C9H ;显示小时个位
CALL DISPLAY
CALL WRITE2
MOV A,HOU
INC A
MOV HOU,A
XRL A,#10
JNZ OUT
SJMP OVERFLOW
OUT: RETI;溢出处理
OVERFLOW:
MOV L50MS,#20
MOV L1MS,#00H
MOV L250MS,#00H
MOV SEC,#00H
MOV MIN,#00H
MOV HOU,#00H
RETI
DELAY30:
MOV R7,#2
W2: MOV R4,#125
W3: MOV R3,#248
DJNZ R3,$
DJNZ R4,W3
DJNZ R7,W2
DJNZ R1,DELAY30
RET
TABLE00:
DW 64580,64684,64777,64820
DW 64898,64968,65030,64260
DW 64400,64524,65058,63835,64021
TABLE10: ;第一首《精忠报国》
DB 66H,52H,36H,22H,12H,12H,22H,32H,98H,84H,82H,92H,14H,12H,22H
DB 32H,52H,22H,42H,38H,66H,52H,36H,22H,12H,22H,22H,32H,98H
DB 24H,22H,32H,54H,52H,32H,92H,12H,92H,82H,98H,66H,52H,36H,22H
DB 12H,12H,22H,32H,98H,84H,82H,92H,14H,12H,22H,32H,52H,22H,42H,38H
DB 66H,52H,36H,22H,12H,22H,22H,32H,98H,24H,22H,32H,54H,52H,32H
DB 22H,12H,92H,82H,98H,14H,24H,34H,44H,64H,0B4H,64H,32H,52H
DB 62H,0B2H,62H,52H,38H,24H,22H,32H,54H,52H,62H,52H,32H,32H,22H,38H
DB 64H,0B4H,64H,32H,52H,62H,0B2H,62H,52H,38H,22H,22H,22H,32H,52H,52H
DB 52H,62H,7FH,74H,04H,58H,6FH
DB 00
TABLE20: ;第二首《月亮代表我的心》
DB 02H,82H
DB 16H,32H,54H,02H,52H
DB 0A6H,32H,54H,02H,52H
DB 64H,74H,0B6H,64H
DB 52H,5CH,32H,22H
DB 16H,12H,14H,32H,22H
DB 16H,12H,14H,22H,32H
DB 26H,12H,94H,22H,32H
DB 2CH
DB 32H,52H
DB 36H,22H,14H,54H
DB 0ACH,92H,0A2H
DB 96H,0A2H,96H,82H
DB 3CH,54H
DB 36H,22H,14H,54H
DB 0ACH,92H,0A2H
DB 16H,12H,14H,22H,32H
DB 2CH,02H,82H
DB 16H,32H,56H,12H
DB 0A6H,32H,56H,52H
DB 66H,72H,0B6H,62H
DB 62H,52H,58H,32H,22H
DB 16H,12H,14H,32H,22H
DB 16H,12H,14H,22H,32H
DB 26H,92H,0A4H,12H,22H
DB 1CH
DB 00
TABLE30: ;第三首《看我七十二变》
DB 0d4H,84H,94H,82H,92H
DB 12H,22H,82H,92H,02H,92H,82H,0d2H
DB 82H,92H,14H,84H,02H,0d1H,0d1H
DB 0c2H,0d2H,84H,0d2H,0d2H,82H,82H
DB 84H,82H,82H,94H,82H,0d2H
DB 82H,82H,82H,92H,02H,82H,82H,0d2H