单片机音乐盒专业课程设计.doc
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1、。 单片机原理和应用课程设计 题目:单片机音乐播放器 系 别:计算机信息和技术系 专 业: 计算机科学和技术 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导老师: 06月目录1.项目分析11.1概述11.2单片机音乐盒播放器相关介绍12.题目分析21.软件分析21.1软件介绍21.2具体软件过程42.硬件分析43.方案设计和论证43.1单片机选择43.2单片机控制电路设计54.硬件设计74.1 AT89C51 芯片功效和硬件连接74.2芯片擦除74.3键盘74.3.1键盘输入特点74.3.2按键确实定74.4音频输出84.5整体硬件电路85.软件设计95.1 程序步骤图95.2音乐产生方法95.3对乐谱
2、表转换116.软硬件调试126.1软件调试126.2硬件调试126.3软硬件调试中问题136.3.1软件问题136.3.2硬件问题147.总结151.项目分析1.1概述伴随社会发展和科技进步,越来越多人性化电子产品被用在大家日常生活之中,这其中全部有单片机身影,比如银行交易窗口滚动字幕、灯牌还有多种彩灯控制手机、计算机、机器人等各行各业之中。正如我们所知道,传统音乐盒多是机械音乐盒,其工作原理是经过齿轮带动一个带有铁钉铁桶转动,铁桶上铁钉撞击铁片制成琴键,从而发出声音。不过,机械式音乐盒体积比较大,比较粗笨,且发音单调。而且水、灰尘等外在原因,轻易使内部金属发音条变形,从而造成发音跑调。另外,
3、机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必需放平不能动摇,而且价格昂贵,不能实现大批量生产。不过和之相反,基于单片机设计制作电子式音乐盒。和传统机械式音乐盒相比更小巧,音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力起源是电池,制作工艺简单,可进行批量生产,所以价格廉价。基于单片机制作电子式音乐盒,控制功效强大,可依据需要选歌,使用方便。所放歌曲节奏能够依据需要进行设置,依据存放容量大小,能够尽可能多存放歌曲。另外,还能够设计彩灯外观效果,增设放歌时间、序号显示灯功效,使音乐盒功效愈加丰富。1.2 单片机音乐盒播放器相关介绍电子音乐已广泛地应用于社会生活各个领域。其类型从音乐卡片到CD、MP3 等多个多样
4、,制作原理也各不相同。声音是经过振动产生。单片机对某一I/O引脚以一定频率循环置1和清0,这一引脚便产生一定频率方波,该方波经过放大后作用于蜂鸣器或扬声器,便产生一定频率声音。若改变输出方波频率,产生声音也就改变了。经过控制输出方波时间长短,声音长短也就得到控制。所以,依据乐谱,单片机就可产生电子音乐。音乐中最关键两个要素是音符和节拍。单片机控制音乐发生器系统由硬件电路和软件两部分组成。利用单片机控制电子音乐发生器软硬件上含有独特优点,系统开发周期短,成本低,电路制作轻易。更换歌曲时,硬件电路无需作任何修改,只需修改软件即可实现。软件编程时,可用51系列单片机汇编语言或C语言实现。(本课题使用
5、C语言)同时还可依据个人习好经过软件改变节拍延时时间,增加电子音乐趣味性。2.题目分析1.软件分析此次设计关键用到了三款软件,一款是用以对源代码进行C语言编程KEIL软件,一款是谱曲软件,另一款则是用以对实物设计进行仿真PROTEUS软件4。1.1软件介绍1.1.1编程软件KEIL介绍要进行单片机开发设计,首先离不开就是软件,而假如你使用C语言编程,那么KEIL几乎就是你不二之选,即使不使用C语言而仅用汇编语言编程,其方便易用集成环境、强大软件仿真调试工具也会令你事半功倍。KEIL C51是美国KEIL Software企业出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统,和汇编相比,C语言在功效上、
6、结构性、可读性、可维护性上有显著优势,所以易学易用。KEIL提供了包含C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功效强大仿真调试器等在内完整开发方案,经过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。运行KEIL软件需要WIN98、NT、WIN、WINXP等操作系统。C51工具包整体结构,uVision和Ishell分别是C51 for Windows和for Dos集成开发环境(IDE),能够完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发步骤。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文
7、件,也能够和库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准Hex文件,以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试,也可由仿真器使用直接对目标板进行调试,也能够直接写入程序存贮器如EPROM中。KEIL C51生成目标代码效率很之高,多数语句生成汇编代码很紧凑,轻易了解。在开发大型软件时更能表现高级语言优势。和汇编相比,C语言在功效上、结构性、可读性、可维护性上有显著优势,所以易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发,体会愈加深刻。 KEIL C51软件提供丰富库函数和功效强大集成开发调试工具,全Windows界面。是一款很不错软件。1
8、.1.2谱曲软件介绍单片机音乐谱曲软件Music Encode能够将乐谱表转化为用于51单片机播放音乐时候需要16进制代码。1.1.3仿真软件PROTEUS介绍有了编译软件,一样也少不了仿真软件PROTEUS,这是一款很强大仿真软件,有了它以后,我们就能够节省大量精力和资源,仅仅经过电脑就能模拟我们想要东西,直至满足我们自己要求为止。PROTEUS软件是英国Labcenter electronics企业出版EDA工具软件。它不仅含有其它EDA工具软件仿真功效,还能仿真单片机及外围器件。它是现在最好仿真单片机及外围器件工具。即使现在中国推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学老师、致力于
9、单片机开发应用科技工作者青睐。PROTEUS是世界上著名EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机和外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品完整设计。是现在世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC(10、12、16、18、24、30、DsPIC33)、AVR、ARM、8086和MSP430等,又增加了Cortex和DSP系列处理器,并连续增加其它系列处理器模型。在编译方面,它也支持IAR、KEIL和MPLAB等多个编译器。在PROTEUS绘制好原理图后,调入已编译好目标代码文件(.HE
10、X),能够在PROTEUS原理图中看到模拟实物运行状态和过程。PROTEUS 是单片机课堂教学优异助手。PROTEUS不仅可将很多单片机实例功效形象化,也可将很多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示试验效果,后者则是实物演示试验难以达成效果。它元器件、连接线路等却和传统单片机试验硬件高度对应。这在相当程度上替换了传统单片机试验教学功效,比如:元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。1.2具体软件过程1.2.1使用谱曲软件对音乐播放器程序中需要用到音乐代码进行转换;1.2.2使用仿真软件proteus进行仿真图绘制;1.2.3使用keil软件进行代码编
11、写和调试。2.硬件分析本设计中会用到元件有AT89C51单片机一个、按键四个、蜂鸣器一个、双头USB数据线一条,还有部分电路常见元器件。3.方案设计和论证本设计是基于单片机音乐播放器设计,由单片机AT89C51芯片和蜂鸣器为关键,辅以必需电路,组成一个简单单片机音乐播放器。要求利用I/O口产生一定频率方波,驱动蜂鸣器,从而演奏乐曲,可经过功效键选择乐曲,暂停,播放。3.1单片机选择首先选择单片机中最为普遍MCS51系列。其中AT89C2051是美国ATMEL企业生产低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含2k bytes可反复擦写只读程序存放器(PEROM)和128bytes随机数据存放器(
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