数字音乐盒的设计.doc

数字音乐盒的设计 专业：测控技术与仪器 班级：XX级X班 姓名：XXX 目录 引言? ? 1 1 总体方案设计? ? 2 1.1 设计方案的对比? ? 2 1.2 原理简介? ? 3 1.3 方案设计思想? ? 3 2 硬件设计? ? 5 2.1 硬件电路? ? 5 2.1.1 单片机芯片的选择方案? ? 5 2.1.2? AT89C51的工作特性? ? 6 2.1.3? AT89C51的管脚说明? ? 7 2.2 原理说明? ? 10 2.3 电路各模块说明? ? 10 2.3.1 键盘系统? ? 10 2.3.2 蜂鸣器? ? 11 2.3.3 时钟电路? ? 11 2.3.4 复位电路? ? 12 2.3.5 显示电路? ? 12 2.4 硬件电路设计? ? 13 结 论? ? 14 致 谢? ? 15 参考文献? ? 16 引言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是毋庸置疑的，其中智能音乐盒就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、生活、提供更好的更方便的服务就需要从单片机技术着手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 音乐盒的起源，可追溯至中世纪欧洲文艺复兴时期。当时为使教会的的钟塔报时，而将大小的钟表上机械装置，被称为“可发出声音的组钟”。 17世纪初，音乐盒的工业成为瑞士超过制表和缝制蕾丝业的第一大产业，这使得位于瑞士侏罗山边的小镇闻名于世。音乐盒300多年的产品发展，同时也是人类文明300多年发 展的历史鉴证。每个不同时期的音乐盒造型，都能折射出当时不同的社会心态和文明发展现状，它也成了时代的一面镜子。 现今，音乐盒的制造，延袭传统，结合现代，正日益成为人们或为了典藏一段岁月，或为了收藏一份情感，或出于对音乐的追求，或对于旧时代的怀念，或为了居室的美化，等等，而得到众多品位人士的追求。 每个不同时期的音乐盒造型，都能折射出当时不同的社会心态和文明发展现状，它也成了时代的一面镜子。音乐盒悠扬的乐声，经常勾起人们对美好往事的会议，甚至魂牵梦萦，坠入时光岁月的追忆中。300多年来席卷全球市场的机械音乐盒的最大魅力也许就在于它能将抽象的音乐，凝固成具象的艺术品，成为人们表达美好情感，追思逝去年华的最佳选择。 1? 总体方案设计 1.1 设计方案的对比 方案一：本设计以AT89C51为核心，配合键盘系统，放大电路，时钟电路和数码管显示电路实现音乐的演奏。音乐盒设计采用独立的键盘做为音符的输入以AT89C51为核心。 本设计中用到了AT89C51单片机，1*5独立式键盘，蜂鸣器，14引脚的LCD，时钟电路，可以通过以下原理框图（图1）来实现该音乐盒的设计。 P0.0 | P0.7 琴键电路 单片机 复位电路 时钟电路路 图1 系统结构框图 方案二：该方案以AT89S52单片机为核心，主要设计模块包括数码管显示部分，功能键盘部分，蜂鸣器发声部分，彩灯部分。数码管采用共阳极数码管，通过单片机P1口控制，实现歌曲序号的显示；功能键盘采用1*8键盘按键开关，通过单片机P3口控制，实现歌曲播放顺序的调换和暂停播放功能；蜂鸣器由单片机的P2口控制，实现歌曲播放；彩灯是由普通发光二极管代替，能实现单色长亮和闪烁效。 综上所述：由于方案一的琴键输入是通过独立式键盘来完成的,这样便于控制且直观。且本方案是采用我们所熟知的单片机类型和显示电路，便于我们理解。而方案二中其他电路部分与方案一相差不大，但系统实现比较困难。且主控芯片采用的是我们少用的AT89S51，所以我们选择方案一。 1.2 原理简介 当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。同时启动定时器T1，显示乐曲播放的时间，并驱动LCD,显示歌曲号。 1.3 方案设计思想 (1)要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期(1/音频),然后将此周期除以2,即为半周期的时间,利用定时器计时这个半周期时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相,然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相,就可在I/O脚上得到此频率的脉冲 (2)利用AT89C51的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下,改变记数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。例如频率为523HZ,其周期T=1/523=1912微秒,因此只要令计数器定时956/1=956在每记数9次时将I/O口反相,就可得到中音D0(523HZ)。 记数脉冲值与频率的关系公式如下： N=Fi/2/Fr? ? N：记数值 Fi：内部计时一次为1微秒．故其频率为1MHZ Fr；要产生的频率 (3)：起记数值的求法如下： T＝65536－N＝65536－Fi／2／Fr 例如：设K＝65536，F＝1000000＝Fi＝1MHZ，求低音D0（523