課程設(shè)計(jì)作品和弦手機(jī)鈴聲播放器

1、課程設(shè)計(jì)作品：和弦手機(jī)鈴聲播放器 成員：籍晨露、張學(xué)艷、趙婧如一、設(shè)計(jì)目的、功能和用途本設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)，以實(shí)現(xiàn)和弦音樂(lè)的播放。通過(guò)按鍵輸入命令，通過(guò)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)樂(lè)曲的播放、暫停、選擇曲目的功能，并在LCD液晶顯示屏上顯示相應(yīng)的內(nèi)容。樂(lè)曲存儲(chǔ)到芯片后，可以隨時(shí)隨地播放曲目?？梢杂脕?lái)制作手機(jī)鈴聲、音樂(lè)賀卡、音樂(lè)門(mén)鈴、八音盒等。二、硬件設(shè)計(jì)思想使用Mage16內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生方波驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，改變方波頻率以實(shí)現(xiàn)樂(lè)曲的播放。1. 揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)：PB3，PD5兩個(gè)I/O口輸出兩路音頻信號(hào)分別通過(guò)兩個(gè)限流電阻后直接并聯(lián)在一起，合并成一路驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。2. 按鍵輸出：因?yàn)榘存I是直接使用開(kāi)發(fā)板上的按鍵，所以

2、只用導(dǎo)線與Mage16相連，4個(gè)按鍵分別接在PC0，PC1，PC6，PC7。3. LCD驅(qū)動(dòng)：LCD也在開(kāi)發(fā)板上，只使用導(dǎo)線與Mage16相連。使用PA3，PB4，PB5，PB6，PB7輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)。電原理圖實(shí)物照片三、軟件設(shè)計(jì)思想分別使用Time0，Time1兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的CTC模式輸出兩列方波，根據(jù)傅立葉展開(kāi)式知方波本身包含了大量的正弦波信號(hào)，這樣聲音聽(tīng)起來(lái)就比較渾厚不單調(diào)。傅立葉展開(kāi)式中第一項(xiàng)即為相應(yīng)樂(lè)音的基頻，其余項(xiàng)為泛音，增加音色的渾厚度。兩列波直接疊加在一起就可以實(shí)現(xiàn)頻率的混合。編寫(xiě)樂(lè)譜時(shí)直接使用音符相應(yīng)頻率所轉(zhuǎn)換的OCR的值，程序運(yùn)行比較簡(jiǎn)單，且編寫(xiě)也并不比直接使用頻率復(fù)雜。

3、頻率、OCR對(duì)照表（只列出常用音高）定時(shí)/計(jì)數(shù)器選擇8分頻CTC模式，下表中每格內(nèi)上行為頻率，下行為OCR的值，沒(méi)有寫(xiě)出的說(shuō)明需要改變分頻。第一列列出了4個(gè)八度區(qū)CC#/DbDD#/EbEFF#/GbGG#/AbAA#/BbB-1130.8138.5146.8155.5164.8174.6185.0196.0207.6220.0233.0246246.92320261.6219277.1207293.6195311.1184329.6174349.2164369.9155392.0146415.3138440.0130466.1123493.81161523.2109554.2105587.3

4、97622.292659.286698.481739.977783.972830.668880.064932.361987.75721046.5541108.7511174.7481244.5451318.5431396.9401480.0381568.0361661.2341760.0321864.7301975.528曲目選擇功能使用switch語(yǔ)句，通過(guò)改變整型j的值改變曲目序號(hào)，從而選擇不同的play函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。歌曲的暫停使用掃描按鍵程序，每播放一個(gè)音符都會(huì)掃描一下暫停鍵，如果被按下則跳出play函數(shù)的循環(huán)。在曲目選擇時(shí)，根據(jù)不同的j值，使用數(shù)組選擇不同字符元素驅(qū)動(dòng)LCD點(diǎn)陣，顯示所

5、要播放的曲目。流程圖LCD點(diǎn)陣掃描，同步顯示即將播放的曲目開(kāi)始初始化Play鍵檢測(cè)，如被按下則進(jìn)入播放程序播放音樂(lè)并同步進(jìn)行Pause鍵檢測(cè)，如被按下則跳出播放程序按鍵檢測(cè)曲目序號(hào)增加一Next鍵被按下Enter鍵被按下四、軟件功能方波產(chǎn)生函數(shù) 使用計(jì)時(shí)器CTC模式 附件一樂(lè)曲庫(kù)及play函數(shù) 使用字符數(shù)組表示音符，相應(yīng)的整型數(shù)組表示時(shí)值 附件二LCD點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)程序 附件三主函數(shù) 循環(huán)掃描調(diào)用函數(shù) 附件四五、測(cè)試過(guò)程及數(shù)據(jù)系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程和硬件的配置隨著開(kāi)發(fā)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，我們?cè)谡n程進(jìn)行的過(guò)程中嘗試著進(jìn)行程序的開(kāi)發(fā)和調(diào)試，并且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)逐步擴(kuò)展功能。開(kāi)發(fā)過(guò)程及進(jìn)度表如下：起始： 定義音樂(lè)頻率譜，嘗

6、試使用TIMER0的CTC模式來(lái)輸出方波， 并直接利用頻率譜給OCR0賦值，使之能夠輸出波形，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。 購(gòu)買(mǎi)電阻、電容、二極管、三極管等元件，開(kāi)始準(zhǔn)備硬件電路。停滯： 一個(gè)三極管的錯(cuò)誤焊接導(dǎo)致自制的實(shí)驗(yàn)板無(wú)法使用，而且很多功能很難 實(shí)現(xiàn)，我們只好向老師申請(qǐng)了大的實(shí)驗(yàn)板來(lái)繼續(xù)我們的課程設(shè)計(jì)。在宿 舍里多次調(diào)試，發(fā)現(xiàn)程序沒(méi)有異常，但是卻無(wú)法輸出預(yù)期的音階，多次 查錯(cuò)后沒(méi)有進(jìn)展。多方考察后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題在于蜂鳴器的局限性，最終換成 揚(yáng)聲器后，程序正常。發(fā)展： 在實(shí)驗(yàn)室對(duì)已完成的部分程序進(jìn)行調(diào)試。發(fā)展了TIMER1的功能， 并且完成了硬件設(shè)計(jì)和組裝，成功輸出和弦鈴聲。進(jìn)一步完善按鍵功 能，按鍵部分已

7、經(jīng)可以達(dá)到預(yù)期效果，即， 按下PLAY鍵：開(kāi)始播放歌曲。 按下STOP鍵：停止播放歌曲。 按下NEXT鍵：歌曲轉(zhuǎn)到下一首。 按下ENTER鍵：歌曲已被確認(rèn)到下一首。 為了不致引起混亂，我們要求實(shí)驗(yàn)者在選擇完曲目后，開(kāi)始播放下一首 曲目前，先按下確認(rèn)鍵，這樣可以保證整個(gè)程序簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單、方便。 我們的實(shí)驗(yàn)曲折中迂回前進(jìn)。飛躍： 在基本功能實(shí)現(xiàn)以后，我們決定對(duì)該手機(jī)鈴聲播放器的功能加以擴(kuò)展。 經(jīng)商討和考察后決定使用LCD液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)其功能的擴(kuò)展和優(yōu) 化。經(jīng)過(guò)整整一天的調(diào)試，我們的液晶顯示屏的功能已基本可以實(shí)現(xiàn) 預(yù)期效果，實(shí)驗(yàn)接近尾聲。尾聲： 至此，我們的程序已基本完成，硬件電路也可以滿足和弦輸出的需要。 我們這一階段，進(jìn)一步擴(kuò)充了播放器里的歌曲庫(kù)，使得播放器可以輸出 更多優(yōu)美的歌曲，音色也更柔和動(dòng)聽(tīng)。完成課程設(shè)計(jì)作品論文和總結(jié)， 制作PPT和網(wǎng)站。六、相應(yīng)指標(biāo)參數(shù)實(shí)驗(yàn)板中的芯片的端口輸出的電流（約為4050mA）大小合適，恰好可以滿足揚(yáng)聲器的需要（接入電路前不超過(guò)60mA），不需要再利用三極管進(jìn)行電流的放大。七、設(shè)計(jì)所需全部資源硬件資源：ATmega16實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板一個(gè)： 0.3w揚(yáng)聲器一個(gè)，導(dǎo)線若干：軟件資源：ICCV7 for AVRAVR Studio 4 相關(guān)書(shū)籍： ATmega16數(shù)據(jù)手冊(cè) 嵌入式編程與AtmelAVR AVR單片機(jī)開(kāi)發(fā)與C語(yǔ)言入門(mén)指導(dǎo) 單片機(jī)原理及