基于單片機(jī)的可控?cái)?shù)字音樂盒設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的可控?cái)?shù)字音樂盒設(shè)計(jì)摘 要本文是一篇基于AT89C51單片機(jī)的可控?cái)?shù)字音樂盒的程序設(shè)計(jì)。該音樂盒是一個(gè)依據(jù)單片機(jī)技術(shù)原理，通過PROTEUS仿真軟件對(duì)硬件電路進(jìn)行仿真制作以及利用KEIL軟件對(duì)音樂盒源程序進(jìn)行C語言編譯，而設(shè)計(jì)制作出的一個(gè)多功能數(shù)字音樂盒。該音樂盒通過控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來產(chǎn)生不同頻率的方波，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出不同音調(diào)的音樂。該程序通過把樂譜轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的定時(shí)常數(shù)來驅(qū)動(dòng)發(fā)音設(shè)備演奏出悅耳動(dòng)聽的音樂。本音樂盒一共設(shè)計(jì)了五首歌曲，同時(shí)還設(shè)計(jì)了三種LED彩燈的變化把戲。在演奏歌曲時(shí)彩燈隨音調(diào)閃爍。在停止演奏歌曲時(shí)三種彩燈把戲開始閃爍。歌曲和把戲均可隨意切換。與此同時(shí)，

2、數(shù)碼管也不斷變化數(shù)字，以此顯示歌曲和彩燈把戲的序號(hào)。關(guān)鍵詞：數(shù)字音樂盒；AT89C51；KEIL；PROTEUS；數(shù)碼管 THE DESIGNATION OF CONTROLLABLE DIGITAL MUSIC BOX BASED ON 51 SCM ABSTRACTThis paper explains the program designation of controllable digital music box based on AT89C51. This music box is designed by the idea that a multi-functional digita

3、l music box can be made based on the technical principle of single chip microcomputer (SCM), together with using the PROTEUS to simulate the hardware circuit and using KEIL to programme the source of music box which is compiled with C language. This music box can produce square waves of different fr

4、equency in control of the timer inside SCM, and music of different tunes by driving speaker. The program is made use of to drive the sounding equipment to play pleasant music by the way of changing music score into the corresponding timing constant.This music box is totally designed with five songs,

5、 and also with three changeable patterns of LED colorful lights. While the songs are being performed, the colorful lights are flashing with tones. While the songs are stopped playing, the colorful lights start to flash with three changeable patterns. The songs and patterns can be free to switch. At

6、the same time, the digital tube is also constantly changing figures to show the serial number of the songs and the patterns of the colorful lights.Key words: Digital music box; AT89C51; KEIL; PROTEUS; Digital tube目 錄1 前言-12 單片機(jī)和音樂盒硬件的功能-2 AT89C51芯片的功能-2 音樂盒的硬件及其功能-43 數(shù)字音樂盒的主體設(shè)計(jì)方案-5 音樂盒的主體結(jié)構(gòu)-53.2 主設(shè)計(jì)

7、軟件的介紹-5 編程軟件KEIL的簡(jiǎn)介-53.2.2 仿真軟件PROTEUS的簡(jiǎn)介-64 音樂盒硬件設(shè)計(jì)-8 總設(shè)計(jì)框圖-84.2 各局部硬件的作用-8時(shí)鐘振蕩電路-84.2.2 LED和數(shù)碼管的設(shè)計(jì)-95 音調(diào)和節(jié)拍的設(shè)計(jì)-115.1 音調(diào)和節(jié)拍的設(shè)計(jì)以及音樂根底知識(shí)-115.2 音調(diào)和節(jié)拍的編碼-136 源程序設(shè)計(jì)-14 音樂程序-14 LED把戲程序-156.3 數(shù)碼管程序-167 數(shù)字音樂盒總設(shè)計(jì)圖-177.1 仿真總設(shè)計(jì)圖-177.2 實(shí)物總設(shè)計(jì)圖-188 結(jié)論-19參考文獻(xiàn)-20致謝-21附錄A總程序源代碼及注釋-221 前言隨著科技越來越興旺，單片機(jī)技術(shù)也越來越純熟，單片機(jī)的應(yīng)用

8、也越來越廣泛，可以說幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。如今，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域都起著至關(guān)重要的作用1。單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。隨著人類社會(huì)的開展，人們對(duì)于視聽方面的享受提出了更高的要求。而傳統(tǒng)的音樂盒大局部是機(jī)械型的，體積龐大，而且沉重，發(fā)音單調(diào)，且不悅耳，不能實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，所以很難滿足當(dāng)代人們的需求。但是本文設(shè)計(jì)的數(shù)字音樂

9、盒是以單片機(jī)為核心元件的數(shù)字音樂盒。單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此該數(shù)字音樂盒也就具有體積小，重量輕，能演奏各種各樣的音樂，功能多，外觀絢麗多彩，使用非常方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且具有一定的開發(fā)價(jià)值。2 單片機(jī)和音樂盒硬件的功能隨著當(dāng)代單片機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，單片機(jī)的功能也越來越強(qiáng)大，主要包括有：1單片機(jī)集成度高；2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化； 3單片機(jī)可靠性高，處理功能強(qiáng)，速度快； 4低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 ；5控制功能強(qiáng)大。而本文設(shè)計(jì)采用的是AT89C51單片機(jī)，這是一款性價(jià)比非常高的單片機(jī)。2.1 AT89C51芯片的功能AT89

10、C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。俗稱單片機(jī)2。如圖：圖 2-1 AT89C51單片機(jī)引腳圖圖 2-2 AT89C51單片機(jī)實(shí)物圖引腳功能3：為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口；：是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口；：為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口；：管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口；P3.0：RXD串行輸入口；P3.1：TXD串行輸出口；P3.2：INT0外部中斷0；P3.3：INT1外部中斷1；P3.4：T0記時(shí)器0外部輸入；P3.6：WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通；P3.7：RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通；EA：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，那

11、么在此期間外部程序存儲(chǔ)器0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；P3.5：T1記時(shí)器1外部輸入；ALE：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)；PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)；RST：復(fù)位輸入；XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入；XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2 音樂盒的硬件及其功能本文設(shè)計(jì)的數(shù)字音樂盒，所需要的硬件有：AT89C51芯片：主控制器；LED彩燈：燈光閃爍，P1.0-P1.7控制八路LED彩燈；數(shù)碼管：音樂序號(hào)顯示，P0.0

12、-P0.6控制數(shù)碼管；晶振：給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，電路為12MHZ晶振頻率工作，起振電路中C1、C2均為30PF。電容：保持一個(gè)恒定的偏執(zhí)電壓供應(yīng)；電源：供電；電阻；控制電路；開關(guān)：控制音樂，P3.2控制LED彩燈把戲的切換，P3.3控制音樂的切換。3 數(shù)字音樂盒的主體設(shè)計(jì)方案3.1 音樂盒的主體結(jié)構(gòu)該音樂盒主要是通過控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來產(chǎn)生不同頻率的方波，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出不同音調(diào)的音樂。如圖：圖 3-1 音樂盒主體結(jié)構(gòu)框圖本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于AT89C51系列單片機(jī)的數(shù)字音樂盒，一共設(shè)計(jì)了五首不同風(fēng)格的歌曲，在播放歌曲同時(shí)八路LED彩燈隨音調(diào)變化而變化，同時(shí)利用數(shù)碼管顯示歌曲的序號(hào)

13、，以便切換歌曲。在不播放歌曲的時(shí)候還設(shè)計(jì)了八路LED彩燈，可以隨意變化三種把戲，給人們帶來視聽的雙重享受。一共設(shè)計(jì)了兩個(gè)開關(guān)，一個(gè)用以切換LED彩燈把戲，一個(gè)用以切換歌曲。3.2 主設(shè)計(jì)軟件的介紹本次設(shè)計(jì)主要用到了兩款軟件，一款是用以對(duì)源代碼進(jìn)行C語言編程的KEIL軟件，另一款那么是用以對(duì)實(shí)物設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真的PROTEUS軟件4。3.2.1 編程軟件KEIL的簡(jiǎn)介要進(jìn)行單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)，首先離不開的就是軟件，而如果你使用C語言編程，那么KEIL幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。KEIL C51是美國(guó)KEIL S

14、oftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。KEIL提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境uVision將這些局部組合在一起。運(yùn)行KEIL軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯

15、編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)立生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。KEIL C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能表達(dá)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)

16、更加深刻。 KEIL C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。是一款非常不錯(cuò)的軟件。3.2.2 仿真軟件PROTEUS的簡(jiǎn)介有了編譯軟件，同樣也少不了仿真軟件PROTEUS，這是一款非常強(qiáng)大的仿真軟件，有了它以后，我們就可以節(jié)省大量的精力和資源，僅僅通過電腦就能模擬我們想要的東西，直至滿足我們自己的要求為止。PROTEUS軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單

17、片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。PROTEUS是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC(10、12、16、18、24、30、DsPIC33)、AVR、ARM、8086和MSP430等，2021年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、KEIL和MPLAB等多種編譯器。在PROTEUS繪制好

18、原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件(.HEX)，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。PROTEUS 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者那么是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以到達(dá)的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例如：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。4 音樂盒硬件設(shè)計(jì)4.1 總設(shè)計(jì)框圖通過前面的介紹，本文的設(shè)計(jì)思路已經(jīng)根本清晰，總設(shè)計(jì)框圖如下：圖 4-1

19、總設(shè)計(jì)框圖硬件除了AT89C51芯片外，主要的就是時(shí)鐘振蕩電路、LED彩燈以及數(shù)碼管的設(shè)計(jì)。AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反應(yīng)元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然振蕩器。外接石英晶體及電容C1、C2接在放大器的反應(yīng)回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1，C2雖然沒有什么嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的上下、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易、程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF-10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF-10PF。用戶也可以采

20、用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2那么懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。振蕩器電路圖如下：圖 4-2 單片機(jī)內(nèi)部、外部振蕩電路4.2.2 LED和數(shù)碼管的設(shè)計(jì)1八路LED彩燈，分別接在這八個(gè)端口上，連接方式為共陽極，假設(shè)為低電平，可使LED亮起。發(fā)光二極管的亮、熄由內(nèi)部程序控制，八個(gè)LED發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng)不同的音階，所以LED會(huì)隨著音階的變化按規(guī)律亮、熄。設(shè)計(jì)如圖：圖 4-

21、3 LED設(shè)計(jì)圖2數(shù)碼管接在AT89C51的P0端口上，數(shù)碼管采用的是共陰極數(shù)碼管5，在數(shù)碼管與端口之間接了上拉電阻以使數(shù)碼管能正常工作。如下圖：圖 4-4 數(shù)碼管設(shè)計(jì)圖5音調(diào)和節(jié)拍的設(shè)計(jì)5.1 音調(diào)和節(jié)拍的設(shè)計(jì)以及音樂根底知識(shí)一般說來，單片機(jī)演奏音樂根本都是單音頻率，它不包含相應(yīng)幅度的諧波頻率，也就是說不能像電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。因此單片機(jī)奏樂只需弄清楚兩個(gè)概念即可，也就是“音調(diào)和節(jié)拍表示一個(gè)音符唱多長(zhǎng)的時(shí)間6。不同音高的樂音是用C、D、E、F、G、A、B來表示，這7個(gè)字母就是音樂的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱成簡(jiǎn)譜的1、2、3、4、5、6、

22、7，相當(dāng)于漢字“多來米發(fā)梭拉西的讀音，這是唱曲時(shí)樂音的發(fā)音，所以叫“音調(diào)，即Tone。把C、D、E、F、G、A、B這一組音的距離分成12個(gè)等份，每一個(gè)等份叫一個(gè)“半音。兩個(gè)音之間的距離有兩個(gè)“半音，就叫“全音。在鋼琴等鍵盤樂器上，CD、DE、FG、GA、AB兩音之間隔著一個(gè)黑鍵，他們之間的距離就是全音；EF、BC兩音之間沒有黑鍵相隔，它們之間的距離就是半音。通常唱成1、2、3、4、5、6、7的音叫自然音，那些在它們的左上角加上號(hào)或者b號(hào)的叫變化音。叫升記號(hào)，表示把音在原來的根底上升高半音，b叫降記音，表示在原來的根底上降低半音。例如高音DO的頻率1046Hz剛好是中音DO的頻率523Hz的一倍

23、，中音DO的頻率523Hz剛好是低音DO頻率266 Hz的一倍；同樣的，高音RE的頻率1175Hz剛好是中音RE的頻率587Hz的一倍，中音RE的頻率587Hz剛好是低音RE頻率294 Hz的一倍。要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期1/頻率，然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這半個(gè)周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相，就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89C51的內(nèi)部定時(shí)器使其工作在計(jì)數(shù)器模式MODE1下，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法。此外結(jié)束符和休止符7可以分別用代碼00H和FFH來表示，假設(shè)查表

24、結(jié)果為00H，那么表示曲子終了；假設(shè)查表結(jié)果為FFH，那么產(chǎn)生相應(yīng)的停頓效果。在簡(jiǎn)譜中，數(shù)字上面帶一個(gè)點(diǎn)就是高8度，兩個(gè)點(diǎn)代表高16度。數(shù)字下面帶一個(gè)點(diǎn)就是低8度，兩個(gè)點(diǎn)代表低16度。假設(shè)要構(gòu)成音樂，光有音調(diào)是不夠的，還需要節(jié)拍，讓音樂具有旋律固定的律動(dòng)，而且可以調(diào)節(jié)各個(gè)音的快滿度?！肮?jié)拍,即Beat，簡(jiǎn)單說就是打拍子，就像我們聽音樂不自主的隨之拍手或跺腳。假設(shè)1拍實(shí)，那么1/4 拍為。至于1拍多少秒，并沒有嚴(yán)格規(guī)定，就像人的心跳一樣，大局部人的心跳是每分鐘72下，有些人快一點(diǎn)，有些人慢一點(diǎn)，只要聽的悅耳就好。音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短即時(shí)值，一般用拍數(shù)表示。休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂是由許多不同的音

25、符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同頻率，這樣就可以利用不同的頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂。了解音樂的一些根底知識(shí)，我們可知產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂。對(duì)于單片機(jī)來說，產(chǎn)生不同頻率的脈沖是非常方便的，利用單片機(jī)的定時(shí)、計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波頻率信號(hào)。因此，需要弄清楚音樂中的音符和對(duì)應(yīng)的頻率，以及單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)的關(guān)系。而節(jié)拍的定義如表所示：表5-1 節(jié)拍的定義音符名稱寫法時(shí)值全音符5 四拍二分音符5二拍四分音符5一拍八分音符5半拍十六分音符5四分之一拍三十二分音符5-八分之一拍每個(gè)音符使用1個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的上下，低4位代表音符的節(jié)拍，圖為節(jié)拍碼的對(duì)照。如果1拍為秒，

26、1/4拍實(shí)秒，只要設(shè)定延遲時(shí)間就可求得節(jié)拍的時(shí)間。假設(shè)1/4拍為1DELAY，那么1拍應(yīng)為4DELAY，以此類推。所以只要求得1/4拍的DELAY時(shí)間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)，如圖為1/4和1/8節(jié)拍的時(shí)間設(shè)定。表5-2 1/4和1/8節(jié)拍的時(shí)間設(shè)定曲調(diào)值DELAY曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125毫秒調(diào)4/462毫秒調(diào)3/4187毫秒調(diào)3/494毫秒調(diào)2/4250毫秒調(diào)2/4125毫秒5.2 音調(diào)和節(jié)拍的編碼do re mi fa so la si分別編碼為1-7，重音do編為8,重音re編為9，重音mi編為A，重音fa編為B，重音so編為C，重音la編為D，重音si編為E，停頓編為0。播放長(zhǎng)度

27、以十六分音符為單位在本程序中為165ms，一拍即四分音符等于4個(gè)十六分音符，編為4,其它的播放時(shí)間以此類推。音調(diào)作為編碼的高4位，而播放時(shí)間作為低4位，如此音調(diào)和節(jié)拍就構(gòu)成了一個(gè)編碼。以0 xff作為曲譜的結(jié)束標(biāo)志。舉例1：音調(diào)do,發(fā)音長(zhǎng)度為兩拍，即二分音符，將其編碼為0 x18。舉例2：音調(diào)re,發(fā)音長(zhǎng)度為半拍，即八分音符，將其編碼為0 x22。歌曲播放的設(shè)計(jì)。先將歌曲的簡(jiǎn)譜進(jìn)行編碼，儲(chǔ)存在一個(gè)數(shù)據(jù)類型為unsigned char 的數(shù)組中。程序從數(shù)組中取出一個(gè)數(shù)，然后別離出高4位得到音調(diào)，接著找出相應(yīng)的值賦給定時(shí)器0，使之定時(shí)操作蜂鳴器，得出相應(yīng)的音調(diào)；接著別離出該數(shù)的低4位，得到延時(shí)時(shí)

28、間，接著調(diào)用軟件延時(shí)。表5-3 簡(jiǎn)譜對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)譜碼、T值、節(jié)拍數(shù)簡(jiǎn)譜發(fā)音簡(jiǎn)譜碼節(jié)拍碼節(jié)拍數(shù)1中音DO111/4拍2中音RE222/4拍3中音MI333/4拍4中音FA441拍5中音SO551又1/4拍6中音LA661又1/2拍7中音SI782拍1高音DO8A2又1/2拍2高音RE9C3拍3高音MIAF3又3/4拍4高音FAB5高音SOC6高音LAD7高音SIE6 C源程序設(shè)計(jì)6.1 音樂程序音樂程序根據(jù)上面的音調(diào)節(jié)拍編碼方案，用第一首歌?勞動(dòng)最榮耀?為例8，編碼如下：uchar code ldzgr= /勞動(dòng)最榮耀0 x52,0 x82,0 x82,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54

29、,0 x32,0 x52,0 x12,0 x32,0 x28,/太陽光，金亮亮，雄雞唱三唱；0 x52,0 x84,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x52,0 x81,0 xA1,0 x92,0 x52,0 x88,/花兒 醒來了，鳥兒忙梳妝0 x83,0 x91,0 x82,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x33,0 x81,0 x62,0 x52,0 x12,0 x32,0 x24,/小喜鵲 造新房，小蜜蜂 采蜜糖0 x12,0 x11,0 x21,0 x32,0 x51,0 x51,0 x62,0 x52,0 x84,0 x82,0 x51,0 x

30、61,0 x84,0 xA4,0 x92,0 x52,0 x86,0 x02,/幸福的生活從哪里來？要靠勞動(dòng)來創(chuàng)造0 x52,0 x81,0 x81,0 x82,0 x52,0 x62,0 x61,0 x81,0 x54,0 x32,0 x51,0 x61,0 x53,0 x31,0 x12,0 x32,0 x24,/青青的葉兒 紅紅的花，小蝴蝶 貪玩耍0 x52,0 x82,0 x82,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x51,0 x61,0 x81,0 xA1,0 x92,0 x52,0 x88,/不愛勞動(dòng) 不學(xué)習(xí)，我們大家不學(xué)它0 x83,0 x91,0 x82,0 x

31、52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x33,0 x81,0 x62,0 x52,0 x12,0 x32,0 x24,/要學(xué)喜鵲 造新房，要學(xué)蜜蜂 采蜜糖0 x12,0 x11,0 x21,0 x32,0 x52,0 x82,0 x52,0 x68,0 x52,0 x61,0 x61,0 x84,0 xA4,0 x92,0 x52,0 x84,0 xff/勞動(dòng)的快樂 說不盡，勞動(dòng)的創(chuàng)造 最榮耀;6.2 LED把戲程序LED彩燈一共有三種把戲：1第一種把戲：花燈先從左到右依次亮、熄，然后在從右到左一次亮、熄。如圖：圖 6-1 LED把戲一程序如下：uchar code huayang1=

32、0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xfb,0 xfd,0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f；/把戲一2第二種把戲：花燈從左右兩邊同時(shí)開始亮、熄，并向中間靠攏，然后再一次從中間同時(shí)向兩邊亮、熄。如圖：圖 6-2 LED把戲二程序如下：uchar code huayang2=0 x7e,0 xbd,0 xdb,0 xe7,0 xdb,0 xbd,0 x7e,0 xbd,0 xdb,0 xe7,0 xdb,0 xbd,0 x7e;/把戲二3第三種把戲：奇數(shù)燈依次亮且不熄滅，奇數(shù)燈亮完后全部熄滅，接著偶數(shù)燈亮且不熄滅，偶數(shù)燈亮

33、完后全部熄滅，然后相鄰兩個(gè)燈同時(shí)亮，并從左向右依次亮燈齊亮、熄，最后全部都亮、熄。如圖：圖 6-3 LED把戲三程序如下：uchar code huayang3=0 x7f,0 x5f,0 x57,0 x55,0 xbf,0 xaf,0 xab,0 xaa,0 x3f,0 xcf,0 xf3,0 xfc,0 x00;/把戲三6.3 數(shù)碼管程序數(shù)碼管用以顯示序號(hào)，當(dāng)播放第一首歌曲是顯示1，第二首為2，第三首為3，依此類推，當(dāng)不播放歌曲只顯示三種花燈把戲時(shí)始終顯示0。如下圖：圖 6-4 數(shù)碼管仿真運(yùn)行圖程序如下9：uchar code num6=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0

34、x66,0 x6d;switch(count2) case 0:P0=num0; break; case 1:P0=num1; break; case 2:P0=num2; break; case 3:P0=num3; break; case 4:P0=num4; break; case 5:P0=num5; break; 7 數(shù)字音樂盒總設(shè)計(jì)圖與總程序7.1 仿真總設(shè)計(jì)圖仿真總圖如圖：圖7-1 仿真總設(shè)計(jì)圖7.2 實(shí)物總設(shè)計(jì)圖實(shí)物總圖如圖：圖7-2 實(shí)物總設(shè)計(jì)圖8 結(jié)論經(jīng)過一個(gè)多月的學(xué)習(xí)和研究，終于完成了凝聚了大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，自己也感到十分快樂和欣慰。通過本次設(shè)計(jì)，我更加清楚

35、地了解單片機(jī)的功能與價(jià)值，而且在設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題，最終都通過老師和同學(xué)的幫助再加上自己的努力一一解決，因此我從中不僅獲得了很多知識(shí)，而且還獲得了很多珍貴經(jīng)驗(yàn)，這都是我終身難忘的。在拿到設(shè)計(jì)題目之初，我還很擔(dān)憂，這個(gè)題目怎么完成呢，但隨著設(shè)計(jì)的一步步成功，一下就讓我信心倍增，特別是當(dāng)問題得到解決的時(shí)候，那種心情是無法言語的。雖然在設(shè)計(jì)過程中，我查閱了很多資料，遇到了一些很棘手的問題，而且在焊接實(shí)物器件的時(shí)候經(jīng)過了屢次改裝、焊接、調(diào)試，但當(dāng)單片機(jī)芯片在燒錄我編輯的音樂程序后，放出優(yōu)美的音樂時(shí)，那種美妙感永遠(yuǎn)都不會(huì)忘記。本次論文設(shè)計(jì)，除了知識(shí)的增長(zhǎng)外，我從中找到了成功后的自信。這必將鼓勵(lì)我在以

36、后的生活和工作中更加努力奮斗，更加斗志昂揚(yáng)。參考文獻(xiàn)1 王玉鳳/劉湘黔/楊欣. 51單片機(jī)應(yīng)用從零開始. 北京：清華大學(xué)出版社，20212 陳衛(wèi)兵.單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用根底.北京：人民郵電出版社，20213 張毅剛/彭喜元.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：人民郵電出版社，20214 杜樹春.基于Proteus和Keil C51的單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真.北京：電子工業(yè)出版社，20215 郭天祥.51單片機(jī)C語言教程.北京：電子工業(yè)出版社，2021：566 東方.卓越.簡(jiǎn)譜入門根底教程.北京：同心出版社出版，20217 李重光.音樂理論根底.北京：人民音樂出版社，19628 辛笛.簡(jiǎn)譜鋼琴即興伴奏兒歌68首.上

37、海：上海音樂學(xué)院出版社，20219 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì).第三版，北京：清華大學(xué)出版社，2005：10510 祁麟.唯一:王力宏歌曲精選. 安徽：安微文藝出版社，202111 金巍.歌會(huì)與節(jié)慶必唱金曲1.北京：人民音樂出版社，2021致謝這次論文的成功完成，首先感謝我的導(dǎo)師吳笳寧老師，她工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，無論什么關(guān)于論文的事都非常及時(shí)的通知我，并且耐心細(xì)致地給我審閱、批改論文，指導(dǎo)我如何解決問題，在此，我再次表示誠(chéng)摯的謝意。感謝我的同學(xué)給我設(shè)計(jì)上的指導(dǎo)與幫助，在我遇到棘手的問題時(shí)，我的同學(xué)總是耐心地給我解答，最終讓我乘風(fēng)破浪到達(dá)了勝利的此岸。大四了，我們即將畢業(yè)，大家都要各奔東西了，我會(huì)永遠(yuǎn)記住這

38、份友誼，記住這四年的美好時(shí)光。感謝鞍山師范學(xué)院理化實(shí)驗(yàn)室提供的各種硬件材料以及實(shí)際操作的指導(dǎo)。在這論文即將完成之際，我祝愿我的同學(xué)、朋友在畢業(yè)之后都能找到一份好工作，前程似錦。也衷心祝愿我的母校鞍山師范學(xué)院，明天更輝煌！我也會(huì)永遠(yuǎn)銘記母校的校訓(xùn)“博雅兼上，知行合一。附錄A總程序源代碼及注釋主程序流程圖如圖：圖11-1 主程序流程圖程序如下：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit duan=P26;sbit key1=P32;/按key1可切換把戲sbit key2=P33;/按key2可切換歌曲sbit

39、 fm=P37;/蜂鳴器連續(xù)的IO口sbit P34=P34;/矩陣鍵盤的一列uchar code huayang1=0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xf7,0 xfb,0 xfd,0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;/把戲1uchar code huayang2=0 x7e,0 xbd,0 xdb,0 xe7,0 xdb,0 xbd,0 x7e,0 xbd,0 xdb,0 xe7,0 xdb,0 xbd,0 x7e;/把戲2uchar code huayang3=0 x7f,0 x5f,0 x57,0 x55,0

40、 xbf,0 xaf,0 xab,0 xaa,0 x3f,0 xcf,0 xf3,0 xfc,0 x00;/把戲3uchar count1;/把戲標(biāo)志uchar count2;/歌曲標(biāo)志uchar timeh,timel,i;uchar code ldzgr= /勞動(dòng)最榮耀0 x52,0 x82,0 x82,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x32,0 x52,0 x12,0 x32,0 x28,/太陽光，金亮亮，雄雞唱三唱；0 x52,0 x84,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x52,0 x81,0 xA1,0 x92,0 x52,0 x88,/花兒

41、醒來了，鳥兒忙梳妝0 x83,0 x91,0 x82,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x33,0 x81,0 x62,0 x52,0 x12,0 x32,0 x24,/小喜鵲 造新房，小蜜蜂 采蜜糖0 x12,0 x11,0 x21,0 x32,0 x51,0 x51,0 x62,0 x52,0 x84,0 x82,0 x51,0 x61,0 x84,0 xA4,0 x92,0 x52,0 x86,0 x02,/幸福的生活從哪里來？要靠勞動(dòng)來創(chuàng)造0 x52,0 x81,0 x81,0 x82,0 x52,0 x62,0 x61,0 x81,0 x54,0 x32,0 x51

42、,0 x61,0 x53,0 x31,0 x12,0 x32,0 x24,/青青的葉兒 紅紅的花，小蝴蝶 貪玩耍0 x52,0 x82,0 x82,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x51,0 x61,0 x81,0 xA1,0 x92,0 x52,0 x88,/不愛勞動(dòng) 不學(xué)習(xí)，我們大家不學(xué)它0 x83,0 x91,0 x82,0 x52,0 x62,0 x62,0 x54,0 x33,0 x81,0 x62,0 x52,0 x12,0 x32,0 x24,/要學(xué)喜鵲 造新房，要學(xué)蜜蜂 采蜜糖0 x12,0 x11,0 x21,0 x32,0 x52,0 x82,0 x52

43、,0 x68,0 x52,0 x61,0 x61,0 x84,0 xA4,0 x92,0 x52,0 x84,0 xff/歌曲結(jié)束符號(hào)/勞動(dòng)的快樂 說不盡，勞動(dòng)的創(chuàng)造 最榮耀;uchar code wy= /唯一100 x33,0 x53,0 x63,0 x53,0 x63,0 x73,0 x63,0 x33,0 x53,0 x03,0 x53,0 x53,0 x53,0 x43,0 x44,0 x52,0 x43,0 x33,0 x22,0 x14,0 x38,/我的天空多么的清新，透明的承諾是過去的空氣0 x04,0 x43,0 x43,0 x43,0 x33,0 x23,0 x13,0

44、x38,0 x03,0 x13,0 x23,0 x13,0 x33,0 x26,0 x04,0 x33,0 x23,0 x13,0 x2c,0 x04,/牽著我的手是你，但你的笑容卻看不清0 x33,0 x53,0 x63,0 x53,0 x63,0 x73,0 x63,0 x33,0 x55,0 x03,0 x53,0 x53,0 x53,0 x43,0 x44,0 x52,0 x43,0 x33,0 x23,0 x13,0 x35,/是否一顆星星變了心，從前的愿望也全都被拋棄0 x04,0 x43,0 x43,0 x43,0 x33,0 x23,0 x13,0 x33,0 x54,0 x8

45、3,0 x83,0 x93,0 xA3,0 x92,0 x81,0 x63,0 x62,0 xA3,0 x93,0 x83,0 x96,0 x04,0 x04,/最近我無法呼吸，連自己的影子也都想逃避0 xA4,0 x94,0 x82,0 x82,0 x82,0 x52,0 x82,0 x92,0 xA4,/Ba By 你就是我的唯一0 x72,0 x72,0 x72,0 x52,0 x72,0 x82,0 x94,0 x04,0 xA2,0 xA2,0 xB2,0 xA2,0 x82,0 x92,/兩個(gè)世界都變心，回去談何容易0 x04,0 xA4,0 x94,0 x82,0 x82,0 x

46、82,0 x52,0 x82,0 x92,0 xA4,/確定 你就是我的唯一0 x72,0 x72,0 x72,0 x52,0 x72,0 x82,0 x92,0 xA2,0 x84,0 x64,0 x03,0 x51,0 xB2,0 xA2,0 x82,0 x61,0 x51,/單獨(dú)對(duì)著 說我愛你，我真的愛你0 x04,0 xA4,0 x94,0 x82,0 x82,0 x82,0 x82,0 x72,0 x82,0 x52,0 x32,0 x68,/BABY 我已不能多愛你一些0 x02,0 xA4,0 x94,0 x82,0 x82,0 x82,0 x82,0 x72,0 x82,0 x

47、54,0 x42,0 x66,0 xff/其實(shí) 早已超過了愛的極限 ;uchar code tzdn= /同桌的你110 x56,0 x56,0 x32,0 x42,0 x52,0 x76,0 x66,0 x56,0 x52,0 x22,0 x32,0 x46,0 x16,0 x26,0 x04,/前奏0 x52,0 x52,0 x52,0 x52,0 x32,0 x42,0 x56,0 x86,0 x62,0 x62,0 x62,0 x62,0 x42,0 x62,0 x56,0 x04,/明天你是否會(huì)想起，昨天你寫的日記0 x52,0 x52,0 x52,0 x52,0 x72,0 x62

48、,0 x52,0 x44,0 x02,0 x42,0 x42,0 x42,0 x42,0 x33,0 x21,0 x16,0 x02,/明天你是否還惦記，曾經(jīng)最愛哭的你0 x82,0 x82,0 x82,0 x82,0 x52,0 x32,0 x86,0 x82,0 xA4,0 x92,0 x92,0 x92,0 x93,0 x81,0 x72,0 x66,0 x02,/誰娶了多愁善感的你，誰看了你的日記0 x72,0 x72,0 x72,0 x72,0 x72,0 x82,0 x96,0 x54,0 x02,0 x72,0 x72,0 x82,0 x92,0 x82,0 x72,0 x16,

49、0 x02,/誰把你的長(zhǎng)發(fā)盤起，誰給你做的嫁衣0 x84,0 x82,0 x82,0 x52,0 x62,0 x86,0 xA6,0 x94,0 x92,0 x92,0 x82,0 x72,0 x66,0 x74,0 x72,0 x72,0 x72,0 x82,0 x96,0 x56,/啦，啦，啦0 x72,0 x72,0 x82,0 x92,0 x82,0 x72,0 x86,0 x94,0 x92,0 x92,0 x62,0 x72,0 x96,0 xB6,0 x94,0 x92,0 x92,0 x82,0 x72,0 x66,/啦，啦，啦0 x72,0 x72,0 x72,0 x72,0

50、 x72,0 x82,0 x96,0 x56,0 x72,0 x72,0 x82,0 x92,0 x82,0 x72,0 x96,0 x86,0 xff/啦，啦，啦，啦;uchar code hlw= /小小葫蘆娃0 x83,0 x63,0 x51,0 x61,0 x03,0 x81,0 x61,0 x51,0 x81,0 x63,0 x01,0 x81,0 x61,0 x63,0 x51,0 x63,0 x01,0 x61,0 x81,0 x61,0 x51,0 x81,0 x63,0 x03,/前奏0 x12,0 x12,0 x35,0 x11,0 x12,0 x31,0 x02,/葫蘆娃

51、，葫蘆娃0 x62,0 x62,0 x61,0 x51,0 x62,0 x51,0 x12,0 x31,0 x02,/一根藤上七朵花0 x81,0 x61,0 x61,0 x51,0 x65,0 x51,0 x12,0 x21,0 x02,/風(fēng)吹雨打都不怕0 x75,0 x51,0 x32,0 x58,/啦啦啦啦0 x81,0 x01,0 x61,0 x61,0 x51,0 x51,0 x62,0 x61,0 x01,/叮當(dāng)當(dāng)冬冬當(dāng)當(dāng)0 x52,0 x11,0 x32,0 x02,0 x81,0 x01,0 x61,0 x61,0 x51,0 x51,0 x61,0 x61,0 x01,0 x

52、51,0 x11,0 x22,0 x02,/葫蘆娃，叮當(dāng)當(dāng)冬冬當(dāng)當(dāng)，七朵花0 x35,0 x11,0 x62,0 x18,/啦啦啦啦0 x31,0 x52,0 x61,0 x31,0 x52,0 x61,/葫蘆娃，葫蘆娃0 x85,0 x01,0 x71,0 x52,0 x65,0 x02,0 xff/七朵花;uchar code qkds= /旗開得勝0 xA2,0 x82,0 x92,0 xA1,0 x81,0 x03,0 x81,0 xC1,0 xB1,0 xA1,0 x91,0 xA2,0 x82,0 x92,0 xA1,0 x91,0 x04,0 xA2,0 x82,0 x92,0

53、xA1,0 x81,0 x03,0 x81,0 xC1,0 xB1,0 xA1,0 x91,0 xA2,0 x82,0 x92,0 xA1,0 x91,0 x94,0 x04,/哦！哦！哦！哦！0 x01,0 xA2,0 x91,0 xA1,0 x91,0 x82,0 x01,0 x62,0 x81,0 x81,0 x61,0 x52,0 x01,0 xA2,0 xA1,0 xC2,0 xC2,0 x01,0 x92,0 x81,0 xA1,0 x91,0 x81,0 x61,/痛快自在,熱血澎湃,別問由來,星可以摘0 x01,0 xA2,0 x91,0 xA1,0 x91,0 x82,0 x

54、01,0 x62,0 x81,0 x81,0 x61,0 x51,0 x31,0 x01,0 xA2,0 xA1,0 xC2,0 xC1,0 x91,0 x01,0 x92,0 x81,0 xA1,0 x91,0 x82,/see the champions,take the fleld now,unify us ,make us feel proud 0 x01,0 xA2,0 x91,0 xA1,0 x91,0 x82,0 x01,0 x62,0 x81,0 x81,0 x61,0 x52,0 x01,0 xA2,0 xA1,0 xC2,0 xC2,0 x01,0 x92,0 x81,0

55、xA1,0 x91,0 x81,0 x61,/頭昂起來,暢爽開懷,天涯不過,你我胸懷0 x01,0 xA2,0 x91,0 xA1,0 x91,0 x81,0 x61,0 x01,0 x62,0 x81,0 x81,0 x61,0 x51,0 x31,0 x01,0 xA2,0 xA1,0 xC1,0 xA1,0 x92,0 x01,0 x92,0 x81,0 xA1,0 x91,0 x82,/celebration it surrounds us , every nation all around us 0 x82,0 x81,0 x81,0 xA2,0 xC1,0 xD1,0 x02,0

56、xD1,0 xD1,0 xD1,0 xD1,0 xD1,0 xD1,0 xC1,0 xA2,0 x91,0 x02,0 x81,0 x81,0 x82,0 x81,0 x81,0 xA1,0 xA1,0 xC1,0 xD1,0 x02,0 xD1,0 xD1,0 xD1,0 xD1,0 xD1,0 xD1,0 xC1,0 xA2,0 x91,/青春是一首歌,迎著光讓我們一起唱,看世界就在我們腳下,把夢(mèng)踢到天際無限0 x03,0 xA1,0 xA1,0 x91,0 x81,0 x61,0 x81,0 x82,0 x91,0 xA1,0 x91,0 x82,0 xB1,0 xB2,0 xB1,0 xA1,0 x91,0 x92,0 xA1,0 xA2,0 xA1,0 x91,0 x81,0 x82,0 x91,0 x92,0 xA1,0 x91,0 x81,0 x72,/一起唱,汗讓夢(mèng)茁壯,你讓我成長(zhǎng),旗像風(fēng)翅膀,你給我力量0 x83,0 x81,0 x91,0 x81,0 x72,0 x83,0 x81,0 x91,0 x81,0 x72,0 x83,0 x81,0 x91,0