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利用单片机开发数字音乐盒。 1)利用I/O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(最少3首乐曲,每首不少于20s); (2)采用数码管(或LCD)显示信息; (3)开机时有英文欢迎提示字符,播放时显示歌曲序号(或名称); (4)可通过功能键选择乐曲、暂停、播放。 选作内容: 显示乐曲播放时间或剩余时间。
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《单片机原理与应用》大作业
题 目 数字音乐盒
院 系
专 业
姓 名
班级学号
指导教师
二○一一年十二月
单片机大作业任务书
作业名称
基于 AT89C51 单片机的数字音乐盒
姓
名
院(系) 班级 专业 学
号
电话
QQ
号
1、设计任务:设计一款基于 单片机的数字音乐盒。
2、设计要求:
(1)利用单片机的 I/O 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 首音乐,每首乐曲都由相应的按键控制,并有开关键、暂停
键、上一曲及下一曲控制键;
(3)利用 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。
完成时
间
2011-2012 学年第一学期
目 录
单片机大作业任务书.....................................................................................................................................................1
2、设计要求:...............................................................................................................................................................2
概述
随着社会的发展和进步,许多人性化而电子产品被人们用在日常生活之中,而单片
2
机被广泛的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、机器人等各行各业之中。传统的音乐盒多是机械音乐盒,其
工作原理是通过齿轮带动一个带有铁钉的铁桶转动铁桶上的铁钉撞击铁片制成的琴键,
从而发出声音。但是,机械式的音乐盒体积比较大,比较笨重,且发音单调。水、灰尘
等外在因素,容易使内部金属发音条变形,从而造成发音跑调。另外,机械音乐盒放音
时为了让音色稳定必须放平不能动摇,而且价格昂贵,不能实现大批量生产。基于单片
机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧,音质更优美且能演奏
和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池,制作工艺简单,可进行批量生产,所以价格
便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒,控制功能强大,可根据需要选歌,使用方便。
所放歌曲的节奏可以根据需要进行设置,根据存储容量的大小,可以尽可能多的存储歌
曲。另外,可以设计彩灯外观效果,增设放歌时间、序号显示灯功能,使音乐盒的功能
更加丰富。本设计采用 键盘,。
单片机数字音乐盒有关介绍
电子音乐已广泛地应用于社会生活的各个领域。其类型从音乐卡片到 、等
多种多样,制作原理也各不相同。声音是通过振动产生的。单片机对某一 引脚以一定
的频率循环置 和清 ,这一引脚便产生一定频率的方波,该方波通过放大后作用于扬声
器便产生一定频率的声音。若改变输出方波的频率,产生的声音也就改变了。通过控制
输出方波的时间长短声音的长短也就得到控制。因此,根据乐谱,单片机就可产生电子
音乐。音乐中最关键的两个要素是音符和节拍。单片机控制的音乐发生器系统由硬件电
路和软件两部分构成。利用单片机控制的电子音乐发生器软硬件上具有独特的优点,系
统的开发周期短,成本低,电路制作容易。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 系列单片机的汇编语言或 语言实现。
同时还可根据个人的习好通过软件改变节拍的延时时间,增加电子音乐的趣味性。
发音原理介绍
发音原理:播放一段音乐需要的是两个元素,一个是音调,另一个是音符。首先要
了解对应的音调,音调主要由声音的频率决定,同时也与声音强度有关。对一定强度的
纯音,音调随频率的升降而升降;对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下
降,高频纯音的音调却随强度增加而上升。另外,音符的频率有所不同。基于上面的内
容,这样就对发音的原理有了一些初步的了解。
音符的发音主要靠不同的音频脉冲。利用单片机的内部定时器计数器 ,使其工作
在模式 ,定时中断,然后控制 引脚的输出音乐。只要算出某一音频的周期(频
率),然后将此周期除以 ,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 反相,然后重复计时此半周期时间再对 反相,就可在
脚上得到此频率的脉冲。
音符频率的产生
音符及定时器初始值:
例如:中音 ()的音频周期
s
定时器计数器 的定时时间为:
s
s
定 时 器
s
的 计 数 值 定 时 时 间 机 器 周 期
s
s
时 钟 频 率
3
装入 计数器初值为 !
将 装入 寄存器中,启动 工作后,每计数 次时将产生溢出中断,
进入中断服务时,每次对 引脚的输出值进行取反,就可得到中音 ()的
音符音频。将 单片机内部定时器工作在计数器模式 下,改变计数初值 以
产生不同的频率。下表 是 调各音符频率与计数初值 的对照表:
表 C 调各音符频率与计数初值 T 的对照表
音符
频率(")初值
s
音符
频率(")初值
s
低
中
高
低 #$
中 #$
高 #$
低
中
高
低 %
中 %
高 %
低 &
中 &
高 &
低
中
高
低 &
中 &
高 &
音符
频率(")初值
s
音符
频率(")初值
s
低
%'
中
%
高
%'
低 #$
%'
中 #$
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高 #$
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低
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中
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高
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%
高 &
%$
低
%'%
中
%
高
%$$
低 &
%'
中 &
%$
高 &
%%
音符、音符编码及定时器初始值:
为了产生音符,必须求出音符低音 (高音 的计数初值。
例如 调的低 的 !,
中音的 !
高音的 !。
为了方便写谱,对其进行简单的编码,在编程时,根据音符编码(表 )查找对应
的计数初值。比如说音乐是 调的,那么出现低音的 &,直接将代码写为 ;出现低
音 直接写一个 的代码;出现低音 &,直接写一个 代码。 表 音
符编码表
4
节 拍 频率
的产生
节 拍 的 产
生与编码:
音 乐
中 的 节 拍
用 延 时 时
间 产 生 。
例 如 ,
拍
,
拍
,以此类推。假设 拍执行一次延时程序,则 拍就执行两次延时程序,所以
只要求出 拍的延时时间,其余节拍就是它的倍数。为了方便,将节拍数也进行了编
码,并且计算了乐谱节拍编程时的延时时间,如表 和表 所示。
表 节拍数编码表
按 拍为一个延时时间的节拍编码与节
拍对应的表
按 拍为一个延时时间的节拍编码与节
拍对应的表
节拍编码 节拍 节拍编码 节拍 节拍编码 节拍 节拍编码 节拍
%
表 乐谱节拍编程时的时间延时表
乐谱节拍 拍的延时时间 乐谱节拍 拍的延时时间
) )
) )
) )
音符编码和节拍编码完成后,在编程时,每个音符占一个字节,高四位是音符编码,低
四位是节拍编码。
本设计任务
随着人类社会的发展,人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小
的音乐盒可以给人们带来美好的回忆,提高人们的精神文化享受。传统的音乐盒多是机
械型的,体积笨重,发音单调,不能实现批量生产。本文设计的音乐盒是以单片机为核
音符 音符编码
音符 音符编码
不发音
低 &
低
低 &
中
中 #$
中
中 %
中 &
中
中 &
高
'
高 #$
高
高 %
$
高 &
%
高
*
5
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