课程设计作品 - avr与虚拟仪器

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1、课程设计作品：和弦手机铃声播放器成员：籍晨露、张学艳、赵婧如一、设计目的、功能和用途本设计基于AVR单片机，以实现和弦音乐的播放。通过按键输入命令，通过扬声器实现乐曲的播放、暂停、选择曲目的功能，并在LCD液晶显示屏上显示相应的内容。乐曲存储到芯片后，可以随时随地播放曲目。可以用来制作手机铃声、音乐贺卡、音乐门铃、八音盒等。二、硬件设计思想使用Mage16内部定时器产生方波驱动扬声器发声，改变方波频率以实现乐曲的播放。1.扬声器的驱动：PB3，PD5两个I/O口输出两路音频信号分别通过两个限流电阻后直接并联在一起，合并成一路驱动扬声器。2.按键输出：因为按键是

2、直接使用开发板上的按键，所以只用导线与Mage16相连，4个按键分别接在PC0，PC1，PC6，PC7。3.LCD驱动：LCD也在开发板上，只使用导线与Mage16相连。使用PA3，PB4，PB5，PB6，PB7输出信号驱动。电原理图实物照片三、软件设计思想分别使用Time0，Time1两个定时/计数器的CTC模式输出两列方波，根据傅立叶展开式知方波本身包含了大量的正弦波信号，这样声音听起来就比较浑厚不单调。傅立叶展开式中第一项即为相应乐音的基频，其余项为泛音，增加音色的浑厚度。两列波直接叠加在一起就可以实现频率的混合。编写乐谱时直接使用音符相应频率所转换的O

3、CR的值，程序运行比较简单，且编写也并不比直接使用频率复杂。频率、OCR对照表（只列出常用音高）定时/计数器选择8分频CTC模式，下表中每格内上行为频率，下行为OCR的值，没有写出的说明需要改变分频。第一列列出了4个八度区CC#/DbDD#/EbEFF#/GbGG#/AbAA#/BbB-1130.8138.5146.8155.5164.8174.6185.0196.0207.6220.0233.0246246.92320261.6219277.1207293.6195311.1184329.6174349.2164369.9155392.0146415.313

4、8440.0130466.1123493.81161523.2109554.2105587.397622.292659.286698.481739.977783.972830.668880.064932.361987.75721046.5541108.7511174.7481244.5451318.5431396.9401480.0381568.0361661.2341760.0321864.7301975.528曲目选择功能使用switch语句，通过改变整型j的值改变曲目序号，从而选择不同的play函数进行调用。歌曲的暂停使用扫描按键程序，每播放一个音符都会

5、扫描一下暂停键，如果被按下则跳出play函数的循环。在曲目选择时，根据不同的j值，使用数组选择不同字符元素驱动LCD点阵，显示所要播放的曲目。流程图LCD点阵扫描，同步显示即将播放的曲目开始初始化Play键检测，如被按下则进入播放程序播放音乐并同步进行Pause键检测，如被按下则跳出播放程序按键检测曲目序号增加一Next键被按下Enter键被按下四、软件功能方波产生函数使用计时器CTC模式附件一乐曲库及play函数使用字符数组表示音符，相应的整型数组表示时值附件二LCD点阵驱动程序附件三主函数循环扫描调用函数附件四五、测试过程及数据系统的测试过程和硬件的配置随

6、着开发过程同时进行，我们在课程进行的过程中尝试着进行程序的开发和调试，并且在规定时间内逐步扩展功能。开发过程及进度表如下：起始：定义音乐频率谱，尝试使用TIMER0的CTC模式来输出方波，并直接利用频率谱给OCR0赋值，使之能够输出波形，驱动蜂鸣器发声。购买电阻、电容、二极管、三极管等元件，开始准备硬件电路。停滞：一个三极管的错误焊接导致自制的实验板无法使用，而且很多功能很难实现，我们只好向老师申请了大的实验板来继续我们的课程设计。在宿舍里多次调试，发现程序没有异常，但是却无法输出预期的音阶，多次查错后没有进展。多方考察后发现问题在于蜂鸣器的局限性，最终换成扬

7、声器后，程序正常。发展：在实验室对已完成的部分程序进行调试。发展了TIMER1的功能，并且完成了硬件设计和组装，成功输出和弦铃声。进一步完善按键功能，按键部分已经可以达到预期效果，即，按下PLAY键：开始播放歌曲。按下STOP键：停止播放歌曲。按下NEXT键：歌曲转到下一首。按下ENTER键：歌曲已被确认到下一首。为了不致引起混乱，我们要求实验者在选择完曲目后，开始播放下一首曲目前，先按下确认键，这样可以保证整个程序简洁，操作简单、方便。我们的实验曲折中迂回前进。飞跃：在基本功能实现以后，我们决定对该手机铃声播放器的功能加以扩展。经商讨和考察后决定使用LCD液

8、晶显示屏实现其功能的扩展和优化。经过整