基于单片机的音乐盒设计与实现

《基于单片机的音乐盒设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、基于单片机的音乐盒设计与实现　　中图分类号：TP338文献标识码：A：1009-3044（2016）16-0234-03　　音乐是由人们在长期发展中为了表达各种情感而特别挑选出来的，并组成一个固定的系统[1]。音乐以其具有大众的魅力，吸引着来自不同地域的人们共同欣赏着优美的音乐，激发调动人们埋藏在内心那已久的悸动。同时，在21世纪，电子技术进入了辉煌的发展时期，其产生的电子产品也遍布社会的各个领域，在各行各业中单片机都在发挥着核心作用，如何将电子技术与音乐相融合，亦是研究热点之一。本文通过利用单片机及音乐相关知识，设计一个以52单片机为核心元件的电子音乐

2、盒，以满足功能多样、低成本、方便使用、小巧灵活等需求。　　1音乐盒设计框图及流程　　该音乐盒是以STC89C52单片机为核心，加上外围电路如：矩阵键盘电路、蜂鸣器电路、LCD电路、USB供电电路以及LED灯闪烁电路所组成的[2]。音乐盒设计框图和流程图如图1、图2所示：　　2系统软件设计　　2.1音乐程序设计　　已知不同的音调有着不一样的频率，每个音调都有着不同的时间周期常数[3]。用定时器T0对单片机进行定时，通过输出不同周期的方波给蜂鸣器来控制、发出需要的音调[4]。从低音到高音每一个音调都有定时器T0对应的一个初值，由此当晶振为12MHz，可以列出

3、音调与定时器T0初值的表1：　　通过表1，可以读出音乐简谱上每个音符对应的音调，读出对应的定时器T0的初值，让定时器T0工作在定时模式1，当计数从初值到最大值65536时溢出，并触发单片机某个管脚信号取反，所产生的就是所需要的音调频率，再通过蜂鸣器发出对应音调的声音。　　在本设计中以延时函数控制每个音符的时长来实现，以十六分音符的时长编写一个延时函数，做为其他音符时长的一个基准，所以调用一次就是十六分音符的时长，循环调用该函数两次就是八分音符，循环调用四次就是四分音符，循环调用该函数八次就是二分音符。根据以上所述，在程序中本设计是这样处理的：把各个音调所

4、对应定时器T0的初值化为十六进制数，取每个音调初值的高八位、低八位依次放在两个数组中。音阶频率表高八位数组codeucharFREQH[]={0xF8，0xF9，0xFA，0xFA，0xFB，0xFB，0xFC，0xFC，0xFC，0xFD，0xFD，0xFD，0xFD，0xFE，0xFE，0xFE，0xFE，0xFE，0xFE，0xFE，0xFF}；音阶频率表低八位数组codeucharFREQL[]={0x8C，0x5B，0x15，0x67，0x04，0x90，0x0C，0x44，0xAC，0x09，0x33，0x82，0xC8，0x06，0x22，

5、0x57，0x85，0x98，0xC1，0xE4，0x03}。　　音调和节拍关系处理：从简谱可以读出每个音符的音调和节拍存在数组中，每三个表示一个音符：第一个数字表示音符名1234567；第二个数字表示音调所在音区：0是重音，1是中音，2是高音；第三个数字表示延时函数的调用次数：1是16分音符调用次数；2是8分音符调用次数；4是4分音符调用次数；8是2分音符调用次数；16是全音符调用次数。通过这样就可以构成一首音乐的数组，下面就表示《欢乐颂》在本设计中数组的表示：　　以此简谱为标准说明从简谱到音乐的编码：数组第一个数字3表示第一个音符是3，第二个数字是1

6、表示第一个音符是中音，第三个数字4表示这是个四分音符，所以第一个音就是四分音符的中音3。　　2.2LCD显示程序设计　　LCD显示之前，需进行初始化，之后才能对它进行写指令或数据，下面图3是LCD初始化过程：　　本设计采用8位数据并行方式，DL取1，RE取0，向LCD写入0x30指令。功能设定写入指令0x30。显示开关的控制指令：D=1，B=1，C=1，向LCD写入0x0f指令，等待时间大于100us。清除显示指令，向LCD写入0x01指令，等待时间大于10ms，进入模式设置，向LCD写入0x06指令。完成初始化设置，根据控制端使用单片机向LCD写入指令

7、和写入数据。　　3系统硬件设计　　3.1硬件原理图　　基于AltiumDesigner的原理图库建立music.SCHLIB[5]。图4给出了音乐盒在AltiumDesigner中设计的原理图。　　通过音乐盒原理图的绘制后，进行编译排除原理图中漏接或者其他可以检测到的问题，验证无误后导入到PCB进行布局和布线。　　3.2单片机最小系统电路　　3.2.1时钟振荡电路　　52MCU的运行速度和其稳定性依赖于微控制器时钟频率，时钟电路直接关系到设备是否可以正常使用，本设计时钟电路采用的是内部时钟模式下，单片机有一个内部高增益反相放大器，通过作为输入引脚XTAL

8、1，输出引脚为XTAL2，构成自激振荡电路[6]。　　3.2.2复位电路　　ST