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基于单片机的数字式音乐盒设计数字式音乐盒是一种音乐播放器，它通过数字技术存储和播放音乐。
基于单片机的数字式音乐盒可以使用单片机控制音乐的播放，实现音符和旋律的发声和控制。
本文将介绍如何设计一款基于单片机的数字式音乐盒。
一、音乐盒基本原理音乐盒是通过一个带有齿轮的转子，以弹簧的力量驱动，使得钢片受到磁力响应并发声，从而发出旋律。
数字式音乐盒是通过数字技术将音乐编码为数字信号，并存储在芯片中，通过解码器将数字信号还原为音符和旋律发声。
二、单片机控制电路设计1.芯片选择要设计一个数字式音乐盒，需要先选择一款合适的单片机，常用的有AT89C51、STC89C52等。
这里选择一款性能好且价格适中的STC89C52单片机。
2.存储器选型数字式音乐盒的数字信号需要存储在内存中，为了方便起见，使用一个4Mbit的Flash记忆芯片作为存储器。
3.音频输出电路数字信号需要通过解码器进行还原后才能通过音频输出电路输出。
可以使用一对耳机或者喇叭，同时需要用到音量电位器控制音量。
三、软件程序设计1.数字信号编解码算法的设计，可以使用目前较为流行的MIDI编码格式。
2.音乐信号输入模块设计，可以使用USB接口或SD卡接口。
3.数据接收模块设计，可以使用串行通信或者并行通信。
4.数字信号存储模块设计，使用Flash记忆芯片。
5.控制模块设计，实现单片机控制音乐盒的所有操作。
四、实现效果基于单片机的数字式音乐盒实现较为简单，但是需要注意以下几点：1.考虑使用定时器计算控制音乐的播放时间，保证旋律按照要求执行。
2.使用ADC(模拟-数字转换器)读取音量电位器值，对音量进行控制。
3.在使用USB接口时，需要有电路板，使得USB通信接口稳定，可靠。
基于单片机的数字式音乐盒是一种方便实用的音乐盒，通过数字技术的运用，实现了音乐的存储和播放，可广泛应用于各个领域中。
基于89C51的数字音乐盒设计方案1 概述本音乐盒的设计是以AT89C52芯片的电路为基础，外部以蜂鸣器作为发音器件，共同组成了音乐演奏控制器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机部的定时器使单片机I/O口发出相应频率的脉冲来驱动蜂鸣器发出某个音调，与之相对应的LED亮起，从而演奏出优美动听的音乐。
利用按键切换演奏出不同的乐曲，并可以在LCD上显示当前曲目序号和时间。
用户可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。
对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址和I/O管脚即可。
该软、硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值，为单片机DIY制作者和音乐爱好者具有一定的借鉴作用。
2 系统总体方案设计2.1硬件组成按照数字是音乐盒对控制系统的技术要求，控制系统的硬件应包括以下几部分：（1）控制器。
作为控制系统的核心，可以采用主流的51单片机，MSP430，或处理性能更为优越的ARM来合理控制各个器件有条不紊的运行。
（2）乐曲选择器。
可以采用按键或者触摸屏来切换相应的曲目。
（3）音频输出器件。
做为音乐盒的发声设备，可以用蜂鸣器通过它可以将音乐代码转变为音频信号发出来。
（4）人机交互界面。
可以运用LED或LCD在歌曲播放过程中用来对歌曲信息进行监控显示，反馈给使用者相应的信息。
硬件方框图图2-1-12.2.方案论证。
本次设计以低成本,灵活方便为原则，所以控制器选用主流的51系列单片机，考虑到51部储存空间的限制，故选用容量为51两倍的AT89C52单片机作为总控制器，共有以下两套方案可供选择：方案一：以AT89C52单片机作为总控制器，以机械键盘作为乐曲选择器，以蜂鸣器作为音频输出设备，以LCD1602液晶作为人机交互界面。
方案二：以AT89C52单片机作为总控制器，以机械键盘作为乐曲选择器，以蜂鸣器作为音频输出设备，以LED数码管作为人机交互界面。
由于数码管显示容的单一，操作较为繁琐且难以满足大众对主流时尚的需要，所以选用较为流行的显示效果良好的1620液晶作为人机交互界面，最终确定方案一作为制作方案。
单⽚机课程设计-基于STC89C52RC单⽚机的⾳乐播放器设计基于STC89C52RC单⽚机的⾳乐播放器设计⼀、设计要实现的功能（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，从⽽演奏歌曲（总共九⾸）。
（2）采⽤共阳七段数码管显⽰当前播放歌曲的序号。
（3）可以通过按键实现暂停、继续、上⼀⾸、下⼀⾸以及复位等基本操作。
⼆、设计所需基础知识储备1.要产⽣⾳频脉冲，只要计算某⼀⾳频的周期，然后将此周期处以2，即为半周期的时间。
利⽤定时器记时这个个半周期时间，每当记时到后就输出脉冲的I/O反相，然后重复记时此半周期的时间再对I/O 反相，就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。
2.利⽤8051的内部定时器使其⼯作在计数器模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0以产⽣不同频率的⽅法，例如频率为523HZ，其周期T=1/523=1912us，因此只要令计数器记时956us/1us=956，在每次计数956次时将I/O反相，就可得到中⾳DO（523HZ）。
计数脉冲值与频率的关系公式如下:N=Fi/2/Fr,其中N是计数值，Fi是8051内部频率，⼀般⽤的是1MHZ（因为8051内部记时⼀次时间为1us），Fr为要产⽣的频率。
3.计数初值的求法如下：T=65536-N=65536-Fi/2/Fr例如：求低⾳DO（261HZ）中⾳DO（523HZ）⾼⾳DO（1046HZ）的计数值。
T=65536-N=65536- Fi/2/Fr=65536-1000000/2/Fr=65536-50000/Fr低⾳DO的Ｔ＝65536-50000/262=63267中⾳DO的Ｔ＝65536-50000/523=64580⾼⾳DO的Ｔ＝65536-50000/1047=65059三、硬件设计本次设计⽤到的主要器件有STC89C52，七段共阳数码管，⽆源蜂鸣器（详细列表在后⾯列出）。
硬件原理图也在后⾯列出。
四、功能说明（1）硬件电路中P1.0⼝为⾳频输出端⼝。
毕业设计题目基于AT89C52单片机的音乐盒设计学生所在学院电气信息学院专业电子信息工程学号*********学生姓名XXXXXX指导教师XXXXXXXXXX助理指导教师XXXXXXXXXX起止日期2013.3.10-2013.5.15目录目录 (2)摘要 (1)1概述 (3)1.1 课题意义 (3)1.2设计任务和要求 (3)1.3应用软件介绍 (4)1.3.1 Proteus软件简介 (4)1.3.2 KEIL简介 (4)2设计方案 (5)3时钟电路 (6)4 复位电路 (7)4.1上电复位 (7)4.2按键复位 (7)5 硬件设计 (8)5.1 按键模块设计 (8)5.2 发音电路及数码显示电路设计 (9)5.3 Proteus 仿真电路图 (10)6 软件设计 (10)6.1音调、节拍以及编码的确定方法 (10)6.1.1 音调的确定 (10)6.1.2 节拍的确定 (12)6.1.3 编码 (13)6.2 暂停与播放 (13)6.3上一曲程序设计 (14)6.4下一曲程序设计 (16)6.4.1 程序源代码（见附录A） (20)7调试 (20)7.1 检查硬件连接 (20)7.2 检查软件系统 (20)7.3 测试结果 (20)7.3.1总体运行图 (21)8总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A 程序源代码 (25)摘要本设计是一个基于AT89C52系列单片机的音乐盒，依据单片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个多功能音乐盒。
该音乐盒主要由按键电路、复位电路、内部振荡器、数码管显示、中断控制电路以及蜂鸣器电路组成。
使用三个按键控制音乐盒，两个用来切换歌曲，且数码管显示当前曲目。
另一个用来控制开始\暂停。
播放歌曲时，蜂鸣器发出某个音调，数码管显示与之对应的曲目。
本设计利用Keil编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试，配合Proteus仿真软件对硬件进行仿真调试，节约了设计时间。
1《单片机原理及应用》课程设计说明书设计题目：基于AT89C52单片机的音乐盒的设计学 院：专业班级:设 计 者：学 号：指导老师：目录摘要 (4)第1章概述 (5)第2章音乐盒的发音原理 (6)2.1 播放音乐的原理 (6)2.2 音符频率的产生 (6)2.3 节拍频率的产生 (8)第3章硬件电路设计 (9)3.1 硬件电路 (9)3.2 整体硬件电路 (10)3.3 原理说明 (10)23.4 键盘按键 (10)第4章软件设计 (11)4.1 程序设计流程 (11)4.2 设计源程序代码 (12)第5章仿真及调试 (16)5.1 调试 (16)5.2 仿真 (16)5.3 程序调试中出现的问题及解决的办法 (17)第6章设计小结 (18)附录元件清单 (19)3基于AT89C52单片机的音乐盒的设计【摘要】：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心元件的电子式音乐盒，体积小，重量轻，能演奏和旋音乐，功能多，使用方便，可以批量生产，具有一定的商业价值。
【关键词】：音乐盒；单片机45第1章 概述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。
本文设计的音乐盒，是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。
山东英才学院毕业设计（论文）题目：基于51单片机的儿童早教故事机的设计学生姓名孙东帅学院机械工程及其自动化学院专业电气工程及其自动化学号************指导教师高嵩年月日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。
论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密□，在_____年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................................... I I 1 绪论. (1)1.1我国儿童早教机发展现状及发展趋势 (1)1.2国外现状 (2)1.3 儿童早教故事机的发展趋势 (2)1.4课题研究的目的和意义 (2)2 方案比较 (3)2.1 主控单元的选择 (3)2.2 液晶显示模块的选择 (3)2.3 语音模块的选择 (4)3 系统硬件设计 (6)3.1 总体方案设计 (6)3.2 主控单元模块 (6)3.3 液晶显示屏 (7)3.4 80C52单片机的的封装和引脚 (8)3.5 红外遥控器 (9)3.6 独立键盘 (9)3.7 电源 (9)3.8 语音模块 (10)4 软件设计 (12)4.1 音乐播放主控流程图 (12)4.2 音乐播放子程序流程图 (14)4.3 LCD1602显示子程序流程图 (15)4.4 语音模块工作流程图 (15)5 实物操作 (17)5.1.开机未播放音乐下的状态 (17)5.2工作状态下的单片机状态 (17)5.3 按键功能测试 (18)5.4 红外遥控器功能测试 (19)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)附录A (23)附录B (36)基于51单片机的儿童早教故事机的设计摘要：当今社会，父母对孩子的早期教育相当重视，如何更完善、更系统的把知识教授给孩子，儿童早教故事机就是一个很好的选择。
基于单片机STC89C52的数字音乐盒设计一、引言1.1设计的目的通过课程设计，让学生熟悉单片机微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。
对学生进行基本技能训练，例如：组成系统、编程、调试、查阅资料、焊接电路板等。
使学生理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。
1.2 设计的基本要求（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，从而演奏不同的乐曲（至少3首歌曲）；（2）采用七段数码管显示当前播放的歌曲序号；（3）可通过功能键选择乐曲，暂停，播放，上一首，下一首；扩展功能：利用一个循环跟每一个音调同步，每改变一个音调就变换一下彩灯，从而实现音乐控制彩灯的功能。
二、总体设计2.1基本工作原理1、播放音乐的原理发音原理：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0，使其工作在模式1，定时中断，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，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I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。
2、音符频率的产生 音符及定时器的初值：例如：中音1（DO ）的音频=523HZ,周期T=1/523s=1912s μ 定时器/计数器0的定时时间为：T/2=1912/2s μ=956s μ定时器956s μ的计数值=定时时间/机器周期=956s μ/1s μ=956(时钟频率=12MHZ)计算得到定时器0的初值为65536-956=64580，将初值装入T0的寄存器里，启动T0后，每计数956次后就溢出中断，进入中断服务程序后，只要将I/O 口的输出值取反，就可以得到中音1（DO ）的音符音频。
只要改变计数初值，就能得到不同频率的音符。
表（1）是C 调各音符频率与计数初值的对照表：表（1）音符、音符编码及定时器初始值：为了产生音符必须求出低音到高音的计数初值，而为了便于写谱，必须进行简单的编码，在编程时，根据音符编码查找对应的计数初值，比如说音乐是C调的，低音5（SO）直接写为编码1，低音6（LA）直接写为编码2。
表（2）是音符编码表：3、节拍频率的产生音乐中的节拍是利用延时产生的。
例如：1拍=0.4s，1/4拍=0.1s。
如此类推，可得到其他节拍的时间。
为了便于写谱，也将节拍进行编码。
表（3）是节拍数编码表，表（4）是乐谱节拍编程时间延时表：在音符编码和节拍编码完成后，编程时，每个音符占一个字节，高4位是音符编码，低4位是节拍编码。
2.2硬件总体设计本设计是由五部分电路组成的，分别是时钟复位电路、单片机系统、按键电路、显示电路和音频输出电路。
硬件的总体框图如图（1）所示：图（1）根据系统框图，使用Proteus软件绘制总原理图，总原理图如图（2）所示：图（2）原理说明：（1）当键盘有键按下时，判断键值，启动定时器0，产生一定的频率，驱动蜂鸣器，播放歌曲，启动定时器1，显示歌曲序号；（2）用P0口控制七段数码管，P1口控制彩灯变化，P2.0控制喇叭，输出音频信号；（3）电路采用12MHz的晶振工作，起振电路中C1和C2为22pF的电容。
2.3软件总体设计本设计采用Keil软件进行编写程序并进行编译，采用Proteus软件进行仿真调试。
在编写程序之前，首先应该画出该程序的流程图，这样编程起来会比较简单一点，不会那么复杂。
音乐盒设计的总程序流程图如图（3）所示：图（3）按照主程序的流程图用Keil软件编写系统的主程序。
程序清单如附录所示。
三、硬件设计3.1单片机芯片的引脚及部分功能本设计采用的单片机型号是STC89C52，其引脚图如图（4）所示：图（4）跟51单片机一样STC89C52单片机也是8位的单片机，有32个准双向的I/O 口，存储单元也分为了2种，程序存储器和数据存储器，其中数据存储器是256KB的，可以扩展到64KB，而程序存储器是4KB的，也可以扩展到64KB。
STC89C52单片机的中断系统里有5个中断请求源，4个用于中断控制的寄存器IE、IP、TCON和SCON，用来控制中断的类型、中断的开/关和各种中断源的优先级别，而引脚31,当接低电平时，单片机直接访问外部程序存储器，接高电平时，单片机访问片内程序存储器，当程序计数器PC的值超过4KB时，单片机也自动访问片外程序存储器。
引脚9是单片机的复位端，当接高电平时，单片机就会复位，而单片机32个I/O口中，P3口具有第二功能，可以实现串行和并行通信的数据接收和发送，也可以控制单片机的中断类型。
3.2 各个模块的硬件电路设计1、时钟复位电路时钟电路是由12MHz的晶振和2个22pF的电容组成，给单片机系统提供外部时钟信号源，以保证单片机内部定时器的正常工作。
而复位电路采用上电复位的接法，由一个10k的电阻和10uF的电容组成，在加电的瞬间电容通过充电，使RST端出现正脉冲，从而使单片机复位。
时钟复位电路如图（5）所示：图（5）2、按键输入电路本设计采用三个按键来控制音乐的播放，其中按键S1是控制音乐盒播放下一首歌曲，按键S2是控制音乐盒播放上一首歌曲，而按键S3则是控制音乐播放和暂停，按键电路的接法如图（6）所示：图（6）3、显示电路本设计采用七段共阴数码管来显示当前播放歌曲的序号，其中a、b、c、d、e、f、g分别接到P0.0-P0.6口，而公共端接地，由于P0口里面没有接上拉电阻，在外部电路里还得接上上拉电阻，以保证P0口电平的正常输出。
显示电路的接法如图（7）所示：图（7）4、音频输出电路本设计采用喇叭作为音乐盒的音频输出，但是只有一个喇叭就构成整个音频输出电路的话，播放音乐的声音就会太小声，甚至有时小到连声音都听不到，为了增大喇叭的声音，才用一个放大电路使通过喇叭的电流增大，从而增大喇叭的输出功率。
放大电路是采用一个PNP型的三极管和两个电阻，其中一个作为反馈回路。
音频输出电路如图（8）所示：图（8）5、彩灯控制电路彩灯控制电路为本设计的扩展功能，通过音乐的播放，节拍的变化来控制彩灯的循环变化，彩灯电路有8个发光二极管和8个200欧的电阻组成，接到P1口，通过变化P1口的输出电平，控制彩灯的亮灭。
彩灯控制电路如图（9）所示：图（9）四、软件设计4.1本设计可以实现课程设计的基本要求，可以播放6首歌，并通过按键控制播放、暂停等功能。
主要的子程序框图如图（10）、（11）、（12）所示：主程序初始化变量及数码管播放并显示歌曲序号初始化定时器检测是有有按键播放相应的歌曲显示曲目号NY音乐播放程序框图图(10)中断程序框图图（11）系统各主要程序的程序清单可见于附录编写完程序后，用Keil软件进行编译，看是否有错，如果有错应立刻修改，直到编译正确为止。
五、仿真、调试电路在Proteus软件绘制完原理图和编译完源程续后，将Keil软件编译完生成的Hex文件加载到Proteus软件绘制出的原理图里德单片机里，就可以进行仿真，验证是否能实现课程设计的基本功能。
当仿真成功后，就可以购买元器件，开始焊接电路板了，焊完电路板后，利用单片机开发板将程序下载到单片机芯片上进行调试，看是否焊接成功，如果没有同仿真时的结果一样，就得检查一下电路，看哪里出错了，再进行调整，达到预期的要求。
六、存在问题和解决方法在设计过程中，虽然在音频输出电路中加了放大电路，来增大输出的电流，但是在调试过程中喇叭的声音还是有点小声，我认为不要采用单个三极管作为放大电路，而应该采用集成运算放大器，因为集成运放里面已经是由多个三极管组成的多级放大电路了，在外部适当的添加一些电阻和电容就能实现功率的放大。
七、总结与体会通过这次课程设计，从整体上我对单片机微机应用系统开发、研制过程软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤更加了解。
不仅熟练地掌握了Keil 软件和Proteus软件的使用方法，而且提高了我的动手能力和分析问题、解决问题的能力。
我觉得这次单片机课程设计是一个综合性的设计平台，除了熟练掌握了一些软件的使用和进行了基本技能的锻炼之外，还巩固了我的单片机知识，在编程方面，我也更加的熟练。
而且通过查阅资料，还拓展了我的知识视野，加强了我查阅资料的能力。
但是这次单片机课程设计也不是一帆风顺的，在编程和仿真过程中倒是没有出现太大的问题，而在焊接完电路板，进行电路调试时却发现整个电路都不工作。
我们检查了两天都没发现什么问题。
当我正想放弃时，我突然想起爱迪生说过的一句话“无论什么时候，不管遇到什么情况，我绝不允许自己有一点点灰心丧气。
”于是，我决定重新买器件再焊过一块电路板，老天还是很眷顾我的，第二块电路板调试最终成功了，我非常开心，我觉得第一块电路板里可能是电容或晶振坏了，但我又不知道怎么检查电容和晶振。
因此果断焊过第二块。
总而言之，这次课程设计我获益匪浅。
不仅锻炼了我各方面的能力，在人生哲理上，我也更加成熟。
我更加深刻地认识到：在人生的道路上，路并不是一直平坦的，会有无数的荆棘、无数的高墙挡在你的前面，但是只有坚持不懈，才能斩断挡在你面前的荆棘，退到你面前的高墙，开辟一条新的道路，只有这样才能跨越自己的极限，走到像《桃花源记》里面所说的世外桃源一样，最终你的梦想也将实现。
八、参考文献[1]单片机原理与接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社，2005年10月；[2]单片机课程设计指导，楼然苗、李光飞编著，北京航空航天大学出版社，2007年7月；[3]单片机控制实习与专题制作，蔡朝洋，北京航空航天大学出版社；[4]图书馆相关书籍；[5]网上资料；元件清单：附录源程序：OUT BIT P2.0 ;定义音频输出端口,p2.0N EQU 6 ;歌曲总数OUT_NUM EQU P0 ;数码管显视当前所放歌曲曲数ORG 0000HK2: AJMP MAINORG 0003HAJMP LAST_SONG ;外部中断0用于接上一曲歌按键ORG 000BHAJMP F_T0 ;定时器0用于定时，作音符发生器用ORG 0013Hq4: AJMP NEXT_SONG ;外部中断1接下一曲歌按键ORG 001BHAJMP START_PAUSE ;定时器1用计数，这里用作中断，接开始/暂停键,初值为0ffH，方式2ORG 0030HMAIN: MOV 50H,#00HMOV SP,#60HMOV DPTR,#TABLE ;DPRT指向每首歌曲的入口地址的地址。
