課程設計---基于51單片機三首歌音樂門鈴設計

1、<p>　　單片機原理及接口技術</p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目:基于51單片機三首歌音樂門鈴設計</p><p>　　學 院: 物理與信息工程學院 </p><p>　　專 業(yè): 09通

2、信工程 </p><p>　　學 號: </p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導老師: </p><p>　　完成日期: 2012年5月18日 <

3、;/p><p><b>　　一、設計功能要求</b></p><p>　　傳統(tǒng)的電子音樂門鈴通常采用分立元件或?qū)Ｓ玫囊魳稩C制作。本次設計用一個用STC89C52RC單片機設計的電子音樂門鈴，僅需STC89C52RC單片機最小系統(tǒng)再加一片LM386做音頻小功放驅(qū)動揚聲器發(fā)聲?？腿藖碓L時，按一下按鈕，門鈴就會奏出優(yōu)美的電子音樂聲；再按一下，門鈴又會奏出下一首電子音樂聲音．共

4、可以奏出六首不同旋律的歌曲。</p><p><b>　　二、主要技術指標</b></p><p>　　1、利用STC89C52單片機定時中斷實現(xiàn)輸出不同頻率的方波，通過一個簡單的驅(qū)動電路使揚聲器發(fā)出音樂，并通過外中斷T0控制音樂播放，每按一次T0播放一首不同的音樂，使其能夠播放三首歌曲后又循環(huán)播放。</p><p>　　2、其電路是由：STC

5、89C52單片機最小系統(tǒng)電路和一個由電阻和音頻小功放組成的驅(qū)動電路及揚聲器再加上控制音樂播放的外中斷T0。</p><p>　　3、音樂是由音符組成，不同的音符是由相應頻率的振動產(chǎn)生。產(chǎn)生不同的音頻需要有不同固定周期的脈沖信號。要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期T(1／f) ，然后將此周期T除以2，即為半周期的時間。我們利用單片機的內(nèi)部定時器TO，使其工作在計數(shù)器模式MODEl下．初始化適當?shù)挠嫈?shù)值THO及T

6、LO以計時這個半周期時間。每當計時時間到后就將輸出脈沖的P1.0口反相。然后重復計時此半周期時間，再對P1.0口反相，就可在單片機Pl.0引腳上得到此頻率的脈沖。P1.0引腳脈沖接LM386作音頻功放，然后輔出到揚聲器，從而發(fā)出美妙的樂音。</p><p>　　例如設單片機晶振為12MHz，每計數(shù)一次用時1µs。我們要產(chǎn)生f低音DO，其頻率為392Hz，周期T=1／392=2551µs，半周期

7、時間為1276µs。因此計數(shù)器應每計數(shù)1276次時將P1.0口反相， 即計數(shù)初值應設定為(THxTLx)= \* MERGEFORMAT 一1276=64260，就可得到低音D0。P3.5口作為控制門鈴的按鈕，每按一次，產(chǎn)生的電子樂音就改變一次，按完3次，再重復循環(huán)。3首歌曲分別為《愛情買賣》、《生日快樂》、《不倒翁》。</p><p><b>　　三、設計方案</b></

8、p><p>　　電路仍以STC89C52為主要控制芯片，采用單片機最小系統(tǒng)和外圍驅(qū)動電路推動揚聲器發(fā)出聲音，此電路更為簡單，程序不復雜，通過外中斷T0控制音樂的播放，并且三首歌曲能夠循環(huán)播放。音樂聲音穩(wěn)定、清晰。減少了外圍電路原件，節(jié)約了成本，電路基本框圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 方案方框圖</b></p><p>　　四、主

9、要元器件功能介紹</p><p>　　1、STC89C52RC芯片</p><p>　　STC89C52RC有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，STC89C52RC可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器

10、可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　▲ 芯片封裝與引腳功能</p><p><b>　　▲ 主要功能特性：</b></p><p>　　· 兼容MCS51指令系統(tǒng) · 8k可反復擦寫(>1000次）Flash ROM</p><p>　　· 32個雙向

11、I/O口 · 256x8bit內(nèi)部RAM</p><p>　　· 3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 · 時鐘頻率0-24MHz</p><p>　　· 2個串行中斷 · 可編程UART串行通道</p><p>　　· 2個外部中斷源

12、 · 共6個中斷源</p><p>　　· 2個讀寫中斷口線 · 3級加密位</p><p>　　· 低功耗空閑和掉電模式 ·軟件設置睡眠和喚醒功能</p><p>　　2、LM386音頻功率放大器</p><p&g

13、t;　　LM386是音頻功率放大 器,主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。 </p><p>　　▲ LM386引腳圖</p><p>&l

14、t;b>　　▲ 主要特性</b></p><p>　　·靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。 </p><p>　　·工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。 </p><p><b>　　·外圍元件少。 </b></p><p>　　·電壓增益可調(diào),2

15、0-200。 </p><p><b>　　·低失真度。</b></p><p>　　LM386電源電壓4--12V，音頻功率0.5w。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當電源電壓為12V時，在8歐姆的負載情況下，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。</p><

16、;p>　　五、系統(tǒng)硬件電路設計</p><p><b>　　1、硬件電路設計</b></p><p><b>　　圖2 電路原理圖</b></p><p>　　系統(tǒng)以STC89C52RC單片機為核心，加上外圍電源時鐘電路、LM386功放電路及揚聲器電路組成。STC89C52RC是一種低功耗／低電壓、高性能的8位單片

17、機，內(nèi)部除CPU外，還包括128字節(jié)RAM，4個8位并行I／O口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，片內(nèi)集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲器，具有低功耗、速度快、程序擦寫方便等優(yōu)點，完全滿足本系統(tǒng)設計需要。系統(tǒng)通過P1.0連接功放電路從而驅(qū)動揚聲器放出電子聲樂，P3.5口連接門鈴按鍵。此電子音樂門鈴的電路連接圖如上圖2所示。</p><p><b>　　六、系統(tǒng)軟件設計&l

18、t;/b></p><p><b>　　1、軟件設計</b></p><p>　　軟件的設計主要是對STC89C52RC單片機進行編程，音樂門鈴的程序主要是對音符頻率的轉(zhuǎn)換，采用定時中斷，延時等實現(xiàn)其設計指標，通過外中斷T0控制音樂的播放。程序框圖如圖3。</p><p><b>　　圖3 程序框圖</b></

19、p><p>　　首先建立音樂，把音樂的音符找出，建立各個音符的定時常數(shù)T值表，如表1所示。</p><p>　　編寫程序時我們把T值表按順序建立在“TABLE”。每個發(fā)音符使用1個字節(jié)，字節(jié)的高4位(簡譜碼)代表音符的高低，低4位(節(jié)拍碼)代表音符的節(jié)拍。如果l拍為0.4s，1／4拍就是0.1s，只要設定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間。假設1／4拍為1DELAY，則1拍應為4 DELAY，以此類推

20、。所以只要求得1／4拍的DELAY時間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)。1／4拍的延時時間在此我們設為125ms，節(jié)拍碼如表2所示。音符節(jié)拍碼編程時放在程序的最后面“SONGx” 處。</p><p>　　T值表按順序建立在“TABLE”如下：</p><p><b>　　table:</b></p><p>　　dw 64260,

21、64400,64524,64580</p><p>　　dw 64684,64777,64820,64898</p><p>　　dw 64968,65030,65058,65110</p><p>　　dw 65157,65178,65217</p><p>　　三首歌曲簡碼節(jié)拍碼

22、編寫如下：</p><p>　　song: ;第1首歌《愛情買賣》</p><p>　　db 42h,44h,22h,14h,24h,44h,42h,52h,64h,04h</p><p>　　db 52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h,42h,44h,22h,14h,84h,62h,52h,6

23、2h,52h,44h,52h,54h,42h,52h,54h,62h</p><p>　　db 52h,42h,22h,52h,44h,42h,44h,22h,14h,24h,42h,44h,52h,64h,52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h</p><p>　　db 42h,42h,42h,22h,14h,84h,62h,52h,62h

24、,52h,48h,52h,54h,42h,52h,54h,62h,52h,42h,22h,52h,48h,62h,84h,82h,84h,82h</p><p>　　db 92h,82h,62h,52h,48h,92h,0b2h,92h,82h,62h,52h,42h,22h,54h,52h,62,62h,54h,62h,84h,82h,84h,84h,92h,82h,62h,52h,44h,02h,22h,42

25、h,22h,12h,54h,64h,44h,04h</p><p>　　db 00h</p><p>　　song1: ;第2首歌《生日快樂》</p><p>　　db 44h,54h,64h,44h</p><p>　　db 44h,54h,64h,44h</p>&l

26、t;p>　　db 64h,74h,88h</p><p>　　db 64h,74h,88h </p><p>　　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p>　　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p&g

27、t;　　db 44h,84h,48h</p><p>　　db 44h,14h,48h</p><p>　　db 00h</p><p>　　song2: ;第3首歌《不倒翁》</p><p>　　db 62h,82h,82h,62h,98h</p

28、><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h</p><p>　　db 62h,82h,82h,52h,68h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h </p><p>　　db 62h,82h,82h,62

29、h,92h,92h,94h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,92h,84h,94h</p><p>　　db 0b8h,0b4h,04h</p><p>　　db 00h</p><p>　　七、調(diào)試及性能分析：</p><p><

30、b>　　1、硬件調(diào)試</b></p><p><b>　　2、軟件調(diào)試</b></p><p><b>　　調(diào)試步驟和方法：</b></p><p>　　在WAVE平臺上進行單片機系統(tǒng)程序設計、編輯、編譯、調(diào)試，最后生成目標代碼文件（*.hex）。啟動單片機，將生成的目標代碼文件下載到單片機中去。下載完成

31、后按下T0，這時通過揚聲器我們可以聽到有音樂播放，再按一次T0可以聽到單片機所播放的音樂換成了不同的歌曲。當播放了三首不同的歌曲后，繼續(xù)按下T0，單片機又開始播放第一首歌曲。</p><p>　　調(diào)試過程出現(xiàn)問題分析</p><p>　　歌曲聽起來比較模糊不清晰，主要是設置延時不當，在源程序適當調(diào)節(jié)節(jié)拍延時重新編譯下載，可解決問題。</p><p>　　歌曲沒有間斷

32、，一直唱不停，主要是每首歌完后未加上能夠識別歌曲已唱完的不發(fā)音標志“ 00h”</p><p><b>　　3、性能分析</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]段晨東編著 .單片機原理及接口技術.北京：清華大學出版社 , 2008 </p><p>　　

33、[2] 范風強編著.單片機語言C51應用實戰(zhàn)集錦.北京：電子工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[3]陳家俊，鄭滔編著.程序設計教程.北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p><b>　　附件：</b></p><p>　　org 00h ;主程序起始地址</p>&

34、lt;p>　　jmp start ;跳動主程序</p><p>　　org 0bh ;timer0中斷起始地址</p><p>　　jmp tim0 ;跳至timer0在mode1</p><p>　　start

35、: MOV tmod,#00000001b ;設timer0在mode1</p><p>　　MOV ie,#10000010b ;中斷使能</p><p>　　jb p3.5,$ ;第一次按to?</p><p>　　call dela

36、y1 ;消除抖動</p><p>　　jnb p3.5,$ ;to放開?</p><p>　　MOV 31h,#00 ;按to次數(shù)計數(shù)指針初值為00h</p><p><b>　　start0:</b></p>&

37、lt;p>　　MOV 30h,# song ;取簡譜碼指針(第1首)</p><p>　　next: MOV a,30h</p><p>　　MOV dptr,#table</p><p>　　MOVc a,@a+dptr ;至相關頁碼,高4位

38、為音符的高低</p><p>　　MOV r2,a ;低4位為音符的節(jié)拍</p><p>　　jz end0 ;檢查簡譜碼是否已結(jié)束(有無00?)</p><p>　　anl a,#0fh ;取節(jié)拍(低4位)</p

39、><p>　　MOV r5,a ;存入r5,節(jié)拍的時間</p><p>　　MOV a,r2</p><p>　　swap a</p><p>　　anl a,#0fh ;取音頻值(高4位)</p>&l

40、t;p>　　jnz sing ;是否為0,是0則不發(fā)音</p><p>　　clr tr0</p><p>　　jmp d1</p><p>　　sing: dec a ;因0不列入</p>&

41、lt;p>　　MOV 22h,a ;存入(22h)</p><p>　　rl a ;乘2</p><p>　　MOV dptr,#table</p><p>　　MOVc a,@a+dptr ;至ta

42、ble取碼,取t的值</p><p>　　MOV th0,a ;取到的高位字節(jié)存入th0</p><p>　　MOV 21h,a ;取到的高位字節(jié)存入(21h)</p><p>　　MOV a,22h ;再載入取到的音符碼&

43、lt;/p><p>　　rl a ;乘2</p><p>　　inc a ;加1</p><p>　　MOVc a,@a+dptr ;至table取相對的低位字節(jié)計數(shù)值</p><p>　　MOV

44、 tl0,a ;取到的低位字節(jié)存入tl0</p><p>　　MOV 20h,a ;取到的低位字節(jié)存入(20h)</p><p>　　setb tr0 ;啟動timer0</p><p>　　d1: cal

45、l delay</p><p>　　inc 30h ;取簡譜碼指針加1</p><p>　　jmp next</p><p>　　end0: clr tr0 ;停止計數(shù)器</p><p>　　M

46、OV a,31h ;載入計次指針</p><p>　　xrl a,#00h ;是否按第1次?</p><p>　　jnz end1 ;不是則跳至end1</p><p>　　jb p3.5,$

47、 ;按第2次?</p><p>　　call delay1 ;消除抖動</p><p>　　jnb p3.5,$ ;放開否?</p><p>　　inc 31h ;計次地址(31h)加1</p>

48、<p>　　MOV 30h,#song1 ;第2首歌指針</p><p>　　jmp next</p><p><b>　　end1:</b></p><p>　　MOV a,31h ;載入計次指針</p><p>

49、　　xrl a,#01h ;是否按第2次?</p><p>　　jnz end2 ;不是則跳至end2</p><p>　　jb p3.5,$ ;按第3次?</p><p>　　call delay1

50、 ;消除抖動</p><p>　　jnb p3.5,$ ;放開否?</p><p>　　inc 31h ;計次地址(31h)加1</p><p>　　MOV 30h,# song2 ;第3首歌指針</p>&

51、lt;p>　　jmp next</p><p><b>　　end2:</b></p><p>　　jmp start ;回到第1次位置</p><p>　　tim0: push acc ;將a的值暫存于堆棧&l

52、t;/p><p>　　push psw ;將psw的值暫存于堆棧</p><p>　　setb rs0 ;設工作寄存器庫1,rs0=1,rs1=0</p><p>　　clr rs1</p><p>　　MOV

53、tl0,20h ;重設計數(shù)值</p><p>　　MOV th0,21h</p><p>　　cpl p1.1 ;將p11位反相</p><p>　　pop psw ;至堆棧取回psw的值</p><p>

54、;　　pop acc ;至堆棧取回a的值</p><p>　　reti ;返回主程序</p><p>　　delay: MOV r7,#02 ;125秒</p><p>　　d2: MO

55、V r4,#125</p><p>　　d3: MOV r3,#248</p><p>　　djnz r3,$</p><p>　　djnz r4,d3</p><p>　　djnz r7,d2</p><p>　　dj

56、nz r5,delay ;決定節(jié)拍</p><p><b>　　ret</b></p><p>　　delay1: MOV r4,#20</p><p>　　d4: MOV r3,#248</p><p>　　djnz

57、 r3,$</p><p>　　djnz r4,d4</p><p><b>　　ret</b></p><p>　　org 300h</p><p><b>　　table:</b></p><p>　　dw

58、 64260,64400,64524,64580</p><p>　　dw 64684,64777,64820,64898</p><p>　　dw 64968,65030,65058,65110</p><p>　　dw 65157,65178,65217</p><p>　　so

59、ng: ;第一首歌</p><p>　　db 42h,44h,22h,14h,24h,44h,42h,52h,64h,04h</p><p>　　db 52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h,42h,44h,22h,14h,84h,62h,52h,62h,52h,44h,52h,54h,42h,52h,54h,62h</p

60、><p>　　db 52h,42h,22h,52h,44h,42h,44h,22h,14h,24h,42h,44h,52h,64h,52h,54h,42h,54h,52h,82h,82h,62h,62h,52h,64h</p><p>　　db 42h,42h,42h,22h,14h,84h,62h,52h,62h,52h,48h,52h,54h,42h,52h,54h,62h,52h,42h

61、,22h,52h,48h,62h,84h,82h,84h,82h</p><p>　　db 92h,82h,62h,52h,48h,92h,0b2h,92h,82h,62h,52h,42h,22h,54h,52h,62h,62h,54h,62h,84h,82h,84h,84h,92h,82h,62h,52h,44h,02h,22h,42h,22h,12h,54h,64h,44h,04h</p>&l

62、t;p><b>　　db 00h</b></p><p>　　song1: ;第2首歌</p><p><b>　　;1</b></p><p>　　db 44h,54h,64h,44h</p><p>　　db 44h,54h,64h,44

63、h</p><p>　　db 64h,74h,88h</p><p>　　db 64h,74h,88h</p><p><b>　　;2</b></p><p>　　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p>　

64、　db 82h,92h,82h,72h,64h,44h</p><p>　　db 44h,84h,48h</p><p>　　db 44h,14h,48h</p><p>　　db 00h</p><p>　　song2: ;第3首歌</p>

65、<p>　　db 62h,82h,82h,62h,98h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h</p><p>　　db 62h,82h,82h,52h,68h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,82h,98h</p

66、><p><b>　　;2</b></p><p>　　db 62h,82h,82h,62h,92h,92h,94h</p><p>　　db 92h,0b2h,0b2h,92h,84h,94h</p><p>　　db 0b8h,0b4h,04h</p>