基于單片機的音樂流水燈設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)單片機原理及系統(tǒng)課程設計評語：考勤（10）守紀（10）過程（40）設計報告（30）答辯（10）總成績（100）專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級： 電氣1003班 姓 名： 李鵬飛 學 號： 指導教師： 蘭州交通大學自動化與電氣工程學院2013 年 3 月 7 日基于單片機的音樂流水燈設計摘要本設計是一種基于AT89C52單片機音樂控制彩燈的方案,實現(xiàn)單片機演奏音樂,并且對LED彩燈隨音符頻率的不同而閃爍發(fā)光。本方案以AT89C52單片機作為主控核心,通過三極管放大電流使

2、蜂鳴器播放音樂,利用編程實現(xiàn)循環(huán)點亮24個太極圖案的LED彩燈,根據(jù)用戶需求可以編寫若干種亮燈模式.，蜂鳴器可以根據(jù)用戶需求改寫編程播放各種音樂。本方案具有電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小、元器件少、能耗低等優(yōu)點。在美麗的都市夜晚音樂彩燈為我們的生活增添了無限光彩。音樂彩燈具有更廣闊的發(fā)展天地。關(guān)鍵字：AT89C51；LED彩燈；音樂 AbstractThe design is based on AT89C52 microcontroller music control lantern program microcontroller playing music, and note the frequenc

3、y of different flashing light LED Lantern with. Program AT89C52 microcontroller as the master core through the transistor amplifier to the current buzzer play music programming cycle LED lantern lit 24 Taiji patterns can write certain kinds of lighting modes according to user needs, beep can rewrite

4、 the program play a variety of music based on user demand. The program has a simple circuit structure, small size, fewer components and lower energy consumption. Add unlimited glory for our lives in the beautiful city night music Lantern. Music lantern has a broader development world.Keywords: AT89C

5、51,LED Lantern,music引言1.1設計目的：設計是學生理論聯(lián)系實際的重要實踐教學環(huán)節(jié)，是對學生進行的一次綜合性專業(yè)設計訓練。通過專業(yè)綜合設計使學生獲得以下幾方面能力:(1) 進一步鞏固和加深學生所學一門或幾門相關(guān)專業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎課）理論知識，培養(yǎng)學生設計、計算、繪圖、計算機應用、文獻查閱、報告撰寫等基本技能；(2) 培養(yǎng)學生實踐動手能力及獨立分析和解決工程實際問題的能力；(3) 培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新意識、嚴肅認真的治學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風。 當今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所

6、未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。學習單片機的最有效方法就是理論與實踐并重，現(xiàn)在我把基于單片機控制的音樂流水燈設計作為單片機課程設計的題目，通過查找資料和仿真實驗的結(jié)合，在實踐應用中得以更加深入的了解和掌握單片機技術(shù)。1.2 設計要求: (1) 用24個發(fā)光二極管作為顯示電路，能夠循環(huán)的顯示燈的亮滅；(2) 流水燈按照多種方式閃爍，同時播放和的音樂。 2 設計方案及原理通過控制單片機的內(nèi)部定時器的定時時間來產(chǎn)生不同的脈沖頻率，以驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出不同音節(jié)的聲音，利用延時子程序來控制音調(diào)的節(jié)拍。 為了編

7、程方便，通常是將簡單的音符和相應的節(jié)拍轉(zhuǎn)換成為定時常數(shù)和延時常數(shù)，利用查表法得到定時常數(shù)，分別控制定時器產(chǎn)生相應的脈沖頻率和脈沖頻率的持續(xù)時間，當持續(xù)時間到時，程序自動查找下一個音符的定時常數(shù)和延時常數(shù)，這樣就可以聽到悅耳動聽的歌聲。 音調(diào)是由不同的頻率產(chǎn)生的，而每一個音調(diào)都是有一個音符和一個節(jié)拍組成，音符決定該音調(diào)的高低，節(jié)拍決定了該音調(diào)是多少拍。因此一個音調(diào)是由兩個字節(jié)組成的。根據(jù)音符字節(jié)產(chǎn)生該大小次數(shù)的延時，聲音輸出口取反，就可以得到該音調(diào)的高低音。根據(jù)設置單位的延時長短，可以控制音樂演唱速度。因此算法很簡單，定義單片機的一個I/O端腳為聲音輸出口，在規(guī)定的節(jié)拍內(nèi)，根據(jù)音符字節(jié)的大小產(chǎn)生

8、延時，將聲音輸出口不斷的置高置低（即取反），就可以得到該音調(diào)。只要選取合適的單位節(jié)拍延時，就可以輸出動聽的音樂。3 硬件設計3.1 硬件框圖：復位電路晶振電路STC89C52音樂電路彩燈電路 圖1 硬件框圖3.2 彩燈電路：彩燈電路由三組共24個LED發(fā)光二極管組成，紅、黃、綠各一組，每組各8個LED燈，每個LED發(fā)光二極管串聯(lián)一個200歐姆的限流電阻。三組彩燈電路各配一個74LS373控制各組彩燈的集體亮滅，從而使彩燈的控制更為靈活，為實現(xiàn)彩燈的多樣閃爍模式創(chuàng)造了條件。彩燈整體造型為一個太極圖案，三種顏色彩燈組合巧妙，搭配合理，閃爍非常漂亮，再配以音樂仙劍奇?zhèn)b傳和笑傲江湖別有一番江湖氣氛。圖

9、4 彩燈電路仿真圖3.3 音頻放大電路音頻功放電路中喇叭由LM386功率放大芯片驅(qū)動，此電路喇叭的音質(zhì)要比采用蜂鳴器發(fā)出的音質(zhì)好很多，聲音清晰洪亮，效果非常好。 圖5 音頻放大電路圖 3.4 中斷服務說明：與每類I/O設備相關(guān)的進程都有一個靠近內(nèi)存底部的地址，稱作中斷向量。 它包括中斷服務程序的入口地址。中斷服務程序：處理器處理“急件”，可理解為是一種服務，是通過執(zhí)行事先編好的某個特定的程序來完成的，這種處理“急件”的程序被稱為中斷服務程序。當中央處理器正在處理內(nèi)部數(shù)據(jù)時，外界發(fā)生了緊急情況，要求CPU暫停當前的工作轉(zhuǎn)去處理這個緊急事件。處理完畢后，再回到原來被中斷的地址，繼續(xù)原來的工作，這樣

10、的過程稱為中斷。實現(xiàn)這一功能的部件稱為中斷系統(tǒng)，申請CPU中斷的請求源稱為中斷源，單片機的中斷系統(tǒng)一般允許多個中斷源，當多個中斷源同時向CPU請求中斷時，就存在一個中斷優(yōu)先權(quán)的問題。通常根據(jù)中斷源的優(yōu)先級別，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請求源，即最先響應級別最高的中斷請求。 4 軟件設計軟件是相對硬件而言的，它是指由計算機硬件執(zhí)行，用來完成一定任務的所有程序及數(shù)據(jù)，即為運行、管理和維護計算機所編制的程序的總和。 單片機的軟件系統(tǒng)比較簡單，它不需要復雜的操作系統(tǒng)來進行系統(tǒng)管理，只使用于管理單片機系統(tǒng)工作的管理程序（稱為監(jiān)控程序）和用于完成實際具體任務的應用程序。而對于簡單的單片機應用系統(tǒng)，只要有為實

11、現(xiàn)控制目的而直接行的應用程序就行了。本設計軟件部分具體分為音樂程序和流水燈程序，音樂程序主要由二首歌曲組成，流水燈程序主要由24盞LED燈組成，編程則通過C語言進行編寫。 開始根據(jù)程序執(zhí)行LED燈閃爍和音樂演奏檢查是否按下按鈕執(zhí)行結(jié)束YN圖5 程序設計流程圖 系統(tǒng)仿真與實際調(diào)試將音樂流水燈電路在Proteus 7電路仿真軟件上仿真效果非常好，經(jīng)過數(shù)十次調(diào)試，音樂由最初的“跑調(diào)”變得優(yōu)美動聽，這主要在于調(diào)節(jié)每個音符的發(fā)音時長，還有音樂中段與段之間的停頓時長，只要配合歌曲原曲邊聽邊反復修改，調(diào)整效果是非常顯著的：還有一項巨大的工程是調(diào)節(jié)LED流水燈的閃爍規(guī)律，讓燈亮起來并不難，但是讓燈閃的漂亮并不

12、是一件易事，這需要幾十次的調(diào)節(jié)，如果有自己的創(chuàng)意就更好了，我設計的彩燈共有8種閃爍方式，每一種都包含了我的靈感和創(chuàng)意，都是經(jīng)過數(shù)十次試驗精選出來的。程序的調(diào)試是所有工作中的難點，同時也是最為繁瑣的，經(jīng)過一個星期的調(diào)試，整體效果有了質(zhì)的提升，也終于滿足了自己的要求。圖6 Proteus仿真圖總結(jié)在這次單片機課程設計中遇到了很到困難，尤其是程序調(diào)試。為了達到自己與預期的制作效果著實下了一番工夫，但最終還是圓滿實現(xiàn)了設計任務。從拿到設計課題到仿真出電路，再到基本程序框架的建立其實并沒有花費太多時間，因為之前有過設計流水燈的經(jīng)驗，所以感覺還是比較輕松的。但是要想讓流水燈閃的漂亮卻并非易事，這要考慮循環(huán)

13、方式，循環(huán)周期，更要考慮到LED燈的排列圖案。采用邊看仿真效果邊對癥修改程序的方式，經(jīng)過幾十次的修改，精雕細琢力求完美，最終設計出數(shù)種非常好看的閃爍方式，個人非常滿意。還有就是音樂譜曲，這個任務非常繁瑣，也是采用邊聽邊改程序的方式，為了讓喇叭播放出完美的韻律，都不知道聽了多少次仙劍奇?zhèn)b傳和笑傲江湖，聽到難以忍受的地步，是真的聽膩了，但為了讓自己的作品能有更好的效果我還是堅持了下來，好幾個晚上都熬到深夜一兩點，但每看到閃爍的彩燈更加迷人，聽到播放的樂曲愈來愈動聽，自己還是感到很滿足的。經(jīng)過這次課程設計，我可以更加熟練的運用單片機的知識，更為靈活的選擇硬件設備，還使自己對單片機編程開發(fā)環(huán)境Keil

14、軟件和電路仿真軟件Proteus有了更深的了解，今后可以較為熟練的完成類似的電路仿真設計。參考文獻1 王思明.單片機原理及應用系統(tǒng)設計.科學出版社,2012，(1)2 馮博琴.微型計算機原理與接口技術(shù).清華大學出版社,2007,(2).3 譚浩強編著.C程序設計(第三版)M.北京:清華大學出版社,2005.附錄附錄A：實物圖 圖1圖2 附錄B：元件清單器件名稱型號個數(shù)單片機89C521個芯片74LS3733個芯片LM3861個開關(guān)1個電阻4.7K1個電阻10K2個電阻1K8個電阻4701個電阻20024個電阻101個揚聲器0.5W1個集成運放LM3861個電解電容10uf2個電解電容47uf1

15、個瓷片電容100pf1個瓷片電容10pf1個瓷片電容22pf2個晶振12MHZ1個發(fā)光二級管24個IP座40管腳1個IP座20管腳3個IP座8管教1個萬能板2個導線若干附錄C：程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit sbit K1=P10; /設定開關(guān)口sbit d1=P30; /設定綠燈LM373控制口sbit d0=P31;設定紅燈LM373控制口sbit d2=P32;設定黃燈LM373控制口sbit BEEP=P36;喇叭輸出端口 uchar th0_f; uchar tl0_

16、f; void delay_1ms(unsigned int t)延時程序 unsigned char i,j; for(t;t0;t-) for(i=34;i0;i-) for(j=13;j0;j-); /四階35個音符對應的T0中斷初值，及輸出頻率對照表static code freq372 = 0 xA9,0 xEF, /00220HZ ,1 /0 0 x93,0 xF0, /00233HZ ,1# /1 0 x73,0 xF1, /00247HZ ,2 /2 0 x49,0 xF2, /00262HZ ,2# /3 0 x07,0 xF3, /00277HZ ,3 /4 0 xC8,0

17、 xF3, /00294HZ ,4 /5 0 x73,0 xF4, /00311HZ ,4# /6 0 x1E,0 xF5, /00330HZ ,5 /7 0 xB6,0 xF5, /00349HZ ,5# /8 0 x4C,0 xF6, /00370HZ ,6 /9 0 xD7,0 xF6, /00392HZ ,6# /10 0 x5A,0 xF7, /00415HZ ,7 /11 0 xD8,0 xF7, /00440HZ 1 /12 0 x4D,0 xF8, /00466HZ 1# /13 0 xBD,0 xF8, /00494HZ 2 /14 0 x24,0 xF9, /00523HZ

18、 2# /15 0 x87,0 xF9, /00554HZ 3 /16 0 xE4,0 xF9, /00587HZ 4 /17 0 x3D,0 xFA, /00622HZ 4# /18 0 x90,0 xFA, /00659HZ 5 /19 0 xDE,0 xFA, /00698HZ 5# /20 0 x29,0 xFB, /00740HZ 6 /21 0 x6F,0 xFB, /00784HZ 6# /22 0 xB1,0 xFB, /00831HZ 7 /23 0 xEF,0 xFB, /00880HZ 1 /24 0 x2A,0 xFC, /00932HZ 1# /25 0 x62,0

19、xFC, /00988HZ 2 /26 0 x95,0 xFC, /01046HZ 2# /27 0 xC7,0 xFC, /01109HZ 3 /28 0 xF6,0 xFC, /01175HZ 4 /29 0 x22,0 xFD, /01244HZ 4# /30 0 x4B,0 xFD, /01318HZ 5 /31 0 x73,0 xFD, /01397HZ 5# /32 0 x98,0 xFD, /01480HZ 6 /33 0 xBB,0 xFD, /01568HZ 6# /34 0 xDC,0 xFD, /01661HZ 7 /35 0 x00,0 x00,;static code

20、 music1707 = / 仙劍奇?zhèn)b傳 28,28,26,26,28,28,28,28,28,28,21,21,26,26,26,26, 24,24,23,23,21,21,21,23,21,21,19,19,28,28,28,28, 16,16,19,19,24,24,24,24,16,16,19,19,26,26,26,26, 24,24,23,23,21,21,21,21,21,21,21,21,28,28,26,26, 28,28,26,26,21,21,21,21,24,24,26,26,28,28,28,28, 28,28,28,28,28,28,31,31,28,28,24,2

21、4,26,26,26,26, 26,26,26,26,21,21,21,21,24,24,28,28,26,26,26,26, 24,24,24,24,21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,21, 36,36,36, 28,28,28,28,26,26,28,28,28,28,28,28,21,21,26,26,26,26,24,24,23,23,21,21,21,23,21,21,19,19, 16,16,16,16,16,16,19,19,24,24,24,24,16,16,19,19, 26,26,26,26,28,24,23,23,21,21,21,21,2

22、1,21,21,21, 21,21,21,21,23,23,23,23,23,23,23,23,23,23,23,23, 21,21,21,21,24,24,26,26,28,28,28,28,28,28,28,28, 31,33,31,31,28,28,24,24,26,26,26,26,26,26,26,26, 21,21,21,21,24,24,28,28,26,26,26,26,24,24,24,24, 21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,21,36,36,36,36, / 笑傲江湖 16,16,16,16,21,21,21,16,19,19,19,19,

23、19,19,16,16, 14,14,16,16,19,19,21,21,16,16,16,16,16,16,16,16,16,16,16,21,21,21,16,19,19,19,19,19,19,16,16,14, 14,16,16,19,19,21,19,16,16,16,16,16,16,14,12,12, 12,12,14,14,16,16,14,14,14,14,14,14,14,12,9,9, 9,12,14,14,16,16,19,19,19,21,19,19,16,14, 12,12,12,14,14,14,16,16,14,14,14,14,14,12,12,12,9,9,

24、 9,12,14,16,16,19,21,21,21,21,21,21,21, 36,36, 16,16,16,16,21,21,21,16,19,19,19,19,19,19,16,16, 14,14,16,16,19,19,21,19,16,16,16,16,16,16,16,16,16,16,16,21,21,21,16,19,19,19,19,19,19,16,16,14, 14,14,16,19,19,21,19,16,16,16,16,16,16,14,12,12, 12,12,14,14,16,16,14,14,14,14,14,14,14,12,9,9, 9,12,14,14,

25、16,16,19,19,19,21,19,19,16,14,12,12, 12,14,14,14,16,16,14,14,14,14,14,12,12,12,9,9, 9,12,14,16,16,19,21,21,21,21,21,21,21,14,14,14, 14,14,16,16,14,12,12,12,12,12,9,9,12,14,14,14,14,14,16,16,14,12,12,9,9,12,9,12, 14,14,14,14,14,16,16,14,12,12,12,12,12,9,12, 14,14,14,14,14,19,19,16,16,16,16,16,16,16,1

26、6, 9,9,9,9,9,9,9,14,14,14,14,14,14,16,14, 12,12,12,12,12,12,14,9,9,9,9,9,9,7,7,9,9,9,9, 9,7,7,4,4,4,4,4,7,7, 2,2,2,2,2,2,2,4,4,4,4,4,4,4,9,9,9,9,9,9,9,9,14,14,14,14,14,14,16,16, 12,12,12,12,12,12,14,14,9,9,9,9,12,9, 7,7,7,7,7,7,9,9,4,4,4,2,4,4,7,7, 9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9, ;void PlayMusic(in

27、t k) / 音樂程序 unsigned int i; TMOD =0 x01; /定時器/計數(shù)器工作方式寄存器負值，設定定時器0工作方式1 TR0 = 1; /啟動定時器0 ET0 = 1; /定時器0容許 EA = 1; /打開中斷總控制while(1) for(i=0;i707;i+) if(music1i = 36) /停頓音處理 TR0=0; delay_1ms(190); else TR0=1; if(k=1) /判斷開關(guān)是否處于開啟位置（是則播放音樂，否則停止） if(i100&i200&i300&i400&i500&i600)P0=_cror_(P0,1); tl0_f=freqmusic1i0; /給定時器賦值