基于單片機(jī)的音樂(lè)流水燈設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：考勤（10）守紀(jì)（10）過(guò)程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）答辯（10）總成績(jī)（100）專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 電氣1003班 姓 名： 李鵬飛 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2013 年 3 月 7 日基于單片機(jī)的音樂(lè)流水燈設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)是一種基于AT89C52單片機(jī)音樂(lè)控制彩燈的方案,實(shí)現(xiàn)單片機(jī)演奏音樂(lè),并且對(duì)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(jī)作為主控核心,通過(guò)三極管放大電流使蜂鳴器播放音樂(lè),利用編程實(shí)現(xiàn)循環(huán)點(diǎn)亮24個(gè)太極圖案的LED彩燈,根據(jù)用戶(hù)需求可以編寫(xiě)若干種亮燈模式.，蜂鳴器可以根據(jù)用戶(hù)需求改

2、寫(xiě)編程播放各種音樂(lè)。本方案具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、元器件少、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。在美麗的都市夜晚音樂(lè)彩燈為我們的生活增添了無(wú)限光彩。音樂(lè)彩燈具有更廣闊的發(fā)展天地。關(guān)鍵字：AT89C51；LED彩燈；音樂(lè) AbstractThe design is based on AT89C52 microcontroller music control lantern program microcontroller playing music, and note the frequency of different flashing light LED Lantern with. Program AT89C52

3、 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 the program play a variety of music based on user demand. The

4、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: AT89C51,LED Lantern,music1 引言1.1設(shè)計(jì)目的：設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行的一次綜

5、合性專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過(guò)專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得以下幾方面能力:(1) 進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門(mén)或幾門(mén)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課）理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫(xiě)等基本技能；(2) 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；(3) 培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)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)，正以前所未見(jiàn)的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說(shuō)，智能控制與自動(dòng)控制的核心就

6、是單片機(jī)。學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效方法就是理論與實(shí)踐并重，現(xiàn)在我把基于單片機(jī)控制的音樂(lè)流水燈設(shè)計(jì)作為單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的題目，通過(guò)查找資料和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，在實(shí)踐應(yīng)用中得以更加深入的了解和掌握單片機(jī)技術(shù)。1.2 設(shè)計(jì)要求: (1) 用24個(gè)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(shí)播放和的音樂(lè)。 2 設(shè)計(jì)方案及原理通過(guò)控制單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間來(lái)產(chǎn)生不同的脈沖頻率，以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出不同音節(jié)的聲音，利用延時(shí)子程序來(lái)控制音調(diào)的節(jié)拍。 為了編程方便，通常是將簡(jiǎn)單的音符和相應(yīng)的節(jié)拍轉(zhuǎn)換成為定時(shí)常數(shù)和延時(shí)常數(shù)，利用查表法得到定時(shí)常數(shù)，分別控制定時(shí)器產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖頻率

7、和脈沖頻率的持續(xù)時(shí)間，當(dāng)持續(xù)時(shí)間到時(shí)，程序自動(dòng)查找下一個(gè)音符的定時(shí)常數(shù)和延時(shí)常數(shù)，這樣就可以聽(tīng)到悅耳動(dòng)聽(tīng)的歌聲。 音調(diào)是由不同的頻率產(chǎn)生的，而每一個(gè)音調(diào)都是有一個(gè)音符和一個(gè)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(gè)音調(diào)是由兩個(gè)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(shí)，聲音輸出口取反，就可以得到該音調(diào)的高低音。根據(jù)設(shè)置單位的延時(shí)長(zhǎng)短，可以控制音樂(lè)演唱速度。因此算法很簡(jiǎn)單，定義單片機(jī)的一個(gè)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)生延時(shí)，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(shí)，就可以輸出動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)。3 硬件設(shè)

8、計(jì)3.1 硬件框圖：復(fù)位電路晶振電路STC89C52音樂(lè)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(gè)LED發(fā)光二極管組成，紅、黃、綠各一組，每組各8個(gè)LED燈，每個(gè)LED發(fā)光二極管串聯(lián)一個(gè)200歐姆的限流電阻。三組彩燈電路各配一個(gè)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(shí)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(gè)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(lè)仙劍奇?zhèn)b傳和笑傲江湖別有一番江湖氣氛。圖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(dòng)，此電路喇叭的音質(zhì)要比采用蜂鳴器發(fā)出的

9、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(wù)說(shuō)明：與每類(lèi)I/O設(shè)備相關(guān)的進(jìn)程都有一個(gè)靠近內(nèi)存底部的地址，稱(chēng)作中斷向量。 它包括中斷服務(wù)程序的入口地址。中斷服務(wù)程序：處理器處理“急件”，可理解為是一種服務(wù)，是通過(guò)執(zhí)行事先編好的某個(gè)特定的程序來(lái)完成的，這種處理“急件”的程序被稱(chēng)為中斷服務(wù)程序。當(dāng)中央處理器正在處理內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)，外界發(fā)生了緊急情況，要求CPU暫停當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)去處理這個(gè)緊急事件。處理完畢后，再回到原來(lái)被中斷的地址，繼續(xù)原來(lái)的工作，這樣的過(guò)程稱(chēng)為中斷。實(shí)現(xiàn)這一功能的部件稱(chēng)為中斷系統(tǒng)，申請(qǐng)CPU中斷的請(qǐng)求源稱(chēng)為中斷源，單片機(jī)的中斷系統(tǒng)一般允許多個(gè)中斷源，當(dāng)多

10、個(gè)中斷源同時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷時(shí)，就存在一個(gè)中斷優(yōu)先權(quán)的問(wèn)題。通常根據(jù)中斷源的優(yōu)先級(jí)別，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請(qǐng)求源，即最先響應(yīng)級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。 4 軟件設(shè)計(jì)軟件是相對(duì)硬件而言的，它是指由計(jì)算機(jī)硬件執(zhí)行，用來(lái)完成一定任務(wù)的所有程序及數(shù)據(jù)，即為運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)所編制的程序的總和。 單片機(jī)的軟件系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，它不需要復(fù)雜的操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)管理，只使用于管理單片機(jī)系統(tǒng)工作的管理程序（稱(chēng)為監(jiān)控程序）和用于完成實(shí)際具體任務(wù)的應(yīng)用程序。而對(duì)于簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，只要有為實(shí)現(xiàn)控制目的而直接行的應(yīng)用程序就行了。本設(shè)計(jì)軟件部分具體分為音樂(lè)程序和流水燈程序，音樂(lè)程序主要由二首歌曲組成，流水燈程序主要

11、由24盞LED燈組成，編程則通過(guò)C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。 開(kāi)始根據(jù)程序執(zhí)行LED燈閃爍和音樂(lè)演奏檢查是否按下按鈕執(zhí)行結(jié)束YN圖5 程序設(shè)計(jì)流程圖 5 系統(tǒng)仿真與實(shí)際調(diào)試將音樂(lè)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(guò)數(shù)十次調(diào)試，音樂(lè)由最初的“跑調(diào)”變得優(yōu)美動(dòng)聽(tīng)，這主要在于調(diào)節(jié)每個(gè)音符的發(fā)音時(shí)長(zhǎng)，還有音樂(lè)中段與段之間的停頓時(shí)長(zhǎng)，只要配合歌曲原曲邊聽(tīng)邊反復(fù)修改，調(diào)整效果是非常顯著的：還有一項(xiàng)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(lái)并不難，但是讓燈閃的漂亮并不是一件易事，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(shè)計(jì)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，

12、都是經(jīng)過(guò)數(shù)十次試驗(yàn)精選出來(lái)的。程序的調(diào)試是所有工作中的難點(diǎn)，同時(shí)也是最為繁瑣的，經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的調(diào)試，整體效果有了質(zhì)的提升，也終于滿(mǎn)足了自己的要求。圖6 Proteus仿真圖6 總結(jié)在這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中遇到了很到困難，尤其是程序調(diào)試。為了達(dá)到自己與預(yù)期的制作效果著實(shí)下了一番工夫，但最終還是圓滿(mǎn)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)任務(wù)。從拿到設(shè)計(jì)課題到仿真出電路，再到基本程序框架的建立其實(shí)并沒(méi)有花費(fèi)太多時(shí)間，因?yàn)橹坝羞^(guò)設(shè)計(jì)流水燈的經(jīng)驗(yàn)，所以感覺(jué)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)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(duì)癥修改程序的方式，經(jīng)過(guò)幾十次的修改，精雕細(xì)琢力求

13、完美，最終設(shè)計(jì)出數(shù)種非常好看的閃爍方式，個(gè)人非常滿(mǎn)意。還有就是音樂(lè)譜曲，這個(gè)任務(wù)非常繁瑣，也是采用邊聽(tīng)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(tīng)了多少次仙劍奇?zhèn)b傳和笑傲江湖，聽(tīng)到難以忍受的地步，是真的聽(tīng)膩了，但為了讓自己的作品能有更好的效果我還是堅(jiān)持了下來(lái)，好幾個(gè)晚上都熬到深夜一兩點(diǎn)，但每看到閃爍的彩燈更加迷人，聽(tīng)到播放的樂(lè)曲愈來(lái)愈動(dòng)聽(tīng)，自己還是感到很滿(mǎn)足的。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我可以更加熟練的運(yùn)用單片機(jī)的知識(shí)，更為靈活的選擇硬件設(shè)備，還使自己對(duì)單片機(jī)編程開(kāi)發(fā)環(huán)境Keil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(lèi)似的電路仿真設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 王思明.單片

14、機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).科學(xué)出版社,2012，(1)2 馮博琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).清華大學(xué)出版社,2007,(2).3 譚浩強(qiáng)編著.C程序設(shè)計(jì)(第三版)M.北京:清華大學(xué)出版社,2005.附錄附錄A：實(shí)物圖 圖1圖2 附錄B：元件清單器件名稱(chēng)型號(hào)個(gè)數(shù)單片機(jī)89C521個(gè)芯片74LS3733個(gè)芯片LM3861個(gè)開(kāi)關(guān)1個(gè)電阻4.7K1個(gè)電阻10K2個(gè)電阻1K8個(gè)電阻4701個(gè)電阻20024個(gè)電阻101個(gè)揚(yáng)聲器0.5W1個(gè)集成運(yùn)放LM3861個(gè)電解電容10uf2個(gè)電解電容47uf1個(gè)瓷片電容100pf1個(gè)瓷片電容10pf1個(gè)瓷片電容22pf2個(gè)晶振12MHZ1個(gè)發(fā)光二級(jí)管24個(gè)IP座40管腳1

15、個(gè)IP座20管腳3個(gè)IP座8管教1個(gè)萬(wàn)能板2個(gè)導(dǎo)線(xiàn)若干附錄C：程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit sbit K1=P10; /設(shè)定開(kāi)關(guān)口sbit d1=P30; /設(shè)定綠燈LM373控制口sbit d0=P31;設(shè)定紅燈LM373控制口sbit d2=P32;設(shè)定黃燈LM373控制口sbit BEEP=P36;喇叭輸出端口 uchar th0_f; uchar tl0_f; void delay_1ms(unsigned int t)延時(shí)程序 unsigned char i,j;

16、for(t;t0;t-) for(i=34;i0;i-) for(j=13;j0;j-); /四階35個(gè)音符對(duì)應(yīng)的T0中斷初值，及輸出頻率對(duì)照表static code freq372 = 0xA9,0xEF, /00220HZ ,1 /0 0x93,0xF0, /00233HZ ,1# /1 0x73,0xF1, /00247HZ ,2 /2 0x49,0xF2, /00262HZ ,2# /3 0x07,0xF3, /00277HZ ,3 /4 0xC8,0xF3, /00294HZ ,4 /5 0x73,0xF4, /00311HZ ,4# /6 0x1E,0xF5, /00330HZ ,

17、5 /7 0xB6,0xF5, /00349HZ ,5# /8 0x4C,0xF6, /00370HZ ,6 /9 0xD7,0xF6, /00392HZ ,6# /10 0x5A,0xF7, /00415HZ ,7 /11 0xD8,0xF7, /00440HZ 1 /12 0x4D,0xF8, /00466HZ 1# /13 0xBD,0xF8, /00494HZ 2 /14 0x24,0xF9, /00523HZ 2# /15 0x87,0xF9, /00554HZ 3 /16 0xE4,0xF9, /00587HZ 4 /17 0x3D,0xFA, /00622HZ 4# /18 0x

18、90,0xFA, /00659HZ 5 /19 0xDE,0xFA, /00698HZ 5# /20 0x29,0xFB, /00740HZ 6 /21 0x6F,0xFB, /00784HZ 6# /22 0xB1,0xFB, /00831HZ 7 /23 0xEF,0xFB, /00880HZ 1 /24 0x2A,0xFC, /00932HZ 1# /25 0x62,0xFC, /00988HZ 2 /26 0x95,0xFC, /01046HZ 2# /27 0xC7,0xFC, /01109HZ 3 /28 0xF6,0xFC, /01175HZ 4 /29 0x22,0xFD, /

19、01244HZ 4# /30 0x4B,0xFD, /01318HZ 5 /31 0x73,0xFD, /01397HZ 5# /32 0x98,0xFD, /01480HZ 6 /33 0xBB,0xFD, /01568HZ 6# /34 0xDC,0xFD, /01661HZ 7 /35 0x00,0x00,;static code 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,

20、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, 28,28,28,28,28,28,31,31,28,28,24,24,26,26,26,26, 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, 28,28,28

21、,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, 26,26,26,26,28,24,23,23,21,21,21,21,21,21,21,21, 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,

22、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 16,16,16,16,21,21,21,16,19,19,19,19,19,19,16,16, 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,

23、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, 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

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

25、 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, 14,14,14,14,14,19,19,16,16,16,16,16,16,16,16, 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,

26、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(int k) / 音樂(lè)程序 unsigned int i; TMOD =0x01; /定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器負(fù)值，設(shè)定定時(shí)器0工作方式1 TR0 = 1; /啟動(dòng)定時(shí)器0 ET0 = 1; /定時(shí)器0容許 EA = 1; /打開(kāi)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(kāi)關(guān)是否處于開(kāi)啟位置（是則播放音樂(lè)，否則停止） if(i100&i200&i300&i400&i500&i600)P0=_cror_(P0,1); tl0_f=freqmusic