基于AT89C51单片机的音乐发生器的设计
基于AT89C51单片机的音乐发生器的设计[20200131184348]
摘要
随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本文中，用AT89C51单片机芯片及少数外围电路控制音乐播放。
以AT89C51单片机作为系统的核心部分，通过制作硬件和软件的设计编写，然后进行软硬件的调试，达到乐器的演奏，播放乐曲，及显示功能。特点是设计思路简单。
整套系统由单片机控制模块、LED显示模块、按键模块、电源模块等部分构成。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机音乐发生器AT89C51
目录
一、绪论 1
（一）研究的目的和意义 1
（二）音乐发生器的扩展 1
二、 系统方案设计 2
（一）设计任务 2
（二）设计目的 2
1、经济可行性： 2
2、技术可行性： 2
（三）设计过程 2
三、 硬件设计 3
（一） AT89C51单片机介绍 3
1.AT89C51单片机功能介绍 3
2.AT89C51单片机的引脚介绍 3
（二） 系统框架组成 4
（三）电路工作原理 5
（四）电路系统组成 5
1. 显示电路 5
2. 晶振电路 5
3. 扬声器电路 6
4. 更换歌曲电路 7
四、软件设计 7
(一) 系统组成 7
（二）软件流程图设计 7
（三）程序代码 8
五、系统调试 9
（一）硬件调试 9
（二）软件调试 9
总结 10
致谢 11
参考文献 12
附录一 13
附录二 14
一、绪论
（一）研究的目的和意义
音乐电声的一个重要内容就是电子音乐。电子琴的出现，开辟了音乐的一个新天地。但是自从电子合成器问世以来，电子音乐就又进入了一个更高的阶段。 目前，由于电子音乐的普及，电子合成器（合成器实际上是一台声音的频率合成仪，可以制作各种声音，改变各种音色）可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。可以事先制作伴奏音乐或背景音乐，而不需要乐队，或者部分代替乐队。 由于音乐合成器制作和修改方便，成本低，音乐丰满，所以市场需求量很大，因此，世界许多国家的厂商都不断地在发展并推出新的型号，每年都要更新换代。
当前的发展趋势是不断的采用先进技术，例如有的合成器有“跟随”功能，即经预置，每一个音后可以跟随一个二度或三度音，“重叠”功能，轻奏或重奏时可以发不同音调或音色；另外，合成器还向轻便、使用操作方便等方向发展。电脑音乐也许不会成为今后音乐的主流，但它在整个人类音乐史上的地位已经不容置疑地确立了，相信它会越来越深入地浸透到音乐创作和欣赏的领域中，并且将在一定程度上影响人们对音乐的理解和诠释。用单片机制作的音乐发生器也会越来越多，这将必然成为一种趋势。
（二）音乐发生器的扩展
熟练的运用AT89C51单片机定时器产生固定频率的方波信号，推动喇叭发出旋律，按下单键可以演奏预先设置的歌曲旋律，最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己喜欢的歌曲来演奏中。
一首音乐就是由许多不同的音符组成的，而每一个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以拍数对应的延时来构成不同的音乐。
音乐的十二平均率规定：每两个八度音(如简谱中的中音1与高音1)之间的频率相差一倍。在两个八度音之间，又可分为十二个半音，每两个半音的频率比为。另外，音名A(简谱中的低音6)的频率为440 Hz，音名B到C之间、E到F之间为半音，其余为全音。
二、 系统方案设计
（一）设计任务
设计一音乐发生器：
（1）用单片机作为开发工具，至少能储存3首乐曲；
（2）通过编程利用单片机促成音乐发生器的实现。
（二）设计目的
由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下：
1、经济可行性：
所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于毕业设计是没有项目资金，没有开发经费，因此在经济上必须能够承受，比较理想化的项目对于我们毕业设计来说是不可行的。通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。
2、技术可行性：
技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。
（三）设计过程
在毕业设计题目选择后，我积极的查阅相关资料。经过分析、思考及其指导老师的悉心的指导，我最终设计出了三种方案，并对每一种方案进行分析与考虑及各个方案的比较，选择了第一种方案——用AT89C51单片机、一个共阴极的八段数码管及扬声器来实现音乐的播放。确定好设计方案后，将整个设计分成了三个步骤：一是，设计的硬件电路图的绘制；二是，程序的设计；三是，硬件电路仿真与程序的编译、连接及运行。
三、硬件设计
（一）AT89C51单片机介绍
1.AT89C51单片机功能介绍
自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的进一步发展，导致微型计算机正向两个主要方向发展：一是高速度、高性能、大容量的高档微型机及其系列化向大、中型计算机的挑战；另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种控制领域需要的单片机。
MCS—51系列是Intel公司在1980年推出的高档8位单片机，具有性能价格比高、品种多、兼容性强、开发用的仿真机较完善等优点，所以在国际上和国内的占有率相当高。它拥有8位微处理器和控制器，内含一个一位布尔运算处理器，可直接对数据的位进行操作和运算，特别适用于逻辑控制。内部含有4KB的程序ROM并且在外部扩展了256K的存储空间，2个16位的计数/定时器。本次采用的是AT89C51单片机，其电路如2-2所示，它的中断功能比较强，有5个中断源，即外部中断2个，定时器中断2个，串行中断1个，有2个中断优先级。中断控制电路主要包括用于中断控制的四个寄存器：定时器控制寄存器TCON，串行口控制寄存器SCON，中断允许控制寄存器IE，中断优先级控制寄存器IP等。内部时钟振荡器，全双工方式的串行接口（UART），两极中断优先权的6个中断源/5个中断矢量的中断逻辑。哈佛结构的存储器组织，支持高达64K为单周期指令，支持六种寻址方式。最高时钟振荡频率可达12MHZ，大部分指令执行时间为1µs，乘、除指令为4µs。
2.AT89C51单片机的引脚介绍
AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有许多引脚具有第二功能，各引脚功能说明如下：
（1）输入/输出口线
A．—— 口8位双向口线
B．—— 口8位双向口线
C．—— 口8位双向口线
D． —— 口8位双向口线
摘要
随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本文中，用AT89C51单片机芯片及少数外围电路控制音乐播放。
以AT89C51单片机作为系统的核心部分，通过制作硬件和软件的设计编写，然后进行软硬件的调试，达到乐器的演奏，播放乐曲，及显示功能。特点是设计思路简单。
整套系统由单片机控制模块、LED显示模块、按键模块、电源模块等部分构成。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机音乐发生器AT89C51
目录
一、绪论 1
（一）研究的目的和意义 1
（二）音乐发生器的扩展 1
二、 系统方案设计 2
（一）设计任务 2
（二）设计目的 2
1、经济可行性： 2
2、技术可行性： 2
（三）设计过程 2
三、 硬件设计 3
（一） AT89C51单片机介绍 3
1.AT89C51单片机功能介绍 3
2.AT89C51单片机的引脚介绍 3
（二） 系统框架组成 4
（三）电路工作原理 5
（四）电路系统组成 5
1. 显示电路 5
2. 晶振电路 5
3. 扬声器电路 6
4. 更换歌曲电路 7
四、软件设计 7
(一) 系统组成 7
（二）软件流程图设计 7
（三）程序代码 8
五、系统调试 9
（一）硬件调试 9
（二）软件调试 9
总结 10
致谢 11
参考文献 12
附录一 13
附录二 14
一、绪论
（一）研究的目的和意义
音乐电声的一个重要内容就是电子音乐。电子琴的出现，开辟了音乐的一个新天地。但是自从电子合成器问世以来，电子音乐就又进入了一个更高的阶段。 目前，由于电子音乐的普及，电子合成器（合成器实际上是一台声音的频率合成仪，可以制作各种声音，改变各种音色）可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。可以事先制作伴奏音乐或背景音乐，而不需要乐队，或者部分代替乐队。 由于音乐合成器制作和修改方便，成本低，音乐丰满，所以市场需求量很大，因此，世界许多国家的厂商都不断地在发展并推出新的型号，每年都要更新换代。
当前的发展趋势是不断的采用先进技术，例如有的合成器有“跟随”功能，即经预置，每一个音后可以跟随一个二度或三度音，“重叠”功能，轻奏或重奏时可以发不同音调或音色；另外，合成器还向轻便、使用操作方便等方向发展。电脑音乐也许不会成为今后音乐的主流，但它在整个人类音乐史上的地位已经不容置疑地确立了，相信它会越来越深入地浸透到音乐创作和欣赏的领域中，并且将在一定程度上影响人们对音乐的理解和诠释。用单片机制作的音乐发生器也会越来越多，这将必然成为一种趋势。
（二）音乐发生器的扩展
熟练的运用AT89C51单片机定时器产生固定频率的方波信号，推动喇叭发出旋律，按下单键可以演奏预先设置的歌曲旋律，最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己喜欢的歌曲来演奏中。
一首音乐就是由许多不同的音符组成的，而每一个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以拍数对应的延时来构成不同的音乐。
音乐的十二平均率规定：每两个八度音(如简谱中的中音1与高音1)之间的频率相差一倍。在两个八度音之间，又可分为十二个半音，每两个半音的频率比为。另外，音名A(简谱中的低音6)的频率为440 Hz，音名B到C之间、E到F之间为半音，其余为全音。
二、 系统方案设计
（一）设计任务
设计一音乐发生器：
（1）用单片机作为开发工具，至少能储存3首乐曲；
（2）通过编程利用单片机促成音乐发生器的实现。
（二）设计目的
由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下：
1、经济可行性：
所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于毕业设计是没有项目资金，没有开发经费，因此在经济上必须能够承受，比较理想化的项目对于我们毕业设计来说是不可行的。通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。
2、技术可行性：
技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。
（三）设计过程
在毕业设计题目选择后，我积极的查阅相关资料。经过分析、思考及其指导老师的悉心的指导，我最终设计出了三种方案，并对每一种方案进行分析与考虑及各个方案的比较，选择了第一种方案——用AT89C51单片机、一个共阴极的八段数码管及扬声器来实现音乐的播放。确定好设计方案后，将整个设计分成了三个步骤：一是，设计的硬件电路图的绘制；二是，程序的设计；三是，硬件电路仿真与程序的编译、连接及运行。
三、硬件设计
（一）AT89C51单片机介绍
1.AT89C51单片机功能介绍
自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的进一步发展，导致微型计算机正向两个主要方向发展：一是高速度、高性能、大容量的高档微型机及其系列化向大、中型计算机的挑战；另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种控制领域需要的单片机。
MCS—51系列是Intel公司在1980年推出的高档8位单片机，具有性能价格比高、品种多、兼容性强、开发用的仿真机较完善等优点，所以在国际上和国内的占有率相当高。它拥有8位微处理器和控制器，内含一个一位布尔运算处理器，可直接对数据的位进行操作和运算，特别适用于逻辑控制。内部含有4KB的程序ROM并且在外部扩展了256K的存储空间，2个16位的计数/定时器。本次采用的是AT89C51单片机，其电路如2-2所示，它的中断功能比较强，有5个中断源，即外部中断2个，定时器中断2个，串行中断1个，有2个中断优先级。中断控制电路主要包括用于中断控制的四个寄存器：定时器控制寄存器TCON，串行口控制寄存器SCON，中断允许控制寄存器IE，中断优先级控制寄存器IP等。内部时钟振荡器，全双工方式的串行接口（UART），两极中断优先权的6个中断源/5个中断矢量的中断逻辑。哈佛结构的存储器组织，支持高达64K为单周期指令，支持六种寻址方式。最高时钟振荡频率可达12MHZ，大部分指令执行时间为1µs，乘、除指令为4µs。
2.AT89C51单片机的引脚介绍
AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有许多引脚具有第二功能，各引脚功能说明如下：
（1）输入/输出口线
A．—— 口8位双向口线
B．—— 口8位双向口线
C．—— 口8位双向口线
D． —— 口8位双向口线
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