基于51單片機(jī)的音樂盒仿真程序+原理圖

　　以下為本設(shè)計(jì)資料展示圖：

　　1.仿真

　　開始仿真：開始仿真后，用數(shù)碼管顯示當(dāng)前播放曲目， LED花樣彩燈隨播放音符變換，通過按鍵實(shí)現(xiàn)下一首歌的切換。通過撥動(dòng)開關(guān)控制單循環(huán)還是全部循環(huán)。內(nèi)置音樂《千年之戀》《寂寞沙洲冷》《七子之歌》《感恩的心》 2.原理圖PCB圖

3.程序：

　　4.設(shè)計(jì)報(bào)告

　　5.系統(tǒng)組成框圖

本設(shè)計(jì)采用STC89C516RD+作為主控芯片（仿真可替換為STC89C51，STC89C52，AT89C51，AT89C52D等51單片機(jī)），蜂鳴器作為輸出設(shè)備產(chǎn)生音樂，通過MOD鍵能實(shí)現(xiàn)播放模式的控制，數(shù)碼管（LED）能夠?qū)崟r(shí)地顯示當(dāng)前的歌曲號(hào)。其中P3.3外接按鍵，P0口用作數(shù)碼管輸出數(shù)據(jù)端口，P2口作LED輸出數(shù)據(jù)端口P1.1蜂鳴器端口。 程序設(shè)計(jì)音調(diào)、節(jié)拍以及編碼的確定方法一般說來，單片機(jī)演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應(yīng)幅度的諧波頻率，也就是說不能像電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。因此單片機(jī)奏樂只需弄清楚兩個(gè)概念即可，也就是“音調(diào)”和節(jié)拍表示一個(gè)音符唱多長(zhǎng)的時(shí)間。音調(diào)的確定不同音高的樂音是用C、D、E、F、G、A、B來表示，這7個(gè)字母就是音樂的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，即唱成簡(jiǎn)譜的1、2、3、4、5、6、7，相當(dāng)于漢字“多來米發(fā)梭拉西”的讀音，這是唱曲時(shí)樂音的發(fā)音，所以叫“音調(diào)”，即Tone。

把C、D、E、F、G、A、B這一組音的距離分成12個(gè)等份，每一個(gè)等份叫一個(gè)“半音”。兩個(gè)音之間的距離有兩個(gè)“半音”，就叫“全音”。在鋼琴等鍵盤樂器上，C–D、D–E、F–G、G–A、A–B兩音之間隔著一個(gè)黑鍵，他們之間的距離就是全音；E–F、B–C兩音之間沒有黑鍵相隔，它們之間的距離就是半音。通常唱成1、2、3、4、5、6、7的音叫自然音，那些在它們的左上角加上﹟號(hào)或者b號(hào)的叫變化音。﹟叫升記號(hào)，表示把音在原來的基礎(chǔ)上升高半音，b叫降記音，表示在原來的基礎(chǔ)上降低半音。例如高音DO的頻率（1046Hz）剛好是中音DO的頻率（523Hz）的一倍，中音DO的頻率（523Hz）剛好是低音DO頻率（266 Hz）的一倍；同樣的，高音RE的頻率（1175Hz）剛好是中音RE的頻率（587Hz）的一倍，中音RE的頻率（587Hz）剛好是低音RE頻率（294 Hz）的一倍。

要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這半個(gè)周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相，就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89C51的內(nèi)部定時(shí)器使其工作在計(jì)數(shù)器模式MODE1下，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0。此外結(jié)束符和休止符可以分別用代碼00H和FFH來表示，若查表結(jié)果為00H，則表示曲子終了；若查表結(jié)果為FFH，則產(chǎn)生相應(yīng)的停頓效果。例如頻率為523Hz，其周期T=1/523=1912us，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956us/1us=956，在每次計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。

　?。?）節(jié)拍的確定若要構(gòu)成音樂，光有音調(diào)是不夠的，還需要節(jié)拍，讓音樂具有旋律（固定的律動(dòng)），而且可以調(diào)節(jié)各個(gè)音的快慢度?！肮?jié)拍”，即Beat，簡(jiǎn)單說就是打拍子，就像我們聽音樂不自主的隨之拍手或跺腳。若1拍實(shí)0.5s，則1/4 拍為0.125s。至于1拍多少s，并沒有嚴(yán)格規(guī)定，就像人的心跳一樣，大部分人的心跳是每分鐘72下，有些人快一點(diǎn)，有些人慢一點(diǎn)，只要聽的悅耳就好。音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短即時(shí)值，一般用拍數(shù)表示。休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同頻率，這樣就可以利用不同的頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂。了解音樂的一些基礎(chǔ)知識(shí)，我們可知產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂。對(duì)于單片機(jī)來說，產(chǎn)生不同頻率的脈沖是非常方便的，利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波頻率信號(hào)。因此，需要弄清楚音樂中的音符和對(duì)應(yīng)的頻率，以及單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)的關(guān)系。

（2）音符編碼do re mi fa so la si分別編碼為1~7，重音do編為8，重音re編為9，停頓編為0。播放長(zhǎng)度以十六分音符為單位（在本程序中為165ms），一拍即四分音符等于4個(gè)十六分音符，編為4，其它的播放時(shí)間以此類推。音調(diào)作為編碼的高4位，而播放時(shí)間作為低4位，如此音調(diào)和節(jié)拍就構(gòu)成了一個(gè)編碼。以0xff作為曲譜的結(jié)束標(biāo)志。比如，音調(diào)do，發(fā)音長(zhǎng)度為兩拍，即二分音符，將其編碼為0x18。

　　歌曲播放的設(shè)計(jì)。先將歌曲的簡(jiǎn)譜進(jìn)行編碼，儲(chǔ)存在一個(gè)數(shù)據(jù)類型為unsigned char 的數(shù)組中。程序從數(shù)組中取出一個(gè)數(shù)，然后分離出高4位得到音調(diào)，接著找出相應(yīng)的值賦給定時(shí)器0，使之定時(shí)操作蜂鳴器，得出相應(yīng)的音調(diào)；接著分離出該數(shù)的低4位，得到延時(shí)時(shí)間，接著調(diào)用軟件延時(shí)。

　　6.實(shí)物圖

編輯：黃飛