《单片机原理及应用》课程设计说明书设计题目：基于单片机的多功能数字音乐盒的设计学院：工学院专业：农业机械化及其自动化设计者：指导老师：吴敏设计时间：2011年12月9日～2011年12月24日《单片机原理及应用》课程设计任务书一、目的意义《单片机原理及应用》是高校工程专业的一门专业基础课，该门课程具有很强的实践性。

通过课程的学习，使学生掌握基本概念、基本理论和基本技能，为今后从事相应的生产设计和科研工作打下一定的基础。

因此，除课程的理论教学和实验教学外，课程设计也是一个必要和重要的实践教学环节。

通过课程设计，进一步培养学生理论联系实际的能力，学会正确地分析工程实际问题，善于查阅参考文献，准确地选择相应的数据、参数，具备全面地解决实际问题的素质，同时课程设计也为今后的毕业设计打下基础。

二、设计时间、地点、班级时间：第16、17周（二周）地点： 三教 433 、426 班级： 09农机 66人 三、设计内容（二十）基于单片机的多功能数字音乐盒的设计1、功能描述用AT89S52单片机的I/O 口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲。

共有5乐曲，每首乐曲都由相应的按键控制，并且有开关键、暂停键、上一曲以及下一曲控制键。

2、设计已知参数 乐曲3、设计要求：按键输入电路的设计复位电路的设计；时钟电路的设计显示电路及驱动电路的设计；扫描模式的选择设计 系统主程序及子程序的设计；元件及元件参数的选AT89S52单片机蜂鸣器电路控制按键电源电路复位电路晶振电路目录一、总体方案设计1.1设计的目的 (4)1.2 设计的基本要求 (4)1.3播放音乐的原理 (4)二、电路设计2.1音乐盒电路设计 (4)2.2软件总体设计 (6)三、硬件设计3.1单片机芯片的引脚及部分功能 (7)3.2 各个模块的硬件电路设计 (8)3.2.1、时钟复位电路 (8)3.2.2、按键输入电路 (9)3.2.3、音频输出电路 (10)四、软件设计 (11)五、仿真、调试电路 (12)六、存在问题和解决方法 (12)七、总结与体会 (13)八、参考文献 (13)九、附录元件清单 (4)源程序清单 (15)总电路图和仿真结果图 (25)基于单片机的多功能数字音乐盒设计学生：余海东陈先龙鲍桂林指导老师：吴敏“摘要”内容：本设计是一个基于 AT89C52 系列单片机的音乐盒,依据单片机技术原理,通过硬件电路制作以及软件编译,设计制作出一个多功能多功能音乐盒.该音乐盒主要由位电路、电源电路、蜂鸣器电路、控制按键电路、电源电路以及晶振电路组成,本音乐盒共有5首歌曲,播放歌曲时,蜂鸣器发出某个音调.本设计利用 KEIL 编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试,配合 PROTEUS 仿真软件对硬件进行仿真调试,节约了设计时间.关键词：单片机音乐盒课程设计1、总体方案设计1.1设计的目的通过课程设计，让学生熟悉单片机微机应用系统开发、研制的过程，软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。

对学生进行基本技能训练，例如：组成系统、编程、调试、查阅资料、焊接电路板等。

使学生理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。

1.2 设计的基本要求（1）利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏不同的乐曲（5首歌曲）；（2）可通过功能键选择乐曲，暂停，播放，上一首，下一首；1.3播放音乐的原理发音原理：播放一段音乐需要的是两个元素，一个是音调，另一个是音符。

首先要了解对应的音调，音调主要由声音的频率决定，同时也与声音强度有关。

对一定强度的纯音，音调随频率的升降而升降；对一定频率的纯音、低频纯音的音调随声强增加而下降，高频纯音的音调却随强度增加而上升。

另外，音符的频率有所不同。

基于上面的内容，这样就对发音的原理有了一些初步的了解。

2、电路设计2.1音乐盒电路设计音乐盒应包括复位电路、电源电路、蜂鸣器电路、控制按键电路、电源电路以及晶振电路等几部分。

音乐盒的系统框图如下所示：图 1根据系统框图，使用Proteus 软件绘制总原理图，总原理图如图（2）所示：图2原理说明：（1） 当键盘有键按下时，判断键值，启动定时器0，产生一定的频率，驱动蜂鸣器，播放歌曲，启动定时器1，显示歌曲序号； （2） P1口控制播放音乐，P3.7控制喇叭，输出音频信号；AT89S52单片机蜂鸣器电路控制按键电源电路复位电路晶振电路（3）电路采用12MHz的晶振工作，起振电路中C1和C2为30pF的电容。

2.2软件总体设计本设计采用Keil软件进行编写程序并进行编译，采用Proteus软件进行仿真调试。

在编写程序之前，首先应该画出该程序的流程图，这样编程起来会比较简单一点，不会那么复杂。

音乐盒设计的总程序流程图如图（3）所示：开始初始化N按键是否按下Y识别按键功能播放音乐结束图3按照主程序的流程图用Keil软件编写系统的主程序。

程序清单如附录所示。

3、硬件设计3.1单片机芯片的引脚及部分功能本设计采用的单片机型号是STC89C52，其引脚图如图（4）所示：图（4）跟51单片机一样STC89C52单片机也是8位的单片机，有32个准双向的I/O口，存储单元也分为了2种，程序存储器和数据存储器，其中数据存储器是256KB 的，可以扩展到64KB，而程序存储器是4KB的，也可以扩展到64KB。

STC89C52单片机的中断系统里有5个中断请求源，4个用于中断控制的寄存器IE、IP、TCON 和SCON，用来控制中断的类型、中断的开/关和各种中断源的优先级别，而引脚31,当接低电平时，单片机直接访问外部程序存储器，接高电平时，单片机访问片内程序存储器，当程序计数器PC的值超过4KB时，单片机也自动访问片外程序存储器。

引脚9是单片机的复位端，当接高电平时，单片机就会复位，而单片机32个I/O口中，P3口具有第二功能，可以实现串行和并行通信的数据接收和发送，也可以控制单片机的中断类型。

3.2 各个模块的硬件电路设计时钟电路是由12MHz的晶振和2个30pF的电容组成，给单片机系统提供外部时钟信号源，以保证单片机内部定时器的正常工作。

而复位电路采用上电复位的接法，由一个10k的电阻和20uF的电容组成，在加电的瞬间电容通过充电，使RST 端出现正脉冲，从而使单片机复位。

时钟复位电路如图（5）所示：图（5）本设计采用9个按键来控制音乐的播放，其中按键S1是控制音乐盒播放下一首歌曲，按键S2是控制音乐盒播放上一首歌曲，而按键S3则是控制音乐播放和暂停，S4是开关控制键，按键电路的接法如图（6）所示：图（6）本设计采用喇叭作为音乐盒的音频输出，但是只有一个喇叭就构成整个音频输出电路的话，播放音乐的声音就会太小声，甚至有时小到连声音都听不到，为了增大喇叭的声音，才用一个放大电路使通过喇叭的电流增大，从而增大喇叭的输出功率。

放大电路是采用一个PNP型的三极管和两个电阻，其中一个作为反馈回路。

音频输出电路如图（7）所示：图（7）4、软件设计本设计可以实现课程设计的基本要求，可以播放5首歌，并通过按键控制播放、暂停等功能。

主要的子程序框图如图（8）、（9）、（10）所示： 要的子程序框图如图（8）、（9）、（10）所示：图（8）主程序初始化变量播放并初始化定时器 检测是有按键N音乐播放程序框图图(9)中断入口保护现场重装初值P3.7反相恢复现场中断返回中断程序框图图（9）系统各主要程序的程序清单可见于附录编写完程序后，用Keil软件进行编译，看是否有错，如果有错应立刻修改，直到编译正确为止。

5、仿真、调试电路在Proteus软件绘制完原理图和编译完源程续后，将Keil软件编译完生成的Hex文件加载到Proteus软件绘制出的原理图里德单片机里，就可以进行仿真，验证是否能实现课程设计的基本功能。

当仿真成功后，就可以购买元器件，开始焊接电路板了，焊完电路板后，利用单片机开发板将程序下载到单片机芯片上进行调试，看是否焊接成功，如果没有同仿真时的结果一样，就得检查一下电路，看哪里出错了，再进行调整，达到预期的要求。

6、存在问题和解决方法在设计过程中，虽然在音频输出电路中加了放大电路，来增大输出的电流，但是在调试过程中喇叭的声音还是有点小声，我认为不要采用单个三极管作为放大电路，而应该采用集成运算放大器，因为集成运放里面已经是由多个三极管组成的多级放大电路了，在外部适当的添加一些电阻和电容就能实现功率的放大。

7、总结与体会通过这次课程设计，从整体上我对单片机微机应用系统开发、研制过程软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤更加了解。

不仅熟练地掌握了Keil软件和Proteus软件的使用方法，而且提高了我的动手能力和分析问题、解决问题的能力。

我觉得这次单片机课程设计是一个综合性的设计平台，除了熟练掌握了一些软件的使用和进行了基本技能的锻炼之外，还巩固了我的单片机知识，在编程方面，我也更加的熟练。

而且通过查阅资料，还拓展了我的知识视野，加强了我查阅资料的能力。

但是这次单片机课程设计也不是一帆风顺的，在编程和仿真过程中倒是没有出现太大的问题，而在焊接完电路板，进行电路调试时却发现整个电路都不工作。

我们检查了大半天都没发现什么问题。

当我正想放弃时，我突然想起爱迪生说过的一句话“无论什么时候，不管遇到什么情况，我绝不允许自己有一点点灰心丧气。

”于是，我决定重新再焊一次，老天还是很眷顾我的，电路板调试最终成功了，我非常开心，我觉得第一次电路板里可能有些线接错了，经过不懈的检查，终于查出了线路的问题。

总而言之，这次课程设计我获益匪浅。

不仅锻炼了我各方面的能力，在人生哲理上，我也更加成熟。

我更加深刻地认识到：在人生的道路上，路并不是一直平坦的，会有无数的荆棘、无数的高墙挡在你的前面，但是只有坚持不懈，才能斩断挡在你面前的荆棘，退到你面前的高墙，开辟一条新的道路，只有这样才能跨越自己的极限，走到像《桃花源记》里面所说的世外桃源一样，最终你的梦想也将实现。

8、参考文献[1]单片机原理及应用，黄友锐编著，合肥工业大学出版社，2006年11月；[2]单片机课程设计指导，杨居义编著，清华大学出版社，2009年9月；[3]图书馆相关书籍；[4]网上资料；致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。

首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。

在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。

同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。