论文总字数：19915字

摘 要

本文主要围绕单片机原理展开设计，实现一个具有多模式演奏功能的电子八音盒，能够达到预期目标，实现歌曲播放、切换以及自由演奏功能，并在附录中给出了相应的原理图和源程序。此电子八音盒通过使用两个控制按键控制八音盒工作，一个按键用来控制歌曲切换，另一个按键用来控制模式切换。在八音盒中预置了4首歌曲，具有两种演奏模式。在播放歌曲时，数码管会显示歌曲对应的序列号；在自由弹奏时，蜂鸣器会发出相应的音调，数码管显示对应的音符。

关键词：单片机；八音盒；蜂鸣器

Electronic Music Box Design Based on 51 Single Chip Microcomputer

Abstract

This paper, taking the design of single chip microcomputer principle, implement a multi-mode play function of electronic music box, can achieve goals, realize the songs played, switch, and free play function, and the corresponding principle diagram is given in the appendices and the source program. The electronic music box by using the two control buttons control work, a button is used to control switch songs, another key used to control the mode switch. Preset four songs in the music box, has two play modes. When play songs, digital tube will display the corresponding serial number songs; In free play, buzzer sends out the corresponding tones, digital tube display the corresponding notes.

Key words: Microcontroller；Music box；Buzzer

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1课题的设计背景及意义 1

1.1.1设计背景 1

1.1.2设计意义 1

1.2电子八音盒的设计思路 1

1.2.1电子八音盒简述 1

1.2.2电子八音盒原理框图 4

1.2.3课题设计的任务和要求 5

第二章 系统方案设计与论证 6

2.1系统方案设计 6

2.2系统控制功能的论证 6

第三章 系统的硬件设计 8

3.1硬件元器件清单 8

3.2硬件电路简介 8

3.2.1单片机简述 9

3.2.2外部按键电路 9

3.2.3复位电路 10

3.2.4时钟电路及发声电路 10

3.2.5数字显示电路 11

第四章 系统的软件设计 12

4.1软件系统的设计顺序 12

4.2系统主程序流程图 12

第五章 调 试 14

5.1设计过程 14

5.1检查硬件连接 14

5.2检查软件系统 14

5.3联调 14

5.4遇到的困难及其解决 14

5.5结束语 15

致 谢 17

参考文献（References） 18

附录 19

附录一电子八音盒实物图 19

附录二原理图 19

附录三仿真图 20

附录四程序代码 20

第一章 绪 论

1.1课题的设计背景及意义

1.1.1设计背景

当代社会的信息技术不断发生着革命性变化，单片机随着快速发展的计算机技术使得人们生活的更加便利。从长期来看，单片机就现在的社会形式下应用前景广阔，其必定能在未来的工业领域得到很好地推广。单片机具有一定的优势：体积小、质量轻、性价比高、通用型强、易于编程控制、利用率高等优点。在现代的通信、家电、工业控制中单片机起着很重要的作用。

电子八音盒技术目前还有很大的发展空间。此外，电子八音盒还将具有自由弹奏功能，以拓展其娱乐性。

1.1.2设计意义

随着社会的进步，据调查显示，人们对于音乐的表达形式上可接受度越来越大，因此音乐的表达不再拘泥于在形式上了。音乐可以是特别的，可以是平凡的。音乐更可以为不同性别、不同年龄、不同地域的人们所喜爱。音乐的风格是多样的，被不同因素影响，地域、气候，甚至是时间。同样的音乐在不同的情况下同一人会有不同的感受。但可以肯定的是每一个人在听到悠扬的音乐响起时就会不由自主的陶醉其中。

在科技发展的如今，电子八音盒在我们的生活中出现的越来越多。简单来说，电子八音盒以其质量轻、体积小、成本低、可重复利用等优点为越来越多人所接受，可以满足更多人的爱好。它不仅仅能够存储乐曲，还能使用按键功能可以对播放的乐曲选择及暂停，自由弹奏功能还能进行即兴表演。

1.2电子八音盒的设计思路

1.2.1电子八音盒简述

单片机是本篇论文的核心器件，另外选择了数码管作为了电子八音盒的显示装置。因此通过单片机，电子八音盒不仅可以实现乐曲的选择与播放，而且可以进行自由弹奏，然后将弹奏的音符进行数码管显示。

具体来讲，我们可以得到下面的频率与音调对应关系通过十二平均律，相邻两个音位半音之间存在的关系，也就是说两个音之间插入11位组成的比例数列介于频在1同2之间。^[1]其公比为。规定的频率为261.63Hz，则#的频率为Hz，b的频率为Hz，根据上面的规律可以类推出其他的音调对应的频率，推出的关系具体如表1.1所示。

然而音调要变成动听的音乐还需要将音按照或长或短或者相同的一定规律组织起来才行，因此每个音播放的时间长短也需要八音盒能够自我控制才行。通常的节拍延时时间如表1.2所示。

表1.1 频率与音调关系的对照表

表1.1 （续）

表1.2 节拍延时时间

本次八音盒的软件代码设计中对曲谱进行编码，采用了音名与节拍混合排列的方式，满足了曲谱中需要包括音名信息与节拍信息的要求。在编写中将最高位为1的记为节拍标记，最高位不为1的记为音名标记。当节拍标记读到0x80的时候，记为曲谱的结束，停止演奏。

通过将96个音分组按照一定的规律分类，可以得到八个音组，大字一组；大字二组；大字组；小字组、小字一组、小字二组、小字三组、小字四组，其中在每个音组当中又都包含有十二个音具体为：C、#C、D、#D、E、F、#F、G、#G、A、#A、B。我们把音名通过用音名标记中的低四位表示，而音组则用高四位表示。^[2]最后再加上休止符，按照编码将音名编写为：当D1、D2、D3、D0都为零的时候音名为C；当D0为一时，其他都为零时音名为#C；当D1为1时，其它都为零时，音名为D；当D1、D0都为一时，其它为零时，音名为#D；当只有D2为一时其它都为零时，音名为E；当D2、D0为一时，其它为零时，音名为F；当D2、D1为一时音名为#F；当只有D3为零时其余都为一时，音名为G；与上相反情况时，音名为#G；当D3、D0为一时，其余都为零时，音名为A；当D3、D1为一时，其余为零时，音名为#A；当只有D2为零时，其余都为一时，音名为B；当D3到D0都为一时音名为休止符。

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