单片机打造新式数字音乐盒仿真及源码分享 电路方案
概述: 传统的音乐盒多是机械音乐盒,但是,机械式的音乐盒体积比较大,比较笨重,且发音单调。水、灰尘等外在因素,容易使内部金属发音条变形,从而造成发音跑调。另外,机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必须放平不能动摇,而且价格昂贵,不能实现大批量生产。基于单片机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧,音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池,制作工艺简单,可进行批量生产,所以价格便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒,控制功能强大,可根据需要选歌,使用方便。所放歌曲的节奏可以根据需要进行设置,根据存储容量的大小,可以尽可能多的存储歌曲。另外,可以设计彩灯外观效果,增设放歌时间、序号显示灯功能,使音乐盒的功能更加丰富。 单片机数字音乐盒有关介绍: 电子音乐已广泛地应用于社会生活的各个领域。其类型从音乐卡片到CD、MP3 等多种多样,制作原理也各不相同。声音是通过振动产生的。单片机对某一I/O引脚以一定的频率循环置1和清0,这一引脚便产生一定频率的方波,该方波通过放大后作用于扬声器便产生一定频率的声音。若改变输出方波的频率,产生的声音也就改变了。通过控制输出方波的时间长短,声音的长短也就得到控制。因此,根据乐谱,单片机就可产生电子音乐。音乐中最关键的两个要素是音符和节拍。单片机控制的音乐发生器系统由硬件电路和软件两部分构成。利用单片机控制的电子音乐发生器软硬件上具有独特的优点,系统的开发周期短,成本低,电路制作容易。更换歌曲时,硬件电路无需作任何修改,只需修改软件即可实现。软件编程时,可用51系列单片机的汇编语言或C51语言实现。同时还可根据个人的习好通过软件改变节拍的延时时间,增加电子音乐的趣味性。 发音原理介绍: 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。 音符的发音主要靠不同的音频脉冲。利用单片机的内部定时器/计数器0,使其工作在模式1,定时中断,然后控制P3.7引脚的输出音乐。只要算出某一音频的周期(1/频率),然后将此周期除以2,即为半周期的时间,利用定时器计时这个半周期时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相,然后重复计时此半周期时间再对I/O反相,就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。 音符频率的产生: 音符及定时器初始值: 例如:中音1(do)的音频=523HZ,周期T=1/523s=1912 定时器/计数器0的定时时间为:T/2=1912/2 定时器956的计数值=定时时间/机器周期=956/1=956(时钟频率=12MHZ) 装入T0计数器初值为65536-956=64580 将64580装入T0寄存器中,启动T0工作后,每计数956次时将产生溢出中断,进入中断服务时,每次对P3.0引脚的输出值进行取反,就可得到中音DO(523HZ)的音符音频。将51单片机内部定时器工作在计数器模式1下,改变计数初值TH0,TL0以产生不同的频率。 若该设计使用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。若用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计中采用单片机利用AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有128B 的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。 数字音乐盒制作proteus仿真原理图: