基于单片机的电子贺卡设计

目录

引言 ................................................................................................................................................... 2 一、设计要求.................................................................................................................................... 3 1.1设计题目 ........................................................................................................................................ 3 1.2课题意义 ........................................................................................................................................ 3 二、系统硬件原理及设计................................................................................................................. 3 2.1系统组成框图 ................................................................................................................................ 3 2.2 电子贺卡的功能结构框图 ........................................................................................................... 4 三、音乐基础知识 ............................................................................................................................ 4 3.1 音乐基础 ....................................................................................................................................... 4 3.2音调脉冲和音乐节拍的实现 ........................................................................................................ 5 3.2.1 音调脉冲的产生 .................................................................................................................... 5 3.2.2音乐节拍的产生 ..................................................................................................................... 6 3.2.3音符码表的编制 ..................................................................................................................... 7 3.3主程序流程图 ................................................................................................................................ 9 3.4发声模块程序设计 ...................................................................................................................... 10 3.5按键模块程序设计 ...................................................................................................................... 11 四、硬件电路设计 .......................................................................................................................... 12 4.1 主要器件 ..................................................................................................................................... 12 4.1.1 微处理器 .............................................................................................................................. 12 4.1.2开关元件 ............................................................................................................................... 14 4.2 发声驱动电路 ............................................................................................................................. 15 4.3电路工作原理 .............................................................................................................................. 16 五、软件设计.................................................................................................................................. 16 5.1软件开发平台 .............................................................................................................................. 17 5.2详细的程序设计 .......................................................................................................................... 17 总结 ................................................................................................................................................. 27 参考文献 ......................................................................................................................................... 28

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引言

如今，电子技术获得了飞速的发展，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域。目前，单片机正朝着高性能个多品种方向发展趋势将是进一步想着 CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系 统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了 I/O 设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过 10元即可。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、 温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 利用单片机实现音乐播放有很多要点，例如外部电路简单，控制方便等，因而备受广大单片机爱好者的喜爱。通过音乐发声器的设计方案，掌握C语言的编程方法。并熟练的运用 AT89C52 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，本设计采用简易音阶编码直觉式输入法方便设计音乐旋律。

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一、设计要求

基于单片机的音乐播放器，播放简单歌曲，本次课题音乐播放为《奇异恩典》、《欢乐颂》和《生日快乐》。

1.1设计题目

基于单片机的电子贺卡设计

1.2课题意义

基于单片机的音乐播放器可应用于 mp3，MP4，扩音器等很多方面，并可作为很多系统的辅助功能，作为单片机的重要硬件资源之一，利用定时器可以产生 各种固定频率的方波信号，也可以产生包括“Do”、“Re”、“Me”--等音阶在内的各种频率声音。将各个音阶连接在一起，便可组成一支曲子或是演奏一段旋律。我们可以运用在生活实际中比如贺卡或者电子门铃。基于这个思想，我们设计了一款特殊的“音乐播放器”，本播放器可实现播放、暂停、等功能。由于时间及条件限制，本设计实现了一种简单的音乐播放器，其核心器件采用 AT89C52 单片机，本播放器具有电路简单，功能强大，易于拓展等特点。在此基础上，可以添加按键，LED 显示屏等模块，实现切换歌曲，歌名显示，动感音乐屏等功能。

二、系统硬件原理及设计

2.1系统组成框图

硬件系统包括主控模块、时钟电路、复位电路、电源电路、显示模块、发声模块和按键模块。如图2-1所示。

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图2-1 硬件系统结构图

电源电路 复位电路 主控模块 （AT89C52） 按键模块 时钟电路 发声模块 2.2 电子贺卡的功能结构框图

电子贺卡的功能框图如图2-2所示，程序调用，按不同键负责控制歌曲的播放、下一曲、上一曲和暂停，同时蜂鸣器发出响声和停止声音。

开始

播放、下一曲、上一曲、暂停 程序 调用 发声 和 暂停声音 图2-2 电子贺卡的功能框图

三、音乐基础知识

3.1 音乐基础

音作为一种物理现象，是由于物体振动而产生的，振动产生的声波作用于人

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耳，听觉系统将神经冲动传达给大脑，进而产生听觉。人耳能听到的声音频率大约在 11—20000Hz，而音乐使用的音一般在 27—4100Hz。乐音体系中各音级的名称叫做音名，被广泛采用的是 C D E F G A B （do re mi fa so la si 则多用于歌唱，称为唱名）。乐音体系中音高关系的最小计量单位叫做半音，两个半音构成一个全音。乐音中有几十个高低不同的音，但是最基本只有这七个音，其他高、低音名都是在这个基础上变化出来的。乐谱表上用来表示正在进行的音的长短的符号，叫做音符。不同的音符代表不同的长度。音符有以下几种：全音符、二分音符、四分音符、八分音符、十六分音符、三十二分音符、六十四分音符。此外，还有附点音符，它就是指带附点的音符，所谓附点就是记在音符右边的小圆点，表示增加前面音符时值的一半。音持续的长短即时值,一般用拍数表示,休止符表示暂停发音。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。

3.2音调脉冲和音乐节拍的实现 3.2.1 音调脉冲的产生

音调表示一个音符唱多高的频率，和平时所说的“音高”十分类似。这是音乐学中的名词，在音乐中常把中央C上方的A音定为标准音高，其频率f=440Hz。其余音均通过和其比较获得。

如果f1和f2两个音符的频率相差一倍时，也即f2=2×f1时，则称f2比f1高一个倍频程。音符1（低音do）与音符i（中音do），??，等之间正好相差一个倍频程，在音乐学中一般称其相差一个八度音。

音乐中规定，在一个八度音内，共有12个半音。以1—八音区为例，这12个半音分别是：1—＃1、＃1—2、2—＃2、＃2—3、3—4、4—＃4，＃4—5、5—＃5、＃5—6、6—＃6、＃6—7、7—i。由于人耳的听觉效果是非线性的，因此这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。

要让单片机产生音频脉冲，只要计算出某一音频的周期，将此周期除以2得到半周期，利用定时器对此半周期进行定时，每当定时时间到，将P1.7口线

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