基于单片机STC89C52的数字音乐盒设计
一、引言
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
（2）采用七段数码管显示当前播放的歌曲序号；
（3）可通过功能键选择乐曲，暂停，播放，上一首，下一首；
扩展功能：利用一个循环跟每一个音调同步，每改变一个音调就变换一下彩灯，从而实现音乐控制彩灯的功能。
二、总体设计
2.1基本工作原理
高品质音乐盒1、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。
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，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。
2、音符频率的产生 音符及定时器的初值：
例如：中音1（DO ）的音频=523HZ，周期T=1/523s=1912s μ 定时器/计数器0的定时时间为：T/2=1912/2s μ=956s μ
定时器956s μ的计数值=定时时间/机器周期=956s μ/1s μ=956(时钟频率=12MHZ)
计算得到定时器0的初值为65536-956=64580，将初值装入T0的寄存器里，启动T0后，每计数956次后就溢出中断，进入中断服务程序后，只要将I/O 口的输出值取反，就可以得到中音1（DO ）的音符音频。只要改变计数初值，就能得到不同频率的音符。表（1）是C 调各音符频率与计数初值的对照表：
表（1）
音符、音符编码及定时器初始值：
为了产生音符必须求出低音到高音的计数初值，而为了便于写谱，必须进行简单的编码，在编程时，根据音符编码查对应的计数初值，比如说音乐是C调的，低音5（SO）直接写为编码1，低音6（LA）直接写为编码2。表（2）是音符编码表：
3、节拍频率的产生
音乐中的节拍是利用延时产生的。例如：1拍=0.4s，1/4拍=0.1s。如此类推，可得到其他节拍的时间。为了便于写谱，也将节拍进行编码。表（3）是节拍数编码表，表（4）是乐谱节拍编程时间延时表：
在音符编码和节拍编码完成后，编程时，每个音符占一个字节，高4位是音符编码，低4位是节拍编码。
2.2硬件总体设计
本设计是由五部分电路组成的，分别是时钟复位电路、单片机系统、按键电路、显示电路和音频输出电路。硬件的总体框图如图（1）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）用P0口控制七段数码管，P1口控制彩灯变化，P2.0控制喇叭，输出音频信号；
（3）电路采用12MHz的晶振工作，起振电路中C1和C2为22pF的电容。2.3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：
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