邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 彭 堯

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基于單片機(jī)的點(diǎn)陣音樂盒設(shè)計(jì)與制作

邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系 彭 堯

【摘要】本文應(yīng)用STC12C5A60S2單片機(jī)和點(diǎn)陣顯示理論設(shè)計(jì)并制作音樂盒演奏和16X16點(diǎn)陣顯示硬件電路。并利用C51語(yǔ)言進(jìn)行軟件程序編寫。通過STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部自帶的定時(shí)器來產(chǎn)生不同頻率的方波，通過三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出不同音調(diào)時(shí)間長(zhǎng)短。這種控制方法簡(jiǎn)單，硬件成本低，對(duì)于不同的音樂只需要調(diào)用不同的音樂子程序則可。

【關(guān)鍵詞】STC12C5A60S2單片機(jī)；點(diǎn)陣顯示理論；方波

改革開放后，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)音樂藝術(shù)的追求也不斷提高。本文以STC12C5A60S2單片機(jī)為微控制器，通過STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器按照一定的規(guī)律產(chǎn)生不同占空比的方波，通過三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲調(diào)，通過定時(shí)器精準(zhǔn)的控制節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)音樂的播放，通過驅(qū)動(dòng)使得音調(diào)通過顯示在16X16點(diǎn)陣上。使得音與顯同步。

1 方案設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)總體要求，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括STC12C5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)、三極管驅(qū)動(dòng)和蜂鳴器模塊、I/O擴(kuò)展模塊、點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)模塊、點(diǎn)陣顯示模塊、按鍵模塊和電源模塊等組成。由STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生方波，通過三極管驅(qū)動(dòng)電路和蜂鳴器使得發(fā)出聲音，同步通過I I/O擴(kuò)展模塊和點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)模塊使得顯示模塊同步顯示。本設(shè)計(jì)與制作通過4塊8X8點(diǎn)陣組成一塊16X16點(diǎn)陣顯示字符，通過軟件編程的方式編好音符和點(diǎn)陣顯示子程序。

圖1 點(diǎn)陣連接圖

2 硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)的全稱為單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)或者稱為微控制器，本文設(shè)計(jì)與制作點(diǎn)陣音樂盒采用STC12C5A60S2單片機(jī)，STC12C5A60S2單片機(jī)在在眾多的51系列單片機(jī)中，要算國(guó)內(nèi)STC12C5A60S2單片機(jī)這種1T增強(qiáng)系列更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是因?yàn)樗坏耆嫒?051指令，寄存器也基本兼容，而且內(nèi)部就自帶高達(dá)60K FLASHROM（快速擦寫只讀編程器），這種存儲(chǔ)器好處是用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC12C5A60S2單片機(jī)支持串口程序燒寫，方便程序下載。顯而易見，STC12C5A60S2單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求非常低，大大縮短了程序員的開發(fā)時(shí)間。而且寫入STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了程序員的勞動(dòng)成果。音頻驅(qū)動(dòng)采用NPN放大三極管，點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)芯片采用74LS138譯碼器，顯示器選擇4塊8X8點(diǎn)陣，按鍵選擇3X4的矩陣鍵盤。4塊8X8點(diǎn)陣連接圖如圖1所示。點(diǎn)陣顯示原理圖如圖2所示。

圖2 點(diǎn)陣顯示原理圖

本文通過研究與制作音樂盒，將幾個(gè)硬件模塊與幾個(gè)程序子程序有機(jī)的結(jié)合起來，將程序通過串口程序燒寫，調(diào)試成功后，則可以通過按鍵來選擇歌曲，本文通過STC12C5A60S2單片機(jī)設(shè)計(jì)制作電子音樂盒做了簡(jiǎn)單分析與研究，具有一定的參考價(jià)值。

3 軟件設(shè)計(jì)

CPU（中央處理器）程序運(yùn)行的方向是通過中斷硬件來改變，中斷執(zhí)行后，調(diào)用執(zhí)行的子程序。主程序主要是程序初始化，是否有按鍵按下，子程序主要由音符子程序和顯示子程序。程序設(shè)計(jì)采用C51語(yǔ)言，C51語(yǔ)言由C語(yǔ)言發(fā)展而來，具備C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)清晰，便于編寫和學(xué)習(xí)，同時(shí)兼?zhèn)淞藚R編語(yǔ)言的硬件操作能力，換句話說就是C51語(yǔ)言是應(yīng)用在單片機(jī)平臺(tái)上，而C語(yǔ)言運(yùn)行在普通的平臺(tái)上。

4 結(jié)語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

［1］肖文樹，陳西曲.基于單片機(jī)的點(diǎn)陣音樂盒設(shè)計(jì)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（02）.

［2］王建平，焦國(guó)太，陳亞星.數(shù)字音樂盒設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械，2011（06）.

［3］唐正.Proteus在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用［D］.華中科技大學(xué)，2008.

［4］唐衛(wèi)紅，曹金榮，李漢軍，鄭曉慧，楊士亮.一種單片機(jī)音樂盒的設(shè)計(jì)與制作［A］. 第六屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（2）［C］.2008.

［5］章立文.基于單片機(jī)的車載數(shù)字音樂播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］.南昌大學(xué)，2011.

［6］趙雪梅.仿真技術(shù)在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013（03）.

作者簡(jiǎn)介：

彭堯（1992—），男，湖南邵陽(yáng)人，大學(xué)本科，現(xiàn)在就讀于邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系通信工程專業(yè)12通信工程，研究方向：通信工程。