基于單片機的點陣音樂盒設計與制作

邵陽學院信息工程系 彭 堯

?

基于單片機的點陣音樂盒設計與制作

邵陽學院信息工程系 彭 堯

【摘要】本文應用STC12C5A60S2單片機和點陣顯示理論設計并制作音樂盒演奏和16X16點陣顯示硬件電路。并利用C51語言進行軟件程序編寫。通過STC12C5A60S2單片機內部自帶的定時器來產生不同頻率的方波，通過三極管驅動蜂鳴器發出不同音調時間長短。這種控制方法簡單，硬件成本低，對于不同的音樂只需要調用不同的音樂子程序則可。

【關鍵詞】STC12C5A60S2單片機；點陣顯示理論；方波

改革開放后，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對音樂藝術的追求也不斷提高。本文以STC12C5A60S2單片機為微控制器，通過STC12C5A60S2單片機內部定時器按照一定的規律產生不同占空比的方波，通過三極管驅動蜂鳴器發出聲調，通過定時器精準的控制節拍，實現音樂的播放，通過驅動使得音調通過顯示在16X16點陣上。使得音與顯同步。

1 方案設計

按照設計總體要求，系統硬件結構包括STC12C5A60S2單片機最小系統、三極管驅動和蜂鳴器模塊、I/O擴展模塊、點陣驅動模塊、點陣顯示模塊、按鍵模塊和電源模塊等組成。由STC12C5A60S2單片機內部定時器產生方波，通過三極管驅動電路和蜂鳴器使得發出聲音，同步通過I I/O擴展模塊和點陣驅動模塊使得顯示模塊同步顯示。本設計與制作通過4塊8X8點陣組成一塊16X16點陣顯示字符，通過軟件編程的方式編好音符和點陣顯示子程序。

圖1 點陣連接圖

2 硬件設計

單片機的全稱為單片機微型計算機或者稱為微控制器，本文設計與制作點陣音樂盒采用STC12C5A60S2單片機，STC12C5A60S2單片機在在眾多的51系列單片機中，要算國內STC12C5A60S2單片機這種1T增強系列更具有市場競爭力，是因為他不但完全兼容8051指令，寄存器也基本兼容，而且內部就自帶高達60K FLASHROM（快速擦寫只讀編程器），這種存儲器好處是用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC12C5A60S2單片機支持串口程序燒寫，方便程序下載。顯而易見，STC12C5A60S2單片機對開發設備的要求非常低，大大縮短了程序員的開發時間。而且寫入STC12C5A60S2單片機內的程序還可以進行加密，這又很好地保護了程序員的勞動成果。音頻驅動采用NPN放大三極管，點陣驅動芯片采用74LS138譯碼器，顯示器選擇4塊8X8點陣，按鍵選擇3X4的矩陣鍵盤。4塊8X8點陣連接圖如圖1所示。點陣顯示原理圖如圖2所示。

圖2 點陣顯示原理圖

本文通過研究與制作音樂盒，將幾個硬件模塊與幾個程序子程序有機的結合起來，將程序通過串口程序燒寫，調試成功后，則可以通過按鍵來選擇歌曲，本文通過STC12C5A60S2單片機設計制作電子音樂盒做了簡單分析與研究，具有一定的參考價值。

3 軟件設計

CPU（中央處理器）程序運行的方向是通過中斷硬件來改變，中斷執行后，調用執行的子程序。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。程序設計采用C51語言，C51語言由C語言發展而來，具備C語言的結構清晰，便于編寫和學習，同時兼備了匯編語言的硬件操作能力，換句話說就是C51語言是應用在單片機平臺上，而C語言運行在普通的平臺上。

4 結語

參考文獻

［1］肖文樹，陳西曲.基于單片機的點陣音樂盒設計［J］.數字技術與應用，2016（02）.

［2］王建平，焦國太，陳亞星.數字音樂盒設計［J］.機械，2011（06）.

［3］唐正.Proteus在單片機教學中的應用［D］.華中科技大學，2008.

［4］唐衛紅，曹金榮，李漢軍，鄭曉慧，楊士亮.一種單片機音樂盒的設計與制作［A］. 第六屆全國信息獲取與處理學術會議論文集（2）［C］.2008.

［5］章立文.基于單片機的車載數字音樂播放系統的設計［D］.南昌大學，2011.

［6］趙雪梅.仿真技術在單片機實驗室建設中的應用［J］.實驗科學與技術，2013（03）.

作者簡介：

彭堯（1992—），男，湖南邵陽人，大學本科，現在就讀于邵陽學院信息工程系通信工程專業12通信工程，研究方向：通信工程。