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此自制多功能数字音乐盒设计以AT89C55单片机为核心，对各种信号进行识别和处理，能够通过按键选择来选择不同的工作方式。音乐播放方式，能够同时播放多首歌曲，播放音乐的同时实现音乐彩灯加以修饰；简易电子琴功能，通过16个按键组合起来的矩阵按键来实现简易电子琴功能，并伴以音乐彩灯来显示不同的音符，方便弹奏者练习。开机时通过12864显示开机画面。音频放大采用LM386音频功率放大器设计。本设计电路设计虽然简单，但对于要求的基本功能能够完全实现，发挥完成的也较好，基本实现了多功能音乐盒的完美设计，是儿童玩具的很好的选择。
1. 单片机数字音乐盒的现状
最初的机械式的音乐盒，要求对发音材料几何尺寸十分准确，否则就不可能发出美丽的旋律。还要有储能部分，将能量储存起来，然后慢慢释放，从而带动机器敲击发音材料。根据事先设置的音乐（就是不同尺寸的发音材料，按一定顺序发音）来奏响。储能装置最常用的有类似于钟表发条式的，旋紧发条时就储存了能量，释放时就能带动机器发出声响。
现代的电子式的音乐盒，比起老式音乐盒音质要优美多了，除了能奏和旋外，还能真人真唱，容量也大多了。其结构为：一个集成块其功能为储存音乐文件和放大电路，外接小扬声器和电源就能接成完整的音乐盒电路了。一般集成块内存储多首歌曲。最新还出现有具有下载功能的，录音功能的，发展已经是相当的成熟。本次设计结合图案显示，电子琴演奏，设计一款和传统音乐盒不一样的多功能数字音乐盒。
2. 系统总体方案及设计要求
总体设计框图如图1所示。
图1 系统总体框图
该设计主要由两大部分组成：硬件电路设计部分和软件程序设计部分。整个硬件电路由八个小部分组成：MCU中心控制部分、复位电路、时钟电路、电源电路、按键控制电路、LCD显示电路、彩灯伴奏电路、音频播放部分。MCU中心控制部分采用的是AT89C55单片机；LCD显示电路采用的是12864汉字图形液晶显示器；彩灯伴奏电路主要是由发光二极管组成；按键控制电路由两部分组成，一部分采用的是4*4形式的16个按键，作为电子琴的16个键盘，分别对应16个音符，另有三个独立的按键，K1作为电源开关、K2作为功能选择按键、K3作为乐曲选择按键。音频播放部分由放大电路和小喇叭组成。软件程序使用的是C语言编程。
2.1 电源模块
单片机正常工作使用5V电源驱动[1]，要求电压的稳定性较高，本系统使用LM7805来完成该功能。通过交流变压器将220V的电压转变为大于5V的交流电，再通过桥式整流器和电容整流滤波，把交流电转变为直流电。然后再用7805进行稳压，恒定输出5V电压，来供给单片机电路使用[2]。
电源设计原理图如图2所示。
图2 电源电路
2.2 MCU中心控制模块
MCU中心控制模块由一个AT89C55单片机构成，现在，市场上最为流行的单片机是AVR和51系列单片机[3]。
51系列单片机的一个优点在于，从内部硬件到软件，它有一套完整的按位操作系统，也就是位处理器，也称为布尔处理器。它的处理对象不是字或字节，是位，也就是说，它不但可以对片内的一些特殊功能寄存器的一个位进行处理（比如：传送、清零、测试、置位等），而且可以进行位的逻辑运算，这点是其他的单片机不易实现的[4]。
51系列单片机还有另外一个优点，那就是它具备了乘、除法指令。其中的八位除以八位的指令，它的商仍然为八位，这样的话精度就会显得有点不足，因而应用不是很多。然而，八位乘以八位的乘法指令，它的指令积是十751位，这样的话精度就足以满足大部分的应用要求了。其中，最为重要的是，51系列单片机直接具备了乘、除法指令，这样，在实际应用时，使用者可以不必另外编写额外的子程序供其调用时作为备用，和其它系列的单片机相比，51系列单片机它在编程、操作时的简便和实用性，无疑是它的突出点所在。同属指令系统的规范和完整还带来了另外一个便利，它包括二进制到十进制的调整指令，能够把二进制数转变为BCD编码，这样，十进制数的计量就变得更加的快捷、简便，与其他系列的单片机相比，省去了编写调用相应的子程序的冗余的过程，使劳动时间和劳动力得到了大大的节省。AT89C55引脚排列图如图3所示。