怎樣用單片機(jī)制作音樂盒

一、電路原理圖

電路原理圖如下圖所示，我們的主控芯片是Atmega8L單片機(jī)。Atmega8L單片機(jī)是一款高性能、低功耗的8位AVR微處理器，采用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，具有8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash和512字節(jié)的EEPROM，擦寫壽命約1萬次，非常適合搞開發(fā)。整個(gè)系統(tǒng)采用三節(jié)5號(hào)AA電池供電，S1為電源開關(guān)，發(fā)光二極管用作電源指示。K1和K2為按鍵，一端連接單片機(jī)的INTO與INT1，K1控制音樂播放的下一曲，K2控制音樂播放的暫停。雖然單片機(jī)內(nèi)部自帶1M片內(nèi)時(shí)鐘源，但是本系統(tǒng)采用片外8M晶振。J1為ISP下載器接口，可以通過其直接給單片機(jī)寫入程序。為了保證音樂的質(zhì)量，SPEAKER不應(yīng)采用蜂鳴器，本文推薦選用普通的8ΩO.5W的喇叭作為音頻輸出設(shè)備。由于Atmega8L單片機(jī)的管腳驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，可以輸出和吸收大電流，輸出電壓約為5V，所以與喇叭間可以不加放大電路。

二、PCB板加工及元件裝配

當(dāng)原理圖設(shè)計(jì)完成后，現(xiàn)在需要搭接硬件電路了，該電路比較簡(jiǎn)單，可以在面包板上搭建。

現(xiàn)在通過熱轉(zhuǎn)印方式來加工電路板變得非常容易，為了設(shè)計(jì)產(chǎn)品的美觀，本方案采用熱轉(zhuǎn)印來制作一塊空板，下面將簡(jiǎn)單介紹一下制作過程。

1．繪制印制電路圖

繪制印制電路圖可以用Protel99SE、CADSTAR、POWERPCB等專門的印制電路繪圖軟件外，還可以通過orcad、corELDraw以及Windows自帶的“畫圖”軟件來繪制，本文采用Protel99SE來繪制。

示，由于電路比較簡(jiǎn)單，印制電路板設(shè)為單面板。

由于要通過熱轉(zhuǎn)印方式加工印制電路板，所以電路中的元件引腳焊盤要設(shè)的大一點(diǎn)，該方案焊盤直徑≥2.5毫米，導(dǎo)線寬度為1毫米，為了提高機(jī)械強(qiáng)度，增加補(bǔ)淚滴。

由于為單面板，走線在Bottomlayer，焊盤在Multilayer，外邊框在Keepoutlayer，所以在輸出的時(shí)候只保留這三層，輸出顏色設(shè)為黑白色。選中線路板輸出選項(xiàng)卡下的Show Holes復(fù)選框，這樣打印時(shí)可以將過孔打印出來，這樣鉆孔時(shí)就有定位，非常方便。最終設(shè)計(jì)的印制電路圖如下圖所示。

2．將印制電路圖輸出到熱轉(zhuǎn)印紙上

利用激光打印機(jī)將印制板電路圖打印到專用熱轉(zhuǎn)印紙上，由于該設(shè)計(jì)板為單面板，所以在打印時(shí)不需要輸出反圖，可以直接打印。為了使墨粉能清晰打印在熱轉(zhuǎn)印紙上，最好選擇原裝硒鼓。

3．熱轉(zhuǎn)印

用剪刀在熱轉(zhuǎn)印紙上剪取要轉(zhuǎn)印的部分，剪裁比這稍大的一塊覆銅板。將覆銅板用細(xì)砂紙打磨表面以去除氧化物及其他附著物，這樣可以提高墨粉的吸附能力。打磨好的覆銅板用清水清洗烘干，將熱轉(zhuǎn)印紙覆蓋在敷銅板上，兩邊用透明膠帶粘牢固。打開過塑機(jī)電源，將溫度調(diào)至最高（約為150℃），將敷銅板朝一個(gè)方向連續(xù)送入（約為4次），等敷銅板冷卻后，撕去表面的熱轉(zhuǎn)印紙。這樣經(jīng)過高溫加壓作用下，熱轉(zhuǎn)印紙上的墨粉融化并完全吸附在敷銅板上，形成緊固的有圖形的保護(hù)層。然后用油性記號(hào)筆修補(bǔ)斷線、砂眼，檢查無缺陷后，待下一步腐蝕。

4．腐蝕

通過對(duì)熱轉(zhuǎn)印后的敷銅板進(jìn)行腐蝕，裸露的銅膜會(huì)被腐蝕掉，而沾上墨粉的部分會(huì)被保留下來。

腐蝕液有濃鹽酸與雙氧水按1：8的比例配制，也可以用FeC13與水按1：2來配置。建議選擇第一種，其配制的溶液顏色透亮，便于觀察，反應(yīng)速度也快。

配好的溶液倒入塑料容器中，將要腐蝕的敷銅板銅面朝上投入溶液中，以剛淹沒為宜。不斷用竹筷搖晃敷銅板以加銅皮速溶解。待不需要的銅皮溶解后，及時(shí)取出，并用水將腐蝕液沖洗掉。最后用細(xì)砂紙將表面的碳粉打磨掉。

5．鉆孔

PCB板制作的最后一步就是鉆孔，鉆孔的直徑要根據(jù)元器件管腳直徑來確定，一般比元器件管腳大0.3毫米。鉆孔可以用手鉆或者臺(tái)鉆，鉆頭速度不要太快，電路板在鉆孔過程中要防止打滑。

然后就是在PCB板上裝配電子元件，按照電路圖要求及元件的極性，將電子元件焊接在電路板上。這樣，音樂盒的硬件部分就算設(shè)計(jì)完成。

三、軟件程序設(shè)計(jì)

編寫軟件參考廣州雙龍電子和http://www.ourdev.cn/網(wǎng)站上的音樂盒示例程序，將其作了簡(jiǎn)單的修改。歌曲數(shù)據(jù)放在musIC_data．h頭文件中，其中用二維數(shù)組第一個(gè)表示音符，第二個(gè)表示節(jié)拍長(zhǎng)度，音符里1-7表示7個(gè)音階，數(shù)字前帶“-”表示半音，L、M、H分別表示低、中、高音具體定義見music．h文件的定義程序流程圖如下圖所示。

四、單片機(jī)固化程序

我們需要給單片機(jī)的存儲(chǔ)器中寫入程序，以讓音樂盒發(fā)出動(dòng)聽的音樂。怎樣將計(jì)算機(jī)編譯成的HEX文件寫入單片機(jī)，我們需要一個(gè)下載軟件和一個(gè)下載器，雖然ICCAVR6.3A可以作為下載軟件，但是由于程序需要用到外部時(shí)鐘，必須配置熔絲位，如果熔絲位配置不當(dāng)會(huì)造成將單片機(jī)鎖死。ICCAVR6.3A配置熔絲沒有圖形化界面，我們要對(duì)單片機(jī)的熔絲位非常熟悉，為了方便配置，建議采用廣州雙龍夭河電子開發(fā)的SLISP Vl.7下載軟件。ISP下載器有很多種，推薦http：//www.ourdev.cn/es_isp_cable_DIY.html網(wǎng)頁上并口加四個(gè)電阻的方案，該方案電路簡(jiǎn)單，效果良好。

首先，將下載器一端插入計(jì)算機(jī)并口，一端與目標(biāo)板的ISP接口相連，給電池盒裝上電池，打開電源，指示燈變亮。這時(shí)，打開SLISP下載軟件，打開雙龍下載軟件，在通訊參數(shù)設(shè)置及器件框架下選擇通訊接口為L(zhǎng)PT1，下載速度為TURBO，芯片選擇ATMEGA8（L）。在FLASH存儲(chǔ)器中選擇要下載的HEX文件，如下圖所示（略）。

由于單片機(jī)采用外部8M晶振作為時(shí)鐘源，所以要對(duì)單片機(jī)配置熔絲。點(diǎn)擊編程選項(xiàng)下的配置熔絲復(fù)選按鈕，將進(jìn)入配置熔絲設(shè)置對(duì)話框，如下圖所示（略）。配置為外部8M晶振，只需要將時(shí)鐘及啟動(dòng)時(shí)間設(shè)置框下的CKSEL3、CKSEL2、CKSEL1選項(xiàng)勾掉，表示選擇，其它選擇默認(rèn)，按確定按鈕結(jié)束。

配置熔絲后就可以對(duì)單片機(jī)寫程序，按下編程按鈕，計(jì)算機(jī)將通過下載軟件對(duì)單片機(jī)的Flash中寫入程序，最后對(duì)寫入的程序校驗(yàn)，如果寫入失敗或者校驗(yàn)錯(cuò)誤，將會(huì)提示出錯(cuò)信息。目標(biāo)板下載程序如圖7所示（略）。

至此，一個(gè)單片機(jī)控制的音樂盒就設(shè)計(jì)完成。當(dāng)按下K2鍵，音樂盒播放第一首歌曲，再按一下會(huì)暫停；如果按下K1鍵，單片機(jī)將會(huì)播放下一首歌曲。