怎样用单片机制作音乐盒

一、电路原理图

电路原理图如下图所示，我们的主控芯片是Atmega8L单片机。Atmega8L单片机是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，采用先进的RISC结构，具有8K字节的系统内可编程Flash和512字节的EEPROM，擦写寿命约1万次，非常适合搞开发。整个系统采用三节5号AA电池供电，S1为电源开关，发光二极管用作电源指示。K1和K2为按键，一端连接单片机的INTO与INT1，K1控制音乐播放的下一曲，K2控制音乐播放的暂停。虽然单片机内部自带1M片内时钟源，但是本系统采用片外8M晶振。J1为ISP下载器接口，可以通过其直接给单片机写入程序。为了保证音乐的质量，SPEAKER不应采用蜂鸣器，本文推荐选用普通的8ΩO.5W的喇叭作为音频输出设备。由于Atmega8L单片机的管脚驱动能力很强，可以输出和吸收大电流，输出电压约为5V，所以与喇叭间可以不加放大电路。

二、PCB板加工及元件装配

当原理图设计完成后，现在需要搭接硬件电路了，该电路比较简单，可以在面包板上搭建。

现在通过热转印方式来加工电路板变得非常容易，为了设计产品的美观，本方案采用热转印来制作一块空板，下面将简单介绍一下制作过程。

1．绘制印制电路图

绘制印制电路图可以用Protel99SE、CADSTAR、POWERPCB等专门的印制电路绘图软件外，还可以通过orcad、corELDraw以及Windows自带的“画图”软件来绘制，本文采用Protel99SE来绘制。

示，由于电路比较简单，印制电路板设为单面板。

由于要通过热转印方式加工印制电路板，所以电路中的元件引脚焊盘要设的大一点，该方案焊盘直径≥2.5毫米，导线宽度为1毫米，为了提高机械强度，增加补泪滴。

由于为单面板，走线在Bottomlayer，焊盘在Multilayer，外边框在Keepoutlayer，所以在输出的时候只保留这三层，输出颜色设为黑白色。选中线路板输出选项卡下的Show Holes复选框，这样打印时可以将过孔打印出来，这样钻孔时就有定位，非常方便。最终设计的印制电路图如下图所示。

2．将印制电路图输出到热转印纸上

利用激光打印机将印制板电路图打印到专用热转印纸上，由于该设计板为单面板，所以在打印时不需要输出反图，可以直接打印。为了使墨粉能清晰打印在热转印纸上，最好选择原装硒鼓。

3．热转印

用剪刀在热转印纸上剪取要转印的部分，剪裁比这稍大的一块覆铜板。将覆铜板用细砂纸打磨表面以去除氧化物及其他附着物，这样可以提高墨粉的吸附能力。打磨好的覆铜板用清水清洗烘干，将热转印纸覆盖在敷铜板上，两边用透明胶带粘牢固。打开过塑机电源，将温度调至最高（约为150℃），将敷铜板朝一个方向连续送入（约为4次），等敷铜板冷却后，撕去表面的热转印纸。这样经过高温加压作用下，热转印纸上的墨粉融化并完全吸附在敷铜板上，形成紧固的有图形的保护层。然后用油性记号笔修补断线、砂眼，检查无缺陷后，待下一步腐蚀。

4．腐蚀

通过对热转印后的敷铜板进行腐蚀，裸露的铜膜会被腐蚀掉，而沾上墨粉的部分会被保留下来。

腐蚀液有浓盐酸与双氧水按1：8的比例配制，也可以用FeC13与水按1：2来配置。建议选择第一种，其配制的溶液颜色透亮，便于观察，反应速度也快。

配好的溶液倒入塑料容器中，将要腐蚀的敷铜板铜面朝上投入溶液中，以刚淹没为宜。不断用竹筷摇晃敷铜板以加铜皮速溶解。待不需要的铜皮溶解后，及时取出，并用水将腐蚀液冲洗掉。最后用细砂纸将表面的碳粉打磨掉。

5．钻孔

PCB板制作的最后一步就是钻孔，钻孔的直径要根据元器件管脚直径来确定，一般比元器件管脚大0.3毫米。钻孔可以用手钻或者台钻，钻头速度不要太快，电路板在钻孔过程中要防止打滑。

然后就是在PCB板上装配电子元件，按照电路图要求及元件的极性，将电子元件焊接在电路板上。这样，音乐盒的硬件部分就算设计完成。

三、软件程序设计

编写软件参考广州双龙电子和http://www.ourdev.cn/网站上的音乐盒示例程序，将其作了简单的修改。歌曲数据放在musIC_data．h头文件中，其中用二维数组第一个表示音符，第二个表示节拍长度，音符里1-7表示7个音阶，数字前带“-”表示半音，L、M、H分别表示低、中、高音具体定义见music．h文件的定义程序流程图如下图所示。

四、单片机固化程序

我们需要给单片机的存储器中写入程序，以让音乐盒发出动听的音乐。怎样将计算机编译成的HEX文件写入单片机，我们需要一个下载软件和一个下载器，虽然ICCAVR6.3A可以作为下载软件，但是由于程序需要用到外部时钟，必须配置熔丝位，如果熔丝位配置不当会造成将单片机锁死。ICCAVR6.3A配置熔丝没有图形化界面，我们要对单片机的熔丝位非常熟悉，为了方便配置，建议采用广州双龙夭河电子开发的SLISP Vl.7下载软件。ISP下载器有很多种，推荐http：//www.ourdev.cn/es_isp_cable_DIY.html网页上并口加四个电阻的方案，该方案电路简单，效果良好。

首先，将下载器一端插入计算机并口，一端与目标板的ISP接口相连，给电池盒装上电池，打开电源，指示灯变亮。这时，打开SLISP下载软件，打开双龙下载软件，在通讯参数设置及器件框架下选择通讯接口为LPT1，下载速度为TURBO，芯片选择ATMEGA8（L）。在FLASH存储器中选择要下载的HEX文件，如下图所示（略）。

由于单片机采用外部8M晶振作为时钟源，所以要对单片机配置熔丝。点击编程选项下的配置熔丝复选按钮，将进入配置熔丝设置对话框，如下图所示（略）。配置为外部8M晶振，只需要将时钟及启动时间设置框下的CKSEL3、CKSEL2、CKSEL1选项勾掉，表示选择，其它选择默认，按确定按钮结束。

配置熔丝后就可以对单片机写程序，按下编程按钮，计算机将通过下载软件对单片机的Flash中写入程序，最后对写入的程序校验，如果写入失败或者校验错误，将会提示出错信息。目标板下载程序如图7所示（略）。

至此，一个单片机控制的音乐盒就设计完成。当按下K2键，音乐盒播放第一首歌曲，再按一下会暂停；如果按下K1键，单片机将会播放下一首歌曲。