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1、天 津 大 学 网 络 教 育 学 院专科毕业论文题目：基于单片机的音乐播放系统设计完成期限：2016 年 1 月 8 日 至 2016 年 4 月 20 日学习中心：嘉兴专业名称：电气自动化技术学生姓名：李开军学生学号：132092433138指导教师：黄凯天津大学网络教育学院专科毕业论文1基于单片机的音乐播放器设计第一章 单片机及其在相关领域的应用和发展1.1 单片机的定义单片机即单片微型计算机，是把中央处理器、存储器、定时/计数器、输入 输出接口都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 与应用在个人电脑中的通 用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优 点是体
2、积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由 于其发展非常迅速， 旧的单片机的定义已不能满足， 所以在很多应用场合被称为 范围更广的微控制器；由于单晶片微电脑常用于当控制器故又名 single chip microcontroller。1.2 单片机的发展趋势 1.2.1 低功耗 CMOS 化随着当今人们对单片机功耗要求越来越低， 现在的各个单片机制造商基本都 采用 CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。CMOS 虽然功耗较低，但由于其物理 特征决定其工作速度不够高，而 CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点，这些特 征， 更适合于在要求低功耗的应用场合。 所以这种工艺将是
3、今后一段时期单片机 发展的主要途径1.2.2 微型单片化现在的产品普遍要求体积小、 重量轻， 这就要求单片机除了功能强和功耗低 外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中 SMD(表 面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。1.2.3 主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但以 80C51 为核心的单片机是主4第一章 单片机及其在相关领域的应用和发展流。而 Microchip 公司的 PIC 精简指令集(RISC)单片机，中国台湾的 HOLTEK 公司 近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。在一 定的时期内，
4、这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面， 走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。1.3 基于单片机的音乐播放器的应用对于音乐播放器产品及其它有关消费电器产品都是一些开环或闭环 控制系统，都由核心控制部分，执行部分与人机界面三部分组成。而最 为重要的控制部分一般是由单片机来执行完成的，这就必将导致和促进 单片机在音乐领域应用的发展。现在这些由单片机实现的音乐播放器的 功 能 越 来 越 强 、 费 用 越 来 越 低 。 例 如 ， 就 市 场 上 的 mp3 目 前 的功 能 越 来 越强大体积却越来越小，价格也逐渐便宜，被大多数人所能接受。但这 些音乐播放器也或多或少的
5、存在着一些问题，解决这些问题，非智能化 的单片机莫属。所以基于单片机的音乐播放器不仅仅设计简单快捷操作 方便，而且通用性好，元器件易于购买，因此是掌握单片机相关知识的 理想设计。5第二章 基于单片机的音乐播放器设计第二章 基于单片机的音乐播放器设计2.1 电路所用器件介绍 2.1.1 硬件电路所用器件天津大学网络教育学院专科毕业论文2AT89S52 芯片、44 小键盘、1602LCD 液晶显示器、蜂鸣器、晶振，三极管， 电容、电阻、排阻、导线、排插、排座等2.1.2 核心器件 AT89S52 介绍AT89S52 是一种低功耗、 高性能 CMOS8 位微控制器， 具有 8K 在系统可编程 Fla
6、sh 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造， 与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程， 亦适于常 规编程器在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众。多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。它具 有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时 器，2 个数据指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全 双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0
7、Hz 静态逻 辑操作， 支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被 冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2.1.3 振荡器特性XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为 片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号 的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。6第二章 基于单片机的音乐播放器设计2.1.
8、4 芯片擦除AT89S52 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软 件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器， 串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁 止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.2 设计原理2.2.1 音频脉冲产生原理音乐是由音符组成的，而不同的音符对应的是不同的震动频率。而不同的 频率可以利用单片机的定时器产生，再驱动通过蜂鸣器或者是喇叭，就可以播 放乐曲了。要产生音频脉冲， 只要算出某一音频的周期 T，然后将周期除以 2 得到半周期的时间， 再对 P1.0 口反相， 就可在单
9、片机 P 1.0 引脚得到此频率 的脉冲。例如，频率为 523Hz，其周期为天/523 S=1912uS，因此只要令计数器 计时 956uS/1us=956，在每计数 956 次时就将 I/O 反接，就可得到中音 DO （532Hz） 。计算举例： 设 K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音 DO（261Hz） 、中音 DO（523Hz） 、 高音 DO（1046Hz）的计数值。 T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=65536-1000000/2/Fr=65536-500000/Fr 低音 DO 的 T=65536-500000/262=63627 中音 DO
10、的 T=65536-500000/523=64580 高音 DO 的 T=65536-500000/1047=650592.2.2 节拍产生原理根据节拍的特征，可以设定 1 拍为 0.4S ， 1/ 4 秒就是 0 .1 S ， 只 要 设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设 1 /4 拍为 1 DEL AY，则 1 拍应为 4 DE LAY，则以后的诸如 3/4 拍等均可以依此类推。天津大学网络教育学院专科毕业论文37第二章 基于单片机的音乐播放器设计表 2-1 节拍时间设定表1/4 节拍 曲调值 调 4/4 调 3/4 调 2/4 DELAY 125 毫秒 187 毫秒 250 毫秒 曲调值
11、 调 4/4 调 3/4 调 2/41/8 节拍 DELAY 62 毫秒 94 毫秒 125 毫秒2.2.3 计数脉冲与音乐频率转换原理计数脉冲与频率从换算公式：N=Fi/2/Fr （其中 N：计数值； Fi：内部计 时一次为 1uS，故其频率为 1MHz；Fr：要产生的频率 ）2.2.4 乐谱中 C 大调音符对照表音 Do 名 音调 C 调 D 调 E 调 F 调 G 调 A 调 B 调 C D E F G A BReMiFaSoLaTiD E F# G A B CE F# G# A B C# DF G A B C D EG A B C D E FA B C D E F# GB C D E
12、F# G# A8第二章 基于单片机的音乐播放器设计2.2.5 音符频率对照表音 符 低 1DO #1DO# 低 2RE #2RE# 低 3M 低 4FA #4FA# 低 5SO #5SO# 低 6LA #6 低 7SI 中 1DO 频率（Hz） 简谱码（T 值） 音 符 262 63628 #4FA# 277 63731 中 5SO 294 63835 #5SO# 311 63928 中 6LA 330 64103 #6 349 64103 7SI 370 64260 高 1DO 392 64260 #1DO# 415 64331 高 2RE 440 64400 #2RE# 466 64463
13、 高 3M 494 64524 高 4F 523 64580 #4FA# 频率（Hz） 简谱码（T 值） 740 64860 784 64898 831 64923 880 64968 932 64994 988 65030 1046 65058 1109 65085 1175 65110 1245 65124 1318 65157 1397 65178 1480 651982.2.6 音乐代码库的建立方法（1）先找出乐曲的最低音和最高音范围，然后确定音符表 T 的顺序。 （2）把 T 值表建立在 TABLE1，构成发音符的计数值放在“TABLE” 。 （3）简谱码（音符）为高位，节拍为（节拍
14、数）为低 4 位，音符节拍码放在程 序的“TABLE”处。 （4）音符节拍码 00H 为音乐结束标记。2.2.7 电路原理说明当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器 T0，产生一定频率的脉冲，驱 动蜂鸣器，放出乐曲。同时启动定时器 T1，显示乐曲播放的时间，并驱动 LCD, 显示歌曲号及播放时间。 （1）硬件电路中用 P1.0P1.7 控制按键，其中 P1.0P1.3 扫描行，P1.4P1.7 扫面列。 （2）用 P0.0P0.7 控制 LCD 显示。天津大学网络教育学院专科毕业论文4（3）用，P2.0P2.2 作为 LCD 的 RS,R/W,E 的控制信号。用 P0.0P0.7 作为 LCD
15、 的 D0D7 的控制信号。 （4）用 P3.7 口控制蜂鸣器。 （5）电路为 12MHZ 晶振频率工作，起振电路中 C1,C2 均为 30pf。9第二章 基于单片机的音乐播放器设计2.2.5 实验控制流程图10第三章 仿真实验及仿真实验原理图第三章 仿真实验及仿真实验原理图 3.1 原理图LCD1LM016LVCCVCC VSS VDD VEE RS RW E 4 5 6 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 7 8 9 10 11 12 13 1430pfX130pfC410u CRYSTAL 19U1XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/A
16、D3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 1718XTAL2R24k7 9 VCC RST1 2 3C1C2012329 30 31PSEN ALE EARP11 2 3 4 5 6 7 8 94567天津大学网络教育学院专科毕业论文589AB1 2 3 4 5 6 7 8P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51LS1RESPACK-8 R11kQ12SB718 SPEAKERCDEF11第三章 仿真
