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1、河北大学 2014 届本科生学年论文（课程设计）基于 51 单片机的音乐播放设计摘要为方便人们的日常生活，优化学校、机关等单位的计时系统，采用以单片机为基础设计了一种的自动音乐播放器。本设计利用单片机 AT89S52 的定时和计数功能，来完成时间的显示和定时功能。并且，通过对定时器初值的设定来产生不同频率的声音，利用定时器中断来完成对音乐节拍长度的控制。通过音频功率放大器，将单片机输出的信号放大，再通过喇叭播放乐曲。通过 MAX232 型芯片，可以转换 PC 机上的电压和单片机的电源电压，再通过串口接入 PC 机，这样就能从 PC 机上将用 C 语言编写的程序下载到单片机上。最后可在数码管上显
2、示时间，当定时时间到后，喇叭自动播放一段连续的音乐。此设计摆脱了传统闹钟的刺耳声音，取而代之的是美妙的音乐，能为人们的日常生活提供准确的计时，且成本低廉，值得推广。关键词：音乐播放；音频转换；时间显示；ULN2003河北大学 2014 届本科生学年论文（课程设计）Music playback design based on 51 single chip microcomputerAbstractFor the convenience of Peoples Daily lives, to optimize the timing system schools, agencies and other
3、 units, on the basis of the single chip microcomputer was adoptedto design a kind of automatic music player.This design using the single chip microcomputer AT89S52 timing and counting functions, to complete the time display and timing functions.And, by the setting of the initial value of timer to ge
4、nerate different frequencies of sound, using a timer interrupt to complete control of the beat of the music length.Through the audio power amplifier, MCU output signal amplification, then play the music over the loudspeaker.Through MAX232 chip, can convert the voltage of power supply voltage of PC a
5、nd microcontroller, through a serial port connected to the PC, so you can from the PC will be written in C language program downloaded to the microcontroller.Finally on the digital tube display time, when the time to regularly, speakers play a continuous music automatically.This design to get rid of
6、 the traditional alarm clock sharp voice, instead, the wonderful music, can offer the accurate timing for Peoples Daily lives, and low cost, is worth promoting.Key words:Music playback;Audio conversion;Time display;ULN2003河北大学 2014 届本科生学年论文（课程设计）目录1总体设计 .12硬件设计 .22.1AT89S52 型单片机介绍 .22.2ULN2003 及外围电路
7、的设计 .22.3串行通信和 MAX232 芯片 .32.4AT89S52 的定时/计数器概述 .32.5LED 显示 .53软件设计 .63.1音乐编程原理及其流程图 .63.1.1产生声音信号 .63.1.2产生节拍信号 .63.1.3音频转换 .73.2时间显示程序设计 .84仿真及调试过程 .94.1硬件调试过程 .94.2软件仿真过程 .95结束语 .11参考文献 .12河北大学 2014 届本科生学年论文（课程设计）11总体设计在基于单片机的自动音乐播放器中，采用 AT89C52RC 型单片机为硬件基础，通过 C语言对芯片进行编程。单片机需外接+5V 稳压电源，并通过 MAX232
8、 电平转换芯片和串口接入 PC 机。单片机工作时，用软件对定时器初值进行设定，从而得到所需要的声音频率；通过四位共阴 LED 数码管，可显示时间，并可进行定时设置；将单片机输出的信号放大，接入喇叭即可发声 1。具体要求如下：（1）对时间进行定时，当定时时间到后，通过喇叭能连续播放一段音乐。要求播放出的音乐的音阶准确，不能有太大偏差，否则会造成音乐声音刺耳难听；音乐播放必须连贯，即音乐必须有节奏感；喇叭放出的音乐声音响亮，不能太小，否则不能达到乐曲的提示作用。 （2）在四位共阴 LED 数码管上显示出时间（24 小时制） ，包括小时、分钟，当定时 1 秒后，秒数加 1；当定时满 60 秒后，秒数
9、归零，分钟数加 1；当定时满 60 分钟后，分钟数归零，小时数加 1；当定时满 24 小时后，小时数归零。设计的硬件流程模块如图 1-1：图 1-1硬件流程模块图首先，PC 机通过串口及 MAX232 芯片将程序下载到单片机中，其中包括把一个个的单音写入单片机的 RAM 存储器中，程序运行时再将音乐数据按顺序读出，利用单片机的定时器中断控制音乐节拍的长度，这样就能形成一段乐曲。在单片机 P1.0 口接入音频放大电路，将单片机输出的信号放大，再通过喇叭播放音乐。单片机 P2 口接 4 位共阴 LED 数码管，并外接 1K 欧的排阻，利用单片机内部的定时器中断控制时间程序，然后在数码管上显示出时间
10、。单 片 机PC机 RS-232LED显示音频功率放大器 喇叭河北大学 2014 届本科生学年论文（课程设计）22硬件设计2.1AT89S52 型单片机介绍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 Flash 存储器。AT89S52 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 0Hz 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
11、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。2.2ULN2003 及外围电路的设计ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅 NPN 复合晶体管组成乃音频功率放大器，ULN2003 的每一对达林顿都串联一个 2.7K 的基极电阻,在 5V 的工作电压下它能与 TTL 和 CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据 3。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达 500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电
12、流并行运行。ULN2003 采用 DIP16 或 SOP16 塑料封装。ULN2003 是一个非门电路，包含 7 个单元，单独每个单元驱动电流最大可达 350mA，9 脚可以悬空。采用 ULN2003 驱动蜂鸣器时设计电路图 2-1 如下：图 2-1ULN2003 驱动蜂鸣器时设计电路图河北大学 2014 届本科生学年论文（课程设计）32.3串行通信和 MAX232 芯片在单片机和 PC 机之间，要通过 MAX232 芯片进行电平转换，MAX232 芯片主要是完成TTLEIA 双向电平转换。EIA-RS-232C 与 TTL 转换：EIA-RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与 TTL
13、 以高低电平表示逻辑状态的规定不同 4。因此，为了能够同计算机接口或终端的 TTL 器件连接，必须在 EIA-RS-232C 与 TTL 电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。与计算机 USB 之间通信需要 USB 转串口设计，如下图 2-2：图 2-2USB 转串口设计2.4AT89S52 的定时/计数器概述图 2-3 是定时器/计数器的结构框图。由图可知，定时器/计数器由定时器 0、定时器1、定时器方式寄存器 TMOD 和定时器控制寄存器 TCON 组成。定时器 0，定时器 1 是 16 位加法计数器，分别由两个 8 位专用寄存器组成：定时器0 由 TH0 和 TL0 组成，定时器 1 由 TH1 和 TL1 组成。河北大学 2014 届本科生学年论文（课程设计）4图 2-3定时器/计数器的结构框图 TL0、TL1、TH0、TH1 的访问地址依次为 8AH8DH ，每个寄存器均可单独访问。定时器 0 或定时器 1 用作计数器时，对芯片引脚 T0（P3.4）或 T1（P3.5）上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲，加法计数器加 1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。TMOD、TCON 与定时器 0、定时器 1 间通过内部总线及逻辑电路连接，TM
