音乐播放器-单片机课程设计

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1、设计内容与设计要求设计内容：本课题要求以单片机为核心设计一个音乐播放器，完成 多曲选择播放控制、停止控制、省电模式控制等功能。音乐 播放器利用单片机的定时器产生乐谱的各种频率方波，信号 经过放大后由喇叭发出声音，选取某段音乐使单片机连续播 放。设计3个按键：播放/停止、下一曲、上一曲；4位LED 显示器，用来显示所选曲目，该显示器在播放期间为了节省 电源，设计为关闭状态，当一歌曲演奏结束，或选曲时显示 器才显示曲目信息。要求焊接好开发板，在开发板上进行调 试。设计要求：1）确定系统设计方案；2）进行系统的硬件设计；3）完成必要元器件选择；4）开发板焊接及测试5）系统软件设计及调试；6）系统联调

2、及操作说明7）写说明书主要设计条件1、MCS-51单片机实验操作台1台；2、PC机及单片机调试软件，仿真软件proteus；3、开发板1块；4、制作工具1套；5、系统设计所需的元器件。说明书格式目录第1章、概述第2章、系统总体方案设计第3章硬件设计第4章 软件设计及调试第5章系统联调及操作说明第6章总结参考文献附录A系统硬件原理图附录B程序清单进度安排设计时间分为二周第一周星期一、上午：布置课题任务，课题介绍及讲课。 下午：借阅有关资料，总体方案讨论。星期二、分班级焊接开发板星期三、确定总体方案，学习与设计相关内容。星期四、各部分方案设计，各部分设计。星期五、设计及上机调试。星期六、设计并调试

3、第二周星期一：设计及上机调试。星期二：调试，中期检查。星期三：调试、写说明书。星期四一星期五上午：写说明书、完成电子版并打印成稿。 星期五下午：答辩。参考文献参考文献1、王迎旭编.单片机原理与应用M.机械工业出版社.2、楼然苗编.51系列单片机设计实例M.北京航空航天大学出 版社.3、黄勤编.计算机硬件技术基础实验教程M.重庆大学出版社4、刘乐善编微型计算机接口技术及应用M.华中科技大学出版 社.5、陈光东编单片微型计算机原理及接口技术M.华中科技大学 出版社.第1章概述61.1单片机简介61.2任务简介7第2章系统总体方案设计82.1音乐的产生82.2系统方案10第3章硬件设计113.1 8

4、9C51 单片机 123.2 I/O并行口直接驱动LED显示 143.3蜂鸣电路153.4控键电路163.5时钟电路173.6电源电路17第4章软件设计184.1软件设计184.2设计方案19第5章系统调试与仿真205.1软件仿真阶段205.2系统的仿真调试阶段205.3调试问题处理21第6章心得体会22参考文献23附录A：音乐播放器电路设计图 24附录B：程序清单25第1章概述1.1单片机简介单片机又称单片微控制器，它不是完成某一逻辑功能的芯片，而是把 一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一个芯片就成了一台计算 机。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，于MCS

5、-48 单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的 电路单元和指令，指令数达111 条, MCS-51单片机可以算是相当成功的 产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品， 各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基 础学习。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用 设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：一、在智能仪器仪表的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用 方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸 如电压、功率、频率、温度、流量

6、、速度、厚度、角度、长度、硬度、元 素、湿度、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、 智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的 测量设备（功率计，示波器，各中分析仪）。二、在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片控制，从电饭煲、 洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备， 五花八门，无所不在。三、在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流 水线的智能化管理，点滴智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成 二级控制系统等。单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界各大芯

7、片制造 公司都推出自己的单片机，从8位、16位到32位、数不胜数，应有尽有， 有与主流MCS-51系列兼容的，也有你兼容的，但他们各具特色，互成互 补，为单片机的应用提供了广阔的天地。1.2任务简介以51系列单片机为核心，以开发板为平台；设计一个音乐播放器， 完成多曲选择播放控制、停止控制、省电模式控制等功能。设计3个按键: 播放/停止、下一曲、上一曲；4位LED显示器，用来显示所选曲目，该 显示器在播放期间为了节省电源，设计为关闭状态，当一歌曲演奏结束， 或选曲时显示器才显示曲目信息。设计任务包括控制系统硬件设计和应用 程序设计第2章系统总体方案设计2.1音乐产生原理2.1.1演奏音乐原理通

8、过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经放大 后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音，即声调。用软件延时来控制发音时间 的长短，控制节拍。把乐谱中的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时 常数，作为数据表格存放在存储器中，由程序查表得到定时常数和延时常 数，分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间。2.1.2定时常数（计数值）与延时常数的确定产生音乐通过单片机的I/O 口输出高低不同的脉冲信号来控制蜂鸣 器发音。要想产生音频脉冲信号，需要算出某一音频周期（1/频率），然 后将此周期除以2,即为半周期的时间。利用单片机定时器计时这个半周 期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I

9、/O 口反相，然后重复计时此半周 期时间再对I/O 口反相，这样就能在此I/O 口上得到此频率的脉冲。用软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍，各调1/4节拍时间如 下:延时时间125ms187ms250ms曲调值调4/4 调3/4 调2/4本课题要求以单片机为核心设计一个简易音乐播放器，具有自动播放 乐曲的功能。一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同 的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的 音乐了，音阶对应频率关系图1-1:C调各音符频率与计数值T的关系音符频率(Hz)半周期(ms)简谱码T 值定时值(H)简谱码 T值定时值(D)低1 Do2621.9

10、0F894H62628低2 Re2941.70F95CH63835低3 Mi3301.51FA1AH64021低4 Fa3491.43FA6AH64103低5 So3921.28FB00H64260低6 La4401.14FB8CH64400低7 Si4941.01FC0EH64524中1 Do5230.95FC4AH64580中2 Re5870.85FCAEH64684中3 Mi6590.76FD08H64777中4 Fa6980.72FD30H64820中5 So7840.64FD80H64896中6 La8800.57FDC6H64966中7 Si9880.51FE02H65030咼1

11、Do10460.47FE2AH65058咼2 Re11750.42FE5CH65110咼3 Mi13180.38FE84H65157高4 Fa13970.36FE98H65178高5 So15680.32FEC0H65217高6 La17600.28FEE8H65252高7 Si19670.25FF06H65283图2-12.2系统方案本设计用89C51单片机为核心，利用8段数码管显示器.采用动态显示输 出，声音输出用蜂鸣器来实现。采用8段数码管显示器进行动态显示需要 占用4根I/O线，蜂鸣器占用1根I/O线，由于89C51单片机有足够的线, 不用扩展I/O 口。用一片单片机即可满足本设计的输

12、入输出。系统框图如 图2-2所示：图2-2通过对音乐播放器主体部分的电路进行模仿设计，达到播放器固有的基本 功能，设定按钮KI、K2、K3和K4。按钮K1打开并自动播放乐曲1； 按钮K2关闭播放器；按钮K3为手动下一曲调试键；按钮K4为手动上 一曲调试键。根据设计要求该播放器能实现音键的控制。除此之外还实现 了存储并读出几首音乐的功能。通过中断INT-1来实现功能的选择，当未 按下中断按钮时，当按下中断按钮式，执行1,即可以播放音乐，共有两 首音乐，由两个键来分别控制它们，此外，还设计了一个键来停止音乐的 播放。系统主要由播放器发声模块、按键选择控制模块和存储器模块构成。 播放器发声模块负责发

13、出音键相应的音符；选择控制模块负责由外部控制 播放器的各项功能的实现；显示模块负责按键时产生相应的值，由数码管 来实现。在只实现基本功能时（由功能控制键控制），本文的主要内容是 用AT89C51单片机为核心控制元件，系统程序主要包括主程序，定时器 中断程序，音乐播放程序，延迟子程序等。第3章硬件设计3.1 89C51单片机AT89C51 简介AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器(FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压、高性能 CMOS 8位微处理器，俗 称单片机。AT89C2051是一种带2

14、K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片 机编辑本段管脚说明：VCC :供电电压。GND:接地。P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL 门电流。当P0 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够 用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输 出原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口 缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为 高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是 由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地 址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲 器可接收，输出4个TTL门电流，当P2 口被写“ 1”时，其管脚被内 部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部 八位地址数据存储器进