基于51單片機(jī)音樂播放器設(shè)計(jì)

1、常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告系 別： 專 業(yè)： 班 號(hào)： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 設(shè) 計(jì) 題 目： 基于51單片機(jī)音樂播放器設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師： 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期： 2011.9.11-2011.11.10 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè) 班級(jí) 姓名 一、課題名稱： 基于51單片機(jī)的音樂播放器設(shè)計(jì) 二、主要技術(shù)指標(biāo)： 1、at89c51的輸入電壓：dc+5v 2、4k字節(jié)在系統(tǒng)編程(isp) flash 閃速存儲(chǔ)器 3、128*8字節(jié)內(nèi)部ram 4、32個(gè)可編程i/o口線 5、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 三、工作內(nèi)容和要求：1、播放時(shí)顯示歌曲序號(hào)（或名

2、稱） 2、利用i/o口產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，發(fā)出不同的音調(diào)，演奏樂曲。3、可通過功能鍵選擇樂曲，暫停，播放 4、按順序從頭至尾自動(dòng)循環(huán)播放全部設(shè)置的樂曲 5、按規(guī)范要求寫出論文說明書 四、主要參考文獻(xiàn)： 1胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)（第2版）m. 北京：清華大學(xué)出版社，2003 2孫涵芳.mcs-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.4 3閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）m.北京:高等教育出版社,1989 4王曉君，安國(guó)臣mcs-51及兼容單片機(jī)原理與選型m 北京：電子工業(yè)出版社，2003 5馬家辰,孫玉德,張穎.mcs-51單片機(jī)原理及接口技術(shù).

3、哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001 6林凌，李剛，丁茹，李小霞. 新型單片機(jī)接口器件與技術(shù)m. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005 學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目基于51單片機(jī)的液晶顯示器控制電路設(shè)計(jì)一、 選題的背景和意義：隨著科技的不斷發(fā)展，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了許許多多的音樂播放器，人們對(duì)播放器的需求也越來越廣泛，對(duì)其要求也越來越高。 利用單片機(jī)演奏音樂大概是單片機(jī)愛好者感興趣的問題之一。利用單片機(jī)控制音樂播放也多不勝舉.音樂芯片也相當(dāng)之多,而利用單片機(jī)存儲(chǔ)音樂,

4、控制播放最為廣泛。它有功能多價(jià)格優(yōu)外圍電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn),備受音樂愛好者及音樂芯片制造商的青昧。用at89s51單電機(jī)及少數(shù)外圍電路控制音樂播放,產(chǎn)生幾首不同的歌曲。二、 課題研究的主要內(nèi)容：根據(jù)音樂播放器的功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；電源電路的設(shè)計(jì)；定時(shí)中斷電路的設(shè)計(jì)；定時(shí)器優(yōu)先級(jí)判別；揚(yáng)聲器控制電路的設(shè)計(jì)；鍵盤輸入以及l(fā)ed顯示電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)功能和硬件電路的設(shè)計(jì)，編寫系統(tǒng)主控軟件、音樂播放軟件、樂曲軟件、鍵盤控制軟件、led顯示軟件，并進(jìn)行軟件調(diào)試。之后進(jìn)行硬件與軟件的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，以解決系統(tǒng)軟件、硬件存在的問題，最后將軟件下載到cpu，實(shí)現(xiàn)音樂播放器的預(yù)定功能。三、

5、主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：1 查閱有關(guān)51單片機(jī)的相關(guān)資料，并參考其他控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及經(jīng)驗(yàn)；2對(duì)系統(tǒng)項(xiàng)目相關(guān)的理論知識(shí)進(jìn)行收集，整合；3選定系統(tǒng)相關(guān)的元器件，并對(duì)之進(jìn)行了解與熟悉掌握；4進(jìn)行模擬的調(diào)試，并完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)；5編寫應(yīng)用程序；6完成測(cè)試及處理和測(cè)試結(jié)果分析。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí)間（迄止日期）工 作 內(nèi) 容2011.9.12-2011.9.18查閱相關(guān)專業(yè)信息資料，確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目；2011.9.19-2011.9.25明確設(shè)計(jì)任務(wù)，填寫開題報(bào)告，擬定初步方案；2011.9.26-2011.10.1設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)總體方案，系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)；2011.10.2-2011.10.7元件

6、選型并購(gòu)買；2011.10.8-2011.10.14焊接并調(diào)試；2011.10.15-2011.10.20完成中期檢查表；2011.10.21-2011.10.24查閱資料，撰寫初稿；2011.10.24-2011.10.26編寫鍵盤控制、音樂播放以及樂曲軟件并調(diào)試；2011.10.27-2011.10.29編寫系統(tǒng)主控軟件，led顯示軟件并進(jìn)行調(diào)試；2011.10.30-2011.11.2進(jìn)行系統(tǒng)硬件與軟件的聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)進(jìn)一步完善；2011.11.3-2011.11.5完成初稿，交給指導(dǎo)老師審核；2011.11.7-2011.11.9修改完善畢業(yè)設(shè)計(jì)；2011.11.9-2011.11.10定

7、稿，完成設(shè)計(jì)。五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日基于51單片機(jī)音樂播放器設(shè)計(jì)目錄摘要abstract第1章 前言. 1第2章 音樂播放器設(shè)計(jì)的內(nèi)容. 22.1 單片機(jī)產(chǎn)生音調(diào)的基本原理. 22.2 開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介. 22.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容與目標(biāo). 3第3章 音樂播放器的功能與組成. 43.1 音樂播放器的功能. 43.2 音樂播放器的組成. 4第4章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì). 54.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì). 54.2 音樂播放器的工作原理. 54.3 音階對(duì)應(yīng)頻率計(jì)數(shù)初值的計(jì)算. 54.4 樂曲節(jié)拍的計(jì)算. 64.5 樂譜在程序中的編制. 6第5章 音樂播放器的硬

8、件設(shè)計(jì). 85.1 單片機(jī)最小系統(tǒng). 85.1.1 單片機(jī)復(fù)位電路. 85.1.2 單片機(jī)晶振電路. 85.2 鍵盤接口電路的設(shè)計(jì). .95.3 led顯示接口電路的設(shè)計(jì) 105.4 揚(yáng)聲器控制電路的設(shè)計(jì). 115.5 硬件原理圖. 11第6章 音樂播放器的軟件設(shè)計(jì). 136.1 主控軟件的設(shè)計(jì)與流程圖. 136.2 定時(shí)中斷服務(wù)子程序的設(shè)計(jì)與流程圖. 146.3 鍵盤控制模塊的設(shè)計(jì)與流程圖. 156.4 演奏樂曲模塊的設(shè)計(jì)與流程圖. 19第7章 系統(tǒng)調(diào)試. 217.1 軟件調(diào)試. 217.2 測(cè)試led顯示模塊. 217.3 測(cè)試鍵盤控制模塊. 227.4 測(cè)試p3.0口輸出. 22第8章

9、結(jié)束語(yǔ). 23參考文獻(xiàn).24答謝辭.25附錄 系統(tǒng)源程序.26摘 要對(duì)于我們電子信息工程專業(yè)而言，單片機(jī)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的課程!在該課程的學(xué)習(xí)過程中!讓我們最感興趣的就是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)。但是，要將單片機(jī)的硬件知識(shí)與軟件知識(shí)融會(huì)貫通，設(shè)計(jì)出實(shí)用的系統(tǒng)卻是讓我們頗感困難的環(huán)節(jié)。許多同學(xué)對(duì)此感到無(wú)從下手。其實(shí)，對(duì)于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還是有章可循的。單片機(jī)多用于實(shí)時(shí)工業(yè)控制、通信設(shè)備和智能儀表中。但在某些方面,如有些教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,加進(jìn)一些音樂,一定會(huì)趣味橫生。本音樂播放器是利用89s51單片機(jī)結(jié)合內(nèi)部定時(shí)系統(tǒng)及l(fā)ed顯示器，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的微電腦音樂盒。本設(shè)計(jì)按下單鍵可以實(shí)現(xiàn)音樂播放功能，演

10、奏預(yù)先設(shè)置的歌曲旋律，并且在數(shù)碼管上顯示出該曲目的編號(hào)，最重要的是自己還可以經(jīng)過程序設(shè)計(jì)來輸入新的歌曲，將自己喜愛的歌曲輸入程序中，它可以經(jīng)常發(fā)出宜人的音樂旋律，增加生活的樂趣。關(guān)鍵詞：89s51；單片機(jī)；音樂播放；led。abstractfor our electronic and information engineering, the microcontroller is a very practical course! in the course of the learning process! we are most interested in is the design of mi

11、crocomputer control system yourself. but to single-chip hardware and software knowledge and mastery of knowledge, design a practical system it is quite difficult for us part. many students feel unable to start. in fact, for single-chip applications or rule-based system design. chip used for real-tim

12、e industrial control, communications equipment and smart meter. but in some areas, such as some teaching experiment, add some music, will amusing.the music broadcast by combining internal timing is the use of 89s51 single computer led display systems and the design of a simple microcomputer music bo

13、xes. the design press single computer achievable music broadcast function at the pre-establishment song melodies, and in control of the digital show the repertoire of numbers, the most important thing is it can read the procedures designed to import new songs, the songs he loved to import procedures

14、, it can often send pleasant music, and increase life fun. keywords: 8051single；computer；music；broadcast；led。 第2章 前言二十世紀(jì)九十年代以來，計(jì)算機(jī)、信息、電子、控制、通信等技術(shù)得到迅速發(fā)展，促使了社會(huì)生產(chǎn)力的提高，也使人們的生產(chǎn)方式和生活方式產(chǎn)生了日新月異的變化。隨著人們生活水平的提高及對(duì)音樂的喜愛，一種用新的聲源來制造印象的新型樂器脫穎而出，這就是目前人們熟知的電子音樂播放器。人們對(duì)音樂播放器的品質(zhì)，功能，品種等提出了越來越多的要求，表現(xiàn)在對(duì)控制系統(tǒng)性能、可靠性等要求越來越高。而

15、品質(zhì)的提高，功能的更新，可靠性的增強(qiáng)，品種的變化無(wú)不于產(chǎn)品的核心控制部分水平的提高密不可分。家用音樂播放器產(chǎn)品及其它有關(guān)消費(fèi)電器產(chǎn)品都是一些開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)，都由核心控制部分，執(zhí)行部分與人機(jī)界面三部分組成。而最為重要的控制部分一般是由單片機(jī)來執(zhí)行完成的，這就必將導(dǎo)致和促進(jìn)單片機(jī)在音樂領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展?，F(xiàn)在這些由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的音樂播放器的功能越來越強(qiáng)、費(fèi)用越來越低。例如，就市場(chǎng)上的mp3目前的功能越來越強(qiáng)大體積卻越來越小，價(jià)格也逐漸便宜，被大多數(shù)人所能接受。但這些音樂播放器也或多或少的存在著一些問題，解決這些問題，還除智能化的單片機(jī)莫屬。本課題既是在這種背景下，對(duì)基于51單片機(jī)的音樂播放器的設(shè)計(jì)與

16、實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了硬件及軟件的設(shè)計(jì)，并給出了一套完整的解決方案，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)音樂播放器對(duì)音樂的演奏。第2章 音樂播放器設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.1 單片機(jī)產(chǎn)生音調(diào)的基本原理音樂播放器是利用單片機(jī)產(chǎn)生樂曲音符，再把樂曲音符翻譯成計(jì)算機(jī)音樂語(yǔ)言，用單片機(jī)進(jìn)行信息處理，再通過蜂鳴器或喇叭放出音樂。音樂的產(chǎn)生主要是通過單片機(jī)的i/o口輸出高低不同的脈沖信號(hào)來控制蜂鳴器發(fā)音。要想產(chǎn)生音頻脈沖信號(hào)，需要算出某一音頻的周期(1/頻率)，然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利用單片機(jī)定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半個(gè)周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的i/o口反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì)i/o口反相，這樣就能在此i/o口上得到此頻率的脈

17、沖。通常，利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器0，工作在方式1下，改變計(jì)數(shù)初值th0和tl0來產(chǎn)生不同頻率。對(duì)于音樂的節(jié)拍，每個(gè)音符使用1個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的節(jié)拍。如果1拍為0.4s，1/4拍為0.1s，只要設(shè)定延遲時(shí)間就可求得節(jié)拍的時(shí)間。假設(shè)1/4拍為1delay，那么1拍應(yīng)為4delay，以此類推。所以只要求得1/4拍的delay,其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)?？偠灾皇讟非怯梢綦A和節(jié)拍兩大要素構(gòu)成。一首樂曲演奏的原理是：不同音階分別對(duì)應(yīng)不同的頻率，發(fā)出不同的音調(diào)，而節(jié)拍則控制發(fā)出音調(diào)時(shí)間的長(zhǎng)短；若將樂曲的音調(diào)連續(xù)發(fā)出，并使其按相應(yīng)的節(jié)拍變化，即可演奏一首樂曲。根據(jù)這一特

18、點(diǎn)，我們采用單片機(jī)輔以相應(yīng)的接口來設(shè)計(jì)音樂播放器。2.2 開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介隨著單片機(jī)的不斷發(fā)展，以c為主流的單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言也不斷被更多的單片機(jī)愛好者和工程師所喜愛。使用c語(yǔ)言肯定要使用到c編譯器，以便把寫好的c程序編譯為機(jī)器碼,這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。keil uvision2是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的mcs-51架構(gòu)的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體,同時(shí)還支持，plm，匯編和c 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，它的界面和常用的微軟vc+的界面相似,界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。本系統(tǒng)采用的開發(fā)環(huán)境為keil，軟件開發(fā)環(huán)境主界面見圖2

19、-1。圖2-1 keil 集成開發(fā)環(huán)境主界面2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容與目標(biāo)本設(shè)計(jì)以at89c51單片機(jī)為核心。通過對(duì)其定時(shí)器的設(shè)定來實(shí)現(xiàn)音樂的播放，通過對(duì)鍵盤的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，借助鍵盤可以向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入程序，置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等，并最終通過led顯示器顯示出播放的樂曲。重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容有：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)鍵盤電路的設(shè)計(jì)與控制揚(yáng)聲器控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)led顯示器的驅(qū)動(dòng)及顯示定時(shí)初值的計(jì)算軟件模塊的設(shè)計(jì)與編寫第3章 音樂播放器的功能與組成3.1 音樂播放器的功能基于單片機(jī)的定時(shí)和控制裝置在許多行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，而音樂播放器是其應(yīng)用之一。在基于單片機(jī)的音樂播放器電路中，

20、除了基本的單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路外，還需要外部的控制和顯示裝置。在本設(shè)計(jì)中，輸入裝置是按鍵開關(guān)，由于控制音樂播放器的運(yùn)行模式，顯示裝置是led七段數(shù)碼管。此次設(shè)計(jì)的音樂播放器要求具有以下功能：音樂播放器按照從頭到尾的順序自動(dòng)播放預(yù)先設(shè)定的14共4首樂曲，全部樂曲播放完畢則停止。音樂播放器按照從頭到尾的順序自動(dòng)循環(huán)播放預(yù)先設(shè)定的全部樂曲。選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲的序列號(hào)(14)，即按下14數(shù)字鍵之一，音樂播放器對(duì)選定的某一樂曲開始循環(huán)播放。選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲的序列號(hào)(14)，即按下14數(shù)字鍵之一，音樂播放器就從選定的某一樂曲開始播放，按照順序自動(dòng)播放到最后一首樂曲，樂曲播放完畢則

21、停止。當(dāng)用戶按下暫停鍵時(shí)，音樂播放器打斷正在播放的某一樂曲，用戶再次按下暫停鍵時(shí)，該樂曲繼續(xù)播放。當(dāng)用戶按下復(fù)位鍵時(shí)，音樂播放器終止正在播放的某一樂曲。3.2 音樂播放器的組成根據(jù)系統(tǒng)音樂播放器的功能要求，一個(gè)完整的音樂播放器電路相當(dāng)于一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由按鍵開關(guān)、單片機(jī)、led顯示電路、揚(yáng)聲器控制電路4個(gè)方面構(gòu)成。51單片機(jī)。51單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，是帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)工作的重要部件。鍵盤輸入。鍵盤輸入用來控制輸入指令，發(fā)出指令至單片機(jī)，使單片機(jī)按照指令工作。揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器作為輸出部分按照鍵盤給單片機(jī)的指令發(fā)出樂曲。led顯示電路。led顯示器也作為輸出部分，按照鍵盤給單片機(jī)的指

22、令，顯示正在演奏的樂曲。音樂播放器的系統(tǒng)組成框圖如圖3-1所示：揚(yáng)聲器cpuat89c51鍵盤輸入led顯示電路圖3-1 音樂播放器的系統(tǒng)組成框圖第4章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的功能與組成，進(jìn)行系統(tǒng)分析，系統(tǒng)除cpu核心部分外還需要與鍵盤連接以接收輸入指令，連接led顯示器將要演奏的樂曲序號(hào)顯示出來，通過連接揚(yáng)聲器使其發(fā)出音樂。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。晶振、復(fù)位電路鍵盤輸入控制led顯示電路單片機(jī)揚(yáng)聲器圖4-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖4.2 音樂播放器的工作原理音樂播放器可利用單片機(jī)的定時(shí)器構(gòu)成電子振蕩器來發(fā)聲。振蕩器是電子樂曲播放器的聲源，專門用來制造音響，也稱信號(hào)發(fā)生器，其

23、作用相當(dāng)于常規(guī)樂器的琴弦、簧片、哨片。振蕩器在音樂播放器的應(yīng)用中有兩個(gè)特點(diǎn)，可產(chǎn)生聲音的頻率與不同波形的振蕩。通過對(duì)單片機(jī)的定時(shí)器設(shè)置不同的定時(shí)初值，可發(fā)出音樂的不同音階，通過調(diào)整振蕩波形與泛音的分布，可產(chǎn)生和變換各種音色。在我們所設(shè)計(jì)的音樂播放器中，是通過單片機(jī)的定時(shí)器，產(chǎn)生不同頻率的方波信號(hào)，而沒有調(diào)整振蕩波形，因此音樂播放器發(fā)出的聲音，是矩形波產(chǎn)生的音響，純粹的矩形波聲音類似于單簧管的音色。一首樂曲演奏的原理是：一首樂曲是由音階和節(jié)拍兩大要素構(gòu)成，不同音階分別對(duì)應(yīng)不同的頻率，發(fā)出不同的音調(diào)，而節(jié)拍則控制發(fā)出音調(diào)時(shí)間的長(zhǎng)短；若將樂曲的音調(diào)連續(xù)發(fā)出，并使其按相應(yīng)的節(jié)拍變化，即可演奏一首樂曲。

24、根據(jù)這一特點(diǎn)，我們采用單片機(jī)輔以相應(yīng)的接口來設(shè)計(jì)音樂播放器。4.3 音階對(duì)應(yīng)頻率計(jì)數(shù)初值的計(jì)算單片機(jī)的振蕩頻率為fosc12mhz ，通過定時(shí)器t0溢出后對(duì)p3.0口取反產(chǎn)生方波，故定時(shí)器溢出時(shí)間為1/2f 。由： ， 則定時(shí)初值為：以音階“1”為例：f523 hz，則t1/f 定時(shí)初值：用同一方法可求出其它音階所對(duì)應(yīng)的頻率定時(shí)初值，將其制表放在程序中，通過查表向定時(shí)器t0裝入所要求的定時(shí)初值，即可產(chǎn)生某一音階所對(duì)應(yīng)的頻率的方波信號(hào)。c調(diào)的音階及其頻率、在單片機(jī)中的定時(shí)初值對(duì)應(yīng)如下：音 名 c d e f g a b簡(jiǎn)譜音階 1 2 3 4 5 6 7頻率/ hz 262 294 330 34

25、9 392 440 494定時(shí)初值 63628 63835 64021 64103 64260 64400 64524表中序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7音 名 c d e f g a b簡(jiǎn)譜音階 1 2 3 4 5 6 7頻率/ hz 523 587 659 698 784 880 988定時(shí)初值(hex) 64580 64684 64777 64820 64898 64968 65030 表中序號(hào) 8 9 10 11 12 13 14音 名 c d e f g a b簡(jiǎn)譜音階 1 2 3 4 5 6 7頻率/ hz 1046 1175 1318 1397 1568 1760 1967定時(shí)初

26、值(hex) 65058 65110 65157 65178 65217 65252 65283表中序號(hào) 15 16 17 18 19 20 214.4 樂曲節(jié)拍的計(jì)算取樂曲節(jié)拍的長(zhǎng)度為0.4s ，即1拍0.4s ，由定時(shí)器t1控制延時(shí)。設(shè)置定時(shí)器t1的定時(shí)中斷t50ms ，采用定時(shí)方式1。由：，則定時(shí)初值x3c0bh因此1拍0.4s8*50ms，即通過定時(shí)器t1的定時(shí)中斷8次，產(chǎn)生8*50ms的定時(shí)，就可以滿足1節(jié)拍的定時(shí)要求。以此類推，通過定時(shí)中斷n次，可產(chǎn)生n*50ms的定時(shí)以滿足1/4拍、1/2拍、1拍、2拍等不同節(jié)拍的定時(shí)要求。由此可知，節(jié)拍值只能是整數(shù)值。不同節(jié)拍在單片機(jī)中的中斷次

27、數(shù)(音長(zhǎng))對(duì)應(yīng)如下：節(jié) 拍 1/8 1/4 1/2 3/4 1 3/2 2 3 4時(shí)間長(zhǎng)度 0.05s 0.1s 0.2s 0.3s 0.4s 0.6s 0.8s 1.2s 1.6s音長(zhǎng)(dec) 1 2 4 6 8 12 16 24 32音長(zhǎng)(hex) 01h 02h 04h 06h 08h 0ch 10h 18h 20h4.5 樂譜在程序中的編制將樂譜轉(zhuǎn)換為代碼，應(yīng)包含樂曲的總長(zhǎng)度、音階、音長(zhǎng)(節(jié)拍)等信息。具體設(shè)計(jì)如下：(1) 將音階代碼組成一個(gè)字節(jié)，節(jié)拍代碼組成一個(gè)字節(jié)，按照：音階代碼，節(jié)拍代碼，音階代碼，節(jié)拍代碼 的順序，將一個(gè)樂譜轉(zhuǎn)換為一定長(zhǎng)度的代碼數(shù)據(jù)表。(2) 在程序執(zhí)行時(shí)順序

28、查此表，取出音階代碼，并根據(jù)音階代碼查頻率表，以得到該音階對(duì)應(yīng)的頻率，隨后將對(duì)應(yīng)的定時(shí)初值送定時(shí)器t0，使定時(shí)器t0產(chǎn)生該音階對(duì)應(yīng)的頻率，并通過p3.0口輸出，驅(qū)動(dòng)外接揚(yáng)聲器發(fā)聲。(3) 取出節(jié)拍代碼n，由定時(shí)器t1控制延時(shí)，通過定時(shí)中斷n次，產(chǎn)生n*50ms的定時(shí)。t0、t1啟動(dòng)后，根據(jù)樂譜表，某一個(gè)音階發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音，并持續(xù)相應(yīng)的節(jié)拍，連續(xù)起來，我們就可以聽到一個(gè)完整樂曲的演奏。第5章 音樂播放器的硬件設(shè)計(jì)一個(gè)完整的音樂播放器電路相當(dāng)于一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由按鍵開關(guān)、單片機(jī)、晶振和復(fù)位電路、led顯示電路、揚(yáng)聲器控制電路5個(gè)方面構(gòu)成。其中，除了單片機(jī)是集成的ic芯片，而其他4個(gè)

29、部分則需根據(jù)應(yīng)用要求而設(shè)計(jì)。5.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)芯片，配以必要的外部器件就能構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)。單片機(jī)具有較強(qiáng)的外部擴(kuò)展、通信能力，能方便地?cái)U(kuò)展至應(yīng)用系統(tǒng)所要求的規(guī)模。當(dāng)使用帶rom或eprom的mcs51系列單片機(jī)時(shí)，只要一個(gè)芯片即可構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)的最小系統(tǒng)。選用80c51或8051或at89c51單片機(jī)作為主機(jī)，它們都具有4k片內(nèi)rom，128字節(jié)片內(nèi)ram，片外rom尋址范圍達(dá)64k，片外ram尋址范圍達(dá)64k，2個(gè)16位計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，4個(gè)并行口，1個(gè)串行口。簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器采用單片機(jī)最小系統(tǒng)足以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，同時(shí)要設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的晶振和復(fù)位電路。5.1.1 單片

30、機(jī)復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其作用是使cpu中的各個(gè)部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。當(dāng)8051的ale及 兩腳輸出高電平，rst引腳高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。8051單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)按鈕復(fù)位兩種形式，rst/vpd端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)稱為手動(dòng)按鈕復(fù)位。圖5-1為兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。圖中，上電瞬間rst端的電位與vcc相同，隨著電容充電電流的減小，+5v立即加到了rst/vpd端，該高電平使8051復(fù)位。若運(yùn)行過程中，需要程序從頭開始執(zhí)行，這只需按圖5-1中的按鈕即可。按下按鈕則直接把+5v

31、加到了rst/vpd端從而復(fù)位，這稱為手動(dòng)復(fù)位。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如果這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機(jī)的要求一致，則可以與之相連。5.1.2 單片機(jī)晶振電路晶振是給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖的,這個(gè)脈沖就是單片機(jī)的工作速度。比如 12m晶振，單片機(jī)工作速度就是每秒 12m。當(dāng)然，單片機(jī)的工作頻率是有范圍的，不能太大，一般 24m就不上去了，不然不穩(wěn)定 。圖5-2為晶振電路。圖5-1 復(fù)位電路圖5-2 晶振電路5.2 鍵盤接口電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的人機(jī)對(duì)話通道是用戶為了對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)以及了解應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)所設(shè)置的通道。主要有鍵盤、顯示器等通道接口。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

32、中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)置鍵盤，用于系統(tǒng)復(fù)位，功能轉(zhuǎn)換以及數(shù)字輸入。鍵盤的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，借助鍵盤可以向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等。在本次設(shè)計(jì)中鍵盤由p1口輸入, 按鍵設(shè)置：14四個(gè)數(shù)字鍵，af六個(gè)功能鍵。數(shù)字鍵（14）： 用于輸入14共4首樂曲的序列號(hào)。功能鍵（af）： a鍵：樂曲從14按順序播放b鍵：樂曲從14循環(huán)播放c鍵：循環(huán)播放某一樂曲d鍵：從某一樂曲開始播放至最后一首樂曲e鍵：暫停/播放f鍵：停止播放各功能鍵（af）的意義與操作:a鍵：樂曲從14按順序播放。當(dāng)用戶按下a鍵后，led顯示器清屏，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器按

33、照從頭到尾的順序自動(dòng)播放預(yù)先設(shè)定的14共4首樂曲，全部樂曲播放完畢則停止。 b鍵：樂曲從14循環(huán)播放。當(dāng)用戶按下b鍵后，led顯示器清屏，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器按照從頭到尾的順序自動(dòng)循環(huán)播放預(yù)先設(shè)定的全部樂曲。c鍵：循環(huán)播放某一樂曲當(dāng)用戶按下c鍵后，并選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲的序列號(hào)(14)，即按下14數(shù)字鍵之一，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器對(duì)選定的某一樂曲循環(huán)播放。d鍵：從某一樂曲開始播放至最后一首樂曲當(dāng)用戶按下d鍵后，并選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲的序列號(hào)(14)，即按下14數(shù)字鍵之一，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器就從選定的某一樂曲開始播放，直到樂曲播放完畢則停止。e鍵：暫停/播放。當(dāng)用戶按下e鍵時(shí)，簡(jiǎn)易

34、自動(dòng)樂曲播放器打斷正在播放的某一樂曲，用戶再次按下e鍵時(shí)，該樂曲繼續(xù)播放。f鍵：停止播放。當(dāng)用戶按下f鍵時(shí)，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器終止正在播放的某一樂曲。本設(shè)計(jì)中按鍵作為輸入部分,由p1口輸入。5.3 led顯示接口電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有l(wèi)ed顯示器（發(fā)光二極管顯示器）。這種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用led顯示器。led顯示器由8位led數(shù)碼管組成，用于顯示系統(tǒng)在各種不同條件下的狀態(tài)。用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)led數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，按譯碼方式分為硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)

35、將要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制led，直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用cpu時(shí)間少。動(dòng)態(tài)顯示要cpu時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會(huì)有閃爍，占用的cpu時(shí)間多。 這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定，占用很少的cpu時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的電路硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然閃爍，占用的cpu時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。在本設(shè)計(jì)中由于顯示部分比較簡(jiǎn)單，所以選用了靜態(tài)顯示方式，led顯示器由74ls373來驅(qū)動(dòng),為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器需一塊74ls373(地址鎖存器) 。led發(fā)光器件一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點(diǎn)陣。常用的

36、數(shù)碼管一般為8字型數(shù)碼管，分為a、b、c、d、e、f、g、dp八段，其中dp為小數(shù)點(diǎn)。數(shù)碼管常用的有10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個(gè)數(shù)碼管的公共端，兩根之間相連通。數(shù)碼管從電路上來看可分為共陰和共陽(yáng)兩種，在本設(shè)計(jì)中用了共陽(yáng)的led。5.4 揚(yáng)聲器控制電路的設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器控制電路用于發(fā)出不同頻率的音調(diào)，是在p3.0口加一反相器再連接到喇叭這樣就可夠成。5.5 硬件原理圖通過以上分析，本次設(shè)計(jì)的音樂播放器的電路原理圖如圖5-3所示。圖5-3 音樂播放器的原理圖第6章 音樂播放器的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于定時(shí)中斷的設(shè)計(jì)、鍵盤控制、顯示的實(shí)現(xiàn)、樂曲的演奏等方面。6.1 主控軟件的設(shè)計(jì)與流

37、程圖主模塊是系統(tǒng)軟件的框架。本系統(tǒng)的主模塊的程序框圖可用圖6-1來表示。主控模塊用于控制系統(tǒng)的工作。該模塊先初始化，接著接受到復(fù)位信號(hào)后讀取鍵盤信號(hào)，再調(diào)用各鍵子程序。開始關(guān)閉定時(shí)器t0、t1置定時(shí)器t0、t1工作方式顯示等待提示狀態(tài)f讀取鍵盤n是否有鍵輸入？是否是a鍵？yy是否是b鍵？na鍵子程序yb鍵子程序n是否是d鍵？ync鍵子程序a鍵子程序是否是c鍵？y圖6-1 主控模塊的流程圖主控程序主要源程序代碼如下：start: mov sp, #60hmov tmod, #11hmov ie, #8ah mov ip, #08h ;t1中斷優(yōu)先于t0中斷mov th1, #3chmov tl1

38、, #0bh;以上為系統(tǒng)初始化，t=50msw1:mov p2, #10001110b ;等待提示flcallgetkeycjne a, #0ffh, w1 mov a, bcjne a, #0ah, w2lcall key_a ;輸入鍵是a,轉(zhuǎn)key_asjmpw1w2:cjnea, #0bh, w3lcall key_b ;輸入鍵是b,轉(zhuǎn)key_bw3:cjnea, #0ch, w4lcall key_c ;輸入鍵是c,轉(zhuǎn)key_cw4:cjnea, #0dh, w5lcall key_dsjmpw1 ;輸入鍵是d,轉(zhuǎn)key_d6.2 定時(shí)中斷服務(wù)子程序的設(shè)計(jì)與流程圖中斷入口定時(shí)器t0 用

39、于產(chǎn)生不同頻率的音階，如圖6-2為定時(shí)器t0的中斷服務(wù)子程序。而定時(shí)器t1控制延時(shí)來實(shí)現(xiàn)不同的節(jié)拍，定時(shí)時(shí)間設(shè)定為50ms，圖6-3為定時(shí)器t1的中斷服務(wù)子程序。關(guān)閉定時(shí)器t0產(chǎn)生周期方波查頻率表重裝音頻初值啟動(dòng)定時(shí)器t0中斷返回圖6-2 定時(shí)器t0的中斷服務(wù)流程圖中斷入口關(guān)閉定時(shí)器t1裝入定時(shí)常數(shù)=3c0bh啟動(dòng)定時(shí)器t1查頻率表重裝音頻初值節(jié)拍數(shù)減1圖6-3 定時(shí)器t1中斷服務(wù)流程圖中斷返回其程序如下所示int_t0: clr tr0 ；定時(shí)器0中斷子程序 mov tl0, 20h mov th0, 21h cpl p3.0 setbtr0 reti int_t1: clr tr1 ;定時(shí)

40、器1中斷子程序clr tr0lcallkey_emov th1, #3ch mov tl1, #0bhdjnz 60h, out mov 60h, #20out:setbtr1reti 6.3 鍵盤控制模塊的設(shè)計(jì)與流程圖鍵盤控制模塊分為6個(gè)功能鍵和讀4個(gè)數(shù)字鍵。下面分別介紹各個(gè)鍵的流程圖和程序： f鍵子模塊 入口f鍵是用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位系統(tǒng)返回圖6-4 f鍵流程圖 e鍵子模塊e鍵用于實(shí)現(xiàn)對(duì)樂曲的暫停和播放入口led顯示etr0、tr1取反e鍵被按下？ny系統(tǒng)返回圖6-5 e鍵子程序流程圖按下e鍵的主要源程序代碼如下key_e: jbp3.1, l2 ;中斷鍵盤檢測(cè)lcalldelay2

41、;消除抖動(dòng)jb p3.1, l2 ;如果是高電平就跳到l2jnb p3.1, $ ;如果仍然是低電平就執(zhí)行中斷程序movp2, #10000110b ;讓led顯示el3:jbp3.1, $ ;檢測(cè)低電平，直到低電平時(shí)才跳出該指令lcalldelay2jbp3.1, l3jnb p3.1, $ ;如果再來一個(gè)高電平才跳出中斷movp2,r5l2:setb tr0ret a鍵子模塊當(dāng)用戶按下a鍵后，led顯示器清屏，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器按照從頭到尾的順序自動(dòng)播放預(yù)先設(shè)定的14共4首樂曲，全部樂曲播放完畢則停止。入口led顯示器清屏調(diào)music1music4子程序即按順序自動(dòng)播放4首樂曲，并顯示相應(yīng)

42、的序號(hào)系統(tǒng)返回圖6-6 a鍵子程序流程圖a鍵主要源程序代碼如下：key_a: lcallmusic1 ;樂曲真的愛你lcallmusic2 ;樂曲祝你平安lcallmusic3 ;樂曲八月桂花香lcallmusic4 ;樂曲老鼠愛大米ret b鍵子模塊當(dāng)用戶按下b鍵后，led顯示器清屏，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器按照從頭到尾順序自動(dòng)循環(huán)播放預(yù)先設(shè)定的全部樂曲。led顯示器清屏入口調(diào)a鍵盤子程序系統(tǒng)返回圖6-7 b鍵子程序流程圖b鍵主要源程序代碼如下：key_b: ;b鍵子程序（從14循環(huán)播放）t11:lcallkey_asjmpt11ret d鍵子模塊當(dāng)用戶按下d鍵后，并選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲

43、的序列號(hào)(14)，即按下14數(shù)字鍵之一，簡(jiǎn)易自動(dòng)樂曲播放器就從選定的某一樂曲開始播放。圖6-8 d鍵子程序流程圖d鍵源程序代碼如下：key_d: ;d鍵子程序（從某一樂曲開始播放，播放完后停止）t2:lcallgetwordcjnea, #0ffh, t2mova, bcjnea, #00h, b1sjmpc0b1:cjnea, #01h, b2sjmpc1b2:cjnea, #02h, c3sjmpc2c0:lcallmusic1 ;樂曲真的愛你c1:lcallmusic2 ;樂曲 祝你平安 c2:lcallmusic3 ;樂曲八月桂花香c3:lcallmusic4 ;樂曲老鼠愛大米ret 讀數(shù)字鍵讀取正在播放樂曲的序號(hào)，讀取鍵盤后消去鍵盤抖動(dòng)接著顯示和保存數(shù)據(jù)