基于單片機音樂播放器課程設計

1、 目 錄 第一章 緒論 1第二章 音樂播放器主要器件相關知識介紹 2 2.1 AT89C51 2 2.2 LCD 顯示器 4 2.3 喇叭 5 2.4 鍵盤 5第三章 音樂播放器設計原理 6 3.1 單片機發(fā)聲的基本原理 63.2 設計的相關音樂說明 73.3 音樂播放器設計功能說明 7 3.4 設計結構框圖 93.5 主程序控制的工作流程圖103.6 播放音樂的主程序 11設計心得 15參考文獻 15第一章 緒論二十世紀九十年代以來，計算機、信息、電子、控制、通信等技術得到迅速發(fā)展，促使了社會生產力的提高，也使人們的生產方式和生活方式產生了日新月異的變化。隨著人們生活水平的提高及對音樂的喜愛

2、，對音樂播放器的品質，功能，品種等提出了越來越多的要求，表現在對控制系統(tǒng)性能、可靠性等要求越來越高。而品質的提高，功能的更新，可靠性的增強，品種的變化無不于產品的核心控制部分水平的提高密不可分。家用音樂播放器產品及其它有關消費電器產品都是一些開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)，都由核心控制部分，執(zhí)行部分與人機界面三部分組成。而最為重要的控制部分一般是由單片機來執(zhí)行完成的，這就必將導致和促進單片機在音樂領域應用的發(fā)展?，F在這些由單片機實現的音樂播放器的功能越來越強、費用越來越低。例如，就市場上的mp3目前的功能越來越強大體積卻越來越小，價格也逐漸便宜，被大多數人所能接受。但這些音樂播放器也或多或少的存在著一些問

3、題，解決這些問題，還除智能化的單片機莫屬。設計指標：（1）設計一個（4×4）的鍵盤，并將16個鍵設計成16個音；（2）可彈奏想要表達的音樂；（3）該電子琴包含1首示例音樂，接通電源可播放示例音樂。設計要求：（1）按設計指標進行電路設計；（2）列出音階與單片機定時器輸出頻率關系表格；（3）制作符合設計指標的硬件電路。第二章 音樂電子顯示屏主要器件相關知識介紹 制作音樂播放器所使用的主要元器件AT89S51 1個晶振 12MHZ 1 個LCD1602液晶顯示器 1個小喇叭 1個電容 30pf 2個極性電容 1uf 2個10nf 1個電阻 10k 1個470歐 1個1K歐 1個按鍵 17個

4、排阻 1k 1個2.1 AT89S52 : AT89S52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案?，F在我們對這些引腳的功能加以說明： ·20:接地腳。 ·40:正電源

5、腳，工作時，接+5V電源。 ·19:時鐘XTAL1腳，片內振蕩電路的輸入端。 ·18:時鐘XTAL2腳，片內振蕩電路的輸出端。 8051的時鐘有兩種方式，一種是片內時鐘振蕩方式 但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。 輸入輸出(I/O)引腳： Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳。 Pin1-Pin8為P1.0-P1.7輸入輸出腳。 芯片引腳簡要說明Vcc (40) ：+5V 電源Vss (20) ：接地P0 口（3239）：為

6、8位雙向三態(tài)I/O口P1口（81）：是帶內部上拉電阻結構的8位準雙向I/O口P2口（2821）：也是帶內部上拉電阻結構的8位準雙向I/O口 P3（17 10）：也是帶內部上拉電阻結構的8位準雙向I/O口，但在整個系統(tǒng)中，對相應的口鎖存器置“1” 后，這8個腳還具有第二功能。RST/VPD (9)：復位信號線ALE/PROG (30)：地址鎖存有效信號線PSEN(29)：外部程序存儲器讀選通信號線EN/VPP(31)：內部和外部程序存儲器的選擇線I/O端口：8051共有4 I/O端口,為P0,P1,P2,P3；4個I/O口都是雙向的，且每個口都具有鎖存器。每個端口有8條線，共計32條I/O線。P

7、0.0P0.7；P1.0P1.7；P2.0P2.7；P3.0P3.71.  P0 有三個功能 1）。外部擴充存儲器時，作數據總線（D0D7）2）。外部擴充存儲器時，作地址總線（A0A7）3）。不擴充時，作一般I/O使用，內部無上拉電阻，作為輸出/輸入使用時應加上拉電阻2.  P1只作I/O口使用，有內部上拉電阻。3.  P2有兩個功能     1)。擴充外部存儲器時，作地址總線（A8A15）使用。     2）。作一般I/O口使用，有內部上拉電阻。2.2 LCD1602液晶顯

8、示器圖10-54 1602LCD尺寸圖1602LCD主要技術參數：顯示容量:16×2個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm引腳功能說明1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表10-13所示:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數據2VDD電源正極10D3數據3VL液晶顯示偏壓11D4數據4RS數據/命令選擇12D5數據5R/W讀/寫選擇13D6數據6E使能信號14D7數據7D0數據15BLA背光源正極8D1數據1

9、6BLK背光源負極表10-13：引腳接口說明表第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令

10、。第714腳：D0D7為8位雙向數據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。10823 1602LCD的指令說明及時序1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表10-14所示：序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數據存貯器地址001顯示數據存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數器地址10寫數到CGRAM或DDRAM

11、）10要寫的數據內容11從CGRAM或DDRAM讀數11讀出的數據內容與HD44780相兼容的芯片時序表如下：讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數據輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7=數據寫數據輸入RS=H，R/W=L，D0D7=數據，E=高脈沖輸出無2.3:喇叭（如下圖2.3-1） 圖2.3-1由于人的耳朵能聽到的聲音feq為20HZ20 000HZ，極性電容C2的作用為濾波，電容C7的作用為截止直流信號通過。其電容C2角頻率w=2*pi*feq 即為 125.6125600。阻抗R=1/（

12、j*w*c）得到阻抗的取值范圍7.9617961。2.4 4*4鍵盤： 第三章 音樂播放器設計原理3.1單片機發(fā)聲的基本原理 我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單處機某個口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產生一定頻率形波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調。音符的節(jié)拍我們可以用定時器T0來控制，送入不同的初值，就可以產生不同的定時時間。便如某歌曲的節(jié)奏為每分鐘94拍，即一拍為0.64秒。但是，由于T0的最大定時時間只能為131毫秒，因此不可能直接用改變T0的時間初值來實現不同節(jié)拍。我

13、們可以用T0來產生10毫秒的時間基準，然后設置一個中斷計數器，通過判別中斷計數器的值來控制節(jié)拍時間的長短。例如對1/4拍音符，定時時間為0.16秒，相應的時間常數為16（即10H）；對3拍音符，定時時間為1.92秒，相應時間長數為192（即C0H）。我們將每一音符的時間常數和其相應的節(jié)拍常數作為一組，按順序將樂曲中的所有常數排列成一個表，然后由查表程序依次取出，產生音符并控制節(jié)奏，就可以實現演奏效果。此外，結束符和體止符可以分別用代碼00H和FFH來表示，若查表結果為00H，則表示曲子終了；若查表結果為FFH，則產生相應的停頓效果。為了產生手彈的節(jié)奏感，在某些音符（例如兩個相同音符）音插入一個

14、時間單位的頻率略有不同的音符。3.2設計的相關音樂說明1要產生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期時間。利用半周期時間定時這個半周期時間，每當計時到后就將輸出的I/O反向，然后重復計時此半周期再對I/O反向，就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。2利用8051的內部定時器使其工作在記數模式MODE1下，改變記數值TH0及 TL0以產生不同的方法。3 記數脈沖值與頻率的關系公式如：N=Fi/2/Fr。N：記數值：Fi：內部計時依次為1us,故其頻率為1 MHZ; Fr:要產生的頻率；4 其記數值的求法如：T=65536-N=65536-Fi/2/Fr。例：設

15、K=65536,F=1000000=Fi=1 MHZ。求低音DO(26HZ),中音DO(523HZ)，高音DO(1046HZ)的記數值。5 每個音符使用1個音節(jié)，字節(jié)的高四位代表音符的高低，低四位代表音符的節(jié)拍。如果1拍為0.4秒，1/4拍為0.1秒，假設1/4拍為 DELAY，則1拍為4 DELAY。6 歌曲設計采用直覺式輸入法，由程序中直接輸入“01h，02h，03h”，便會演奏 DO RE ME。 3.3 功能說明：1 先把樂譜的音符找出，然后建立表建立T值的順序2 把T值表建立在TABLE1，構成發(fā)音符的記數值放在“TABLE”3 簡譜碼為高位，節(jié)拍為低四位，音符節(jié)拍碼放在程序的“TA

16、BLE”處。表一 各調1/4節(jié)拍的時間設定 各調1/8節(jié)拍的時間設定 曲調值 DELAY 曲調值 DELAY 調4/4125毫秒調4/4 62毫秒 調3/4187毫秒 調3/4 94毫秒 調2/4 250毫秒 調2/4 125毫秒 表3.3-1（表1）表二 簡譜對應的簡譜碼T值，節(jié)拍數 簡譜 發(fā)音 簡譜碼 T值5 低音SO 1 64260 6低音LA 2 64400 7 低音TI 3 64524 1 中音DO 4 64580 2 中音RE 5 64686 3中音MI 6 64777 4 中音FA 7 64820 5 中音SO 8 64898 6 中音LA 9 64968 7 中音TI A 65

17、030 1 高音DO B 65058 2 高音RE C 65110 3 高音ME D 65157 4 高音FA E 65178 5 高音SO F 65217 不發(fā)音 0 表3.3-2（表2）表三 節(jié)拍碼 節(jié)拍數 節(jié)拍碼 節(jié)拍數1 1/4拍 2 2/4拍 3 3/4拍 4 1拍 5 1又 1/4拍 6 1又1/2拍 8 2拍 A 2又 1/2拍C 3拍 F 3又3/4拍 3.4音樂播放器硬件電路圖 圖3.4-14*4鍵盤16*2液晶顯示單片機音樂播放電路復位晶振電路3.5 音樂播放器原理流程圖主程序開始初始化變量及LCD顯示接口 初始化定時器液晶顯示姓名、學號N是否有音調鍵按下?Y音調顯示在LC

18、D依據按鍵碼演奏該首歌曲N是否有歌曲鍵按下?Y歌曲名字顯示在LCD3.6 主程序ORG 0000H LJMP START ORG 001BH LJMP TIME1START:MOV TMOD,#10H MOV IE,#88HMAIN: MOV 40H,#00HNEXT: MOV A,40H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR CJNE A,#00H,PLAY LJMP STOPPLAY: MOV R1,A ANL A,#0FH MOV R2,A MOV A,R1 ANL A,#0F0H CJNE A,#00H,MUSIC CLR TR1 LJMP DELMUSIC:SW

19、AP A DEC A MOV 22H,A ADD A,22H MOV R3,A MOV DPTR,#TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV TH1,A MOV 21H,A MOV A,R3 INC A MOVC A,A+DPTR MOV TL1,A MOV 20H,A SETB TR1DEL: LCALL DELAY INC 40H LJMP NEXTSTOP: CLR TR1 LJMP MAINTIME1:PUSH ACC PUSH PSW CPL P1.7 MOV TL1,20H MOV TH1,21H POP PSW POP ACC RETIDELAY:MOV R7,#02HD

20、ELA1:MOV R6,#125DELA2:MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R6,DELA2 DJNZ R7,DELA1 DJNZ R2,DELAY RETTABLE1:DW 63835,64021,64103,64260 DW 64400,64524,64580,64684,64777 DW 64820,64898,64968,65030,65058 DW 65110,65157,65178TABLE:DB 02H ;1=C 4/4 死了都要愛 DB 04H,94H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H DB 0B4H,8

21、4H,84H,92H,92H,94H,92H,02H DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H DB 04H,0C2H,0C2H,0D4H,0C2H,0D2H,0D8H,0D4H,0D2H,92H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H DB 84H,84H,92H,92H,94H,92H,02H DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,0E8H,0D8H DB 0C8H,0C8H,08H,08H,78H,28H,38H,34H,24H DB 24H,64H,64H,

22、24H,64H,72H,72H,78H,58H,54H DB 44H,38H,34H,14H,34H,84H,74H,74H,62H,62H,0D8H,78H,28H,38H,34H,24H DB 24H,64H,64H,24H,64H,72H,72H,72H,94H,92H,94H,0A4H,58H,58H,54H,44H DB 58H,58H,58H,58H,0A8H,0A8H,0A4H,0B4H,0A4H,84H,0A4H,94H,98H,98H,08H DB 84H,82H,82H,82H,82H,94H,0A2H,94H,92H,82H,74H,72H DB 74H,72H,72H,

23、72H,72H,92H,91H,91H,94H,54H,74H,94H ;* DB 0A8H,0A4H,0A2H,0B2H,0C4H,0B4H,0A4H,0A4H,0A4H,92H DB 92H,98H,82H,72H,78H,04H,0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H DB 04H,0C4H,0D4H,0C4H,0C8H,04H,94H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H DB 84H,84H,92H,92H,94H,92H,02 DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,

24、0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H DB 04H,0C2H,0C2H,0D4H,0D8H,0D4H,0D2H,92H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H DB 84H,84H,92H,92H,94H,92H,02 DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H DB 0A4H,04H,0C2H,0C2H,0D4H,0D8H,0D4H,0D2H,92H ;* DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B3H,0C4H,0E8H,0D8H DB 0C8H,0C8H,0C8H,08H ;