音乐播放器的设计—课程设计论文.doc
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1、音乐播放器的设计单片机课程设计报告项目名称 音乐播放器的设计 专业班级 通信111班 学生姓名 指导教师 2013年12月6日V摘 要本设计是一个基于AT89S52系列单片机的音乐播放器,依据单片机技术原理,通过硬件电路制作以及软件编译,设计制作出一个多功能多功能音乐播放器。该音乐播放器主要由按键电路、显示电路、复位电路、时钟电路以及蜂鸣器组成。使用四个按键控制音乐播放器,两个用来切换歌曲,即上一曲和下一曲;一个用作暂停,还有一个是复位键。本音乐播放器共有三首歌曲。播放歌曲时,按上一曲和下一曲数码管就会相应的显示出当前播放的歌曲,利用暂停来控制歌曲的播放/停止。本设计利用KEIL编程软件对音乐
2、播放器源程序进行编程并调试,配合PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试。本播放器具有电路简单,功能强大,易于拓展等特点。关键词:单片机;音乐播放器;蜂鸣器;数码管Abstract This design is a series based on AT89S52 SCM music player, based on single chip microcomputer technology principle, through the hardware circuits and software compilation, design to produce a multi-functional
3、multi-purpose music player. The music player is mainly composed of the key circuit, display circuit and reset circuit, clock circuit and a buzzer. Using four buttons control the music player, two used to switch songs, on the one and the next song; One used as a pause and a reset button. This music p
4、layer three songs. Play songs, according to one song and the next song digital tube will be corresponding shows the current playing song, using the pause to play/stop control songs. This design using the KEIL programming software for music player source program of programming and debugging, cooperat
5、e with the PROTEUS simulation software for hardware simulation debugging. This player has the circuit is simple, powerful, easy to expand, etc.Key words: single chip microcomputer; Music player; Buzzer.; Digital tube; 目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 单片机概述11.2 课题概述1第2章 设计目的、要求、仪器及芯片32.1 设计目的32.2 设计
6、要求32.3 设计使用的仪器32.4 单片机芯片介绍4第3章 硬件电路设计63.1 总体设计方案63.2 单元电路设计63.2.1 晶振电路63.2.2 复位电路73.2.3 发声电路73.2.4 显示电路73.3 总体电路8第4章 系统的软件设计94.1 音乐产生原理94.1.1 音调和节拍94.1.3 编码104.2 总体流程图114.3 键控子程序124.3.1 播放/暂停子程序124.3.2 曲目选择子程序134.4 程序的编译144.4.1 KEIL软件简介144.4.2 程序的编译15第5章 电路仿真调试165.1 仿真平台165.1.1 PROTEUS软件简介165.2 仿真测试
7、165.3 测试总结17总结18致谢19参考文献20项目创新及特色21附录1 程序清单22附录2 元器件清单26附录3 电路实物图27第1章 绪论1.1 单片机概述单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲,一块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,与MCS- 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
8、材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。 MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一,是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。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: (1)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、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压
9、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,各种分析仪)。(2)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机控制,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。(3)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,电梯智能化控制、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,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32
10、位,数不胜数,应有尽有,有与主流C51系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供了广阔的天地。1.2 课题概述MP3的作用是用来播放优美的音乐让人们处在轻松快乐的环境中。 随着便携式消费类音频设备, MP3 播放器已成为当代年轻人必不可少的一种东西。现当今,单片机的应用无处不在。利用单片机控制音乐播放也多不胜举,音乐芯片也相当之多,而利用单片机存储音乐,控制播放最为广泛。它有功能多、价格优、外部电路简单的特点,深受音乐爱好者及音乐芯片制造商的青睐。对于单片机产生音乐,关键是控制频率的输出。我们知道,不同的声音对应不同的频率,产生有规律的频率输出就可以得到响相应规律的
11、声音。音乐中,有8个基本音符:do、re、mi、fa、so、la、xi、do,8个不同的音符对应着不同的频率。只要我们找最与音符输出相应的频率,就可以产生美妙的音乐了。基于这个思想,我设计了款特殊的音乐播放器,本播放器可实现播放、暂停、复位等功能。为了体现乐曲播放过程中的动态效果,增加了1只LED,作随机闪烁以指示旋律的节奏。由于时间及条件限制,本设计实现了一种简单的音乐播放器,其核心器件采用AT89S52单片机,本播放器具有电路简单,功能强大,易于拓展等特点。在此基础上,可以添加按键,数码管显示屏等模块,实现切换歌曲,歌序显示等功能。第2章 设计目的、要求、仪器及芯片2.1 设计目的目前单片
12、机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,电子宠物等等,这些都离不开单片机。在音乐播放方面,利用单片机储存音乐,控制播放也越来越广泛。为了更好的掌握单片机的应用,用单片机设计一个音乐播放器。这样可以有效的将理论知识与实践相结合。2.2 设计要求设计一个音乐播放器,有四个按键:复位、播放/暂停、下一曲、上一曲;1位LED灯显示器,用来显示所选曲目,该显示器在音乐播放中关闭,一曲演奏结束时,或选曲时才显示曲目信息。2.3 设计使用的仪器制作过程中要使用的仪器如下表2-1所示
13、。表2-1 使用仪器型 号名 称数 量安泰信示波器1函数发生器件1数字万用表1UT39A稳压电源1烙铁1AVRVi mil1下载仿真器1焊锡丝1一字口1十字口1手动吸锡器1扁口钳1镊子12.4 单片机芯片介绍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。单片机引脚如图2-1所示。图2-1 AT89S52单片机引脚图 各引脚功能介绍如下:(1)VCC:供电电压 (2)GND:接地 (3)P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每个管脚可吸
14、收8TTL门电流。当P1口的管脚写“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FLASH编程时,P0口作为原码输入口,当FLASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部电位必须被拉高。(4)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,电位被内部上拉为高,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。(5)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
15、门电流,当P2口被写“1”时,其管脚电位被内部上拉电阻拉高,且作为输入。作为输入时,P2口的管脚电位被外部拉低,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,它利用内部上拉的优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。(5)P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入时,由于外部下拉为低电平,P3口将输
16、出电流(ILL),也是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口:P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INT0(外部中断0)P3.3 INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 WR (外部数据存储器写选通)P3.7 RD (外部数据存储器读选通)同时P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。(6)RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高平时间。(7)ALE / PROG :当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编
17、程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。(8)PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间,每个机器周期PSEN两次有效。但在访问内部部数据存储器时,这两次有效的PSEN信号将不出现。(9)EA/VPP:当EA保持低电平时
18、,访问外部ROM;注意加密方式1时,EA将内部锁定为RESET;当EA端保持高电平时,访问内部ROM。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。(10)XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。(11)XTAL2:来自反向振荡器的输出。第3章 硬件电路设计3.1 总体设计方案本系统以89S52单片机为控制核心,以按键开关作为控制元件,以蜂鸣器和以为共阴数码管作为执行器件,再结合12MHZ的晶振电路,共同构成音乐播放器系统。显示电路AT89S52单片机电源电路键控电路复位电路12MHZ晶振电路发声电路图3-1 系统硬件组成框图3.2 单元电路设计3.2.1
19、晶振电路晶振电路由两个30pF的电容和一个12Mhz的晶体振荡器组成。节点1与单片机的XTAL2相连接,节点2与单片机的XTAL1相连接。如图3-2所示。图3-2 晶振电路3.2.2 复位电路复位电路由复位键、22uF的电解电容C3、200的电阻R3、1000的电阻R4组成。节点3与单片机的RST相连接。如图3-3所示。图3-3 复位电路3.2.3 发声电路发声电路由蜂鸣器、5V的电源和一个200电阻组成。电阻R1一端接扬声器另一端接单片机的P1.7。如图3-4所示。图3-4 发声电路3.2.4 显示电路显示电路是一个1位共阴极LED数码管。 单片机的P0.0-P0.7分别与数码管的A、B、C
20、、D、E、F、G、DP相连接。单片机的P2.0与数码管片选段COM相连接。这样就可以通过控制P0口的高低电平进行控制数码管显示正在的播放歌曲数。共阴极数码管和共阳极数码管的引脚排列相同,主要区别就是公共极共阴极接的是低电平,共阳极接的是高电平数码管才可以正常显示。实际的一位共阴极数码管引脚图和内部结构图,如图3-5所示。图3-5 1位LED数码管引脚和内部结构图3.3 总体电路下图就是音乐播放器用protuse仿真软件完成的电路仿真总体图,如图3-6所示,P1口接的是一位共阴数码管,P3.2、P3.3、P3.4分别接一按键,分别控制上一曲、下一曲和暂停,P1.7接一蜂鸣器,构成发声电路。除此之
21、外,就是单片机最小系统部分。图3-6 总体电路图本播放器具有电路简单,功能强大,易于拓展等特点。在此基础上,可以添加按键,数码管显示屏等模块,实现切换歌曲,歌序显示等功能。第4章 系统的软件设计4.1 音乐产生原理音调的高低用音阶表示,不同的音阶对应不同的频率。因此,不同频率的方波就可以产生音阶,音阶与频率的关系见下表。由于频率的倒数是周期,因此可由单片机中的定时控制方波周期,当定时器计数溢出时产生中断。将与扬声器连接的P1.7取反后就可得到方波的周期,从而达到了控制频率,即音阶的目的。4.1.1 音调和节拍一般说来,单片机演奏音乐基本都是单音频率,它不包含相应幅度的谐波频率,也就是说不能像电
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