音乐播放器-单片机课程设计

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--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... ... ... ... .. ... ... ... (6)1.2 任务简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7第2章系统总体方案设计 (8)2.1 音乐的产生... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82.2 系统方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10第3章硬件设计 (11)3.1 89C51单片机 (12)3.2 I/O并行口直接驱动LED显示 (14)3.3 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 (18)4.1.软件设计 (18)4.2 设计方案. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . .19第5章系统调试与仿真 (20)5.1软件仿真阶段 (20)5.2系统的仿真调试阶段 (20)5.3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-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、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/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：曲调值延时时间调4/4 125ms调3/4 187ms调2/4 250ms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 Do 262 1.90 F894H 62628 低2 Re 294 1.70 F95CH 63835 低3 Mi 330 1.51 FA1AH 64021 低4 Fa 349 1.43 FA6AH 64103 低5 So 392 1.28 FB00H 64260 低6 La 440 1.14 FB8CH 64400 低7 Si 494 1.01 FC0EH 64524 中1 Do 523 0.95 FC4AH 64580 中2 Re 587 0.85 FCAEH 64684 中3 Mi 659 0.76 FD08H 64777 中4 Fa 698 0.72 FD30H 64820 中5 So 784 0.64 FD80H 64896 中6 La 880 0.57 FDC6H 64966 中7 Si 988 0.51 FE02H 65030 高1 Do 1046 0.47 FE2AH 65058 高2 Re 1175 0.42 FE5CH 65110 高3 Mi 1318 0.38 FE84H 65157 高4 Fa 1397 0.36 FE98H 65178高5 So1568 0.32 FEC0H 65217 高6 La1760 0.28 FEE8H 65252 高7 Si 1967 0.25FF06H 65283图2-1 2.2 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K1、 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为手动上电源电路 6MHZ 晶振电路89C51单片机 显示电路 键控电路复位电路蜂鸣电路一曲调试键。

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。