基于51单片机的音乐播放器设计

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

引言 (1)

1系统主要功能 (2)

2设计原理 (2)

2.1STC89C51单片机的介绍 (2)

2.2音乐发生器设计流程及思路 (2)

2.3音频脉冲和音乐节拍的实现 (3)

2.4音频功放 (5)

3系统设计 (5)

3.1硬件电路设计 (5)

3.2软件设计 (6)

3.3系统仿真 (7)

结论 (8)

参考文献 (8)

基于51单片机的音乐播放器设计

学生姓名：张家义学号：20095044005

学院：物理电子工程学院专业：电子科学与技术

指导教师：仓玉萍职称：讲师

摘要：本音乐播放器是利用STC89C51单片机结合内部定时系统及数码管显示，设计一个简易的微电脑音乐盒。本文分析了基于51单片机的音乐播放器的硬件电路和软件的设计的具体过程，包括数据处理子程序的设计、显示子程序的设计，最后针对仿真过程遇到的现象进行了具体的分析与说明。

关键词：STC89C51；音乐播放；中断

51 Microcontroller-based Music Player Design

Abstract: The music player is the use of STC89C51 with combination of single-chip timing system and the digital display, design a simple microcomputer music box. This article analyses the music player based on 51 single chip computer hardware circuit and software specific to the design process, including the design of data processing programs and display , And at last, explaining the simulation process for analysis and description of the specific phenomenon encountered.

Key words: STC89C51 ; music player; interrupt

引言

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。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机[1]。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、压力等物理量的测量[2]。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）。目前单片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，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

利用单片机实现音乐播放有很多要点，例如外部电路简单，控制方便等，因而备受广大单片机爱好者的喜爱。通过音乐发声器的设计方案，掌握C语言的编程方法[3]。并熟练的运用89C51单片机定时器产生固定频率的方波信号，驱动喇叭发出旋律，按下按键可以演奏预先设置的歌曲旋律，最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己喜欢的歌曲来演奏，本设计采用简易音阶编码直觉式输入法方便设计音乐旋律。

1 系统主要功能

本课题主要任务是利用单片机等部件设计一个多功能音乐盒，实现音乐的播放。以及通过按键的控制实现曲目的选择，并能通过按键对播放进行控制，以实现音乐的播放和暂停。

本文分析了基于51单片机的音乐播放器的硬件电路和软件的设计，具体过程包括数据处理子程序的设计、显示子程序的设计，最后针对仿真过程遇到的现象进行了具体说明与分析[4]。

2 设计原理

2.1 STC89C51单片机的介绍

STC系列单片机是美国STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、A\D、PWM等模块[5]。该器件的基本功能与普通的51单片机完全兼容。

2.2 音乐发生器设计流程及思路

在进行设计前，首先要对音乐知识有基本的理解，其次要明白单片机产生音乐脉冲的原理，最后完成硬件原理图和相关程序的设计。

音作为一种物理现象，是由于物体振动而产生的，振动产生的声波作用于人耳，听觉系统将神经冲动传达给大脑，进而产生听觉。人耳能听到的声音频率大约在11~20000Hz，而音乐中使用的音一般在27~4100Hz。

乐音体系中各音级的名称叫做音名，被广泛采用的是C D E F G A B(do re mi fa so la si则多用于歌唱，称为唱名)。乐音体系中音高关系的最小尽量单位叫做半音，两个半音构成一个全音。乐音中有几十个高低不同的音，但是最基本的只有这七个音，其他高、低音的音名都是在这个基础上变化出来的。

在乐谱表上用来表示正在进行的音的长短的符号，叫做音符。不同的音符代表不同的长度。音符有一下几种：全音符、二分音符、四分音符、八分音符、十六分音符、三十二分音符、六十四分音符。

此外，还有一种附点音符，它就是指带附点的音符，所谓附点就是记载音符右边的小圆点，表示增加前面音符时值的一半。

音持续的长短即时值，一般用拍数表示，休止符表示暂停发音。音符与节拍数之间的对应关系如表1所示。

表1 音符与节拍数之间的对应关系表

一首音乐及时由许多不同的音符组成的，而每一个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以拍数对应的延时来构成不同的音乐。2.3 音频脉冲和音乐节拍的实现

音乐是由不同的音乐脉冲和音乐节拍配合产生的，因此设计之前，首先要对它们进行了解。

2.3.1 音频脉冲的产生

音乐的产生需要不同频率的音频脉冲，对于单片机而言，可以利用它的定时/计数器产生这样的方波频率信号。具体地说，只要知道某一音频的频率，求得它的周期，然后将次周期除以2，得到半周期的时间，利用定时/计数器计时这半个周期，计时到后就将输出脉冲的I/O反相。就可以在I/O端口上得到此脉冲。