音樂播放器的設(shè)計(jì)及制作上傳版

1、西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：音樂播放器的設(shè)計(jì)及制作 系 別： 光電信息系 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器班 級(jí)： B120103 學(xué) 生： 顧競(jìng)波 學(xué) 號(hào)： B12010307 指導(dǎo)教師： 鞏蕾 2016年5月音樂播放器的設(shè)計(jì)及制作摘 要 據(jù)統(tǒng)計(jì)音樂播放器現(xiàn)在的使用非常廣泛，例如：常見的家用電器、兒童玩具和一些大型的儀器儀表中。掌握基于單片機(jī)的語音存儲(chǔ)、編碼、解碼及播放對(duì)提高學(xué)生的電子類產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力有很大的幫助。本課題使用的存儲(chǔ)技術(shù)使用語音芯片存儲(chǔ)，在單片機(jī)的操作下可以實(shí)現(xiàn)許多功能，例如：語音播放、語音循環(huán)等一系列內(nèi)容。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一款自動(dòng)音樂播放器，它的組件設(shè)

2、計(jì)是基于89 C51單片機(jī)。在當(dāng)今社會(huì)伴隨著IT行業(yè)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)慢慢融入到人們的生活之中。隨著生活節(jié)奏的加快，人們的生活壓力也隨之增大，壓力主要來源有很多，例如：工作、學(xué)習(xí)等。因此，大多數(shù)人們更樂于用音樂來緩解這種壓力。這種趨勢(shì)已經(jīng)蔓延到全國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域，例如：課堂上的音樂鈴聲、廣場(chǎng)上的時(shí)鐘等都開始用音樂作為鈴聲。該裝置不僅提供了方便，人們的日常生活的時(shí)間還有生活的快節(jié)奏所帶來的歡樂。綜上所述，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)與人們的生活息息相關(guān)。本文是MCS中的應(yīng)用-51單片機(jī)原理及音樂播放器的硬件電路設(shè)計(jì)控制理論，并用C語言程序規(guī)劃。用程序來控制單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器，以產(chǎn)生不同的頻率的方波驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出音

3、樂的不同的音調(diào)，使用延遲來控制發(fā)音的長(zhǎng)度。把樂譜轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的定時(shí)常數(shù)就可以從發(fā)音設(shè)備中演奏出悅耳動(dòng)聽的音樂。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；音樂播放器；C語言Music Box Player Based on MicrocontrollerAbstractAccording to statistics,nowadays, the music player is used very widely , such as: common household appliances, children's toys and some large-scale instrumentation. Bying Maste

4、ring voice storage, encoding, decoding and playback of microcontroller based electronic products to improve students' ability to design a great help. Storage technology using voice chip used to store this subject, under the operation of the microcontroller can realize many functions, such as: vo

5、ice playback, voice cycle range of content.The purpose of this graduation design is to design an automatic music player, it is 89 component design based on C51 MCU. In today's society with the rapid development of IT industry, science and technology gradually into people's lives. With the ac

6、celerating pace of life, people's life pressure is increasing, there are a lot of pressure, the main for example: the source of work, study and so on. Therefore, most people prefer to use music to relieve the pressure. This trend has spread to all areas of the country, for example: class music r

7、ingtones, the square of the clock began to use music as a ringtone. The device not only provides a convenient, fast rhythm of people's daily life time and life brought joy. In summary, this graduation design and people's life is closely linked.This paper is the hardware circuit design of the

8、 application of MCS 51 single chip computer principle and music player control theory, and using C language programming. Program to control the MCU internal timer, to produce different frequency square wave drive buzzer music different tones, using the delay to control the pronunciation length. The

9、musical score into the corresponding time constants can be played from the sound equipment out of melodious music.Keyword: Single-chip processor; Music player; C programming language目 錄1 緒論11.1 題目背景及研究意義11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.3 研究的主要內(nèi)容32 方案論證42.1 設(shè)計(jì)要求42.2 主控器部分設(shè)計(jì)方案42.2.1 方案一42.2.2 方案二52.3 音樂芯片部分設(shè)計(jì)方案62.3.1 方

10、案一62.3.2 方案二62.4 液晶顯示部分設(shè)計(jì)方案72.5 功放部分設(shè)計(jì)方案82.6 系統(tǒng)方案92.7 本章小結(jié)103 硬件電路設(shè)計(jì)123.1 STC89C51的概況123.2 MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理133.2.1 8051單片機(jī)的組成133.2.2 8051單片機(jī)的40個(gè)引腳的功能133.3 8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器143.3.1 8051單片機(jī)的片內(nèi)的256B RAM143.3.2 片外64KB的RAM與片內(nèi)4KB的ROM173.4 時(shí)鐘電路173.5 復(fù)位電路183.6 本章小結(jié)194 軟件電路204.1 指令系統(tǒng)204.2 數(shù)據(jù)傳送類指令204.3 中斷系統(tǒng)及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器21

11、4.3.1 單片機(jī)8051的中斷系統(tǒng)214.3.2 5個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)214.4 程序流程圖224.5 總程序244.6 本章小結(jié)245 系統(tǒng)調(diào)試255.1 系統(tǒng)調(diào)試255.2 軟件調(diào)試255.3 本章小結(jié)266 展望與總結(jié)27VI1 緒論1 緒論1.1 題目背景及研究意義隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人類的聯(lián)系信息也越來越大和越來越復(fù)雜。在大量信息面前，人們已經(jīng)能夠利用計(jì)算機(jī)來處理工具，如有效和準(zhǔn)確的方法，但要想將處理完的信息及時(shí)，清晰地傳遞給別人，還需要通過更加卓越的顯示技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。單片計(jì)算機(jī)技術(shù)和液晶顯示器（LCD）的技術(shù)，朝著智能可視化的信息傳輸通信迅猛發(fā)展1。語音和音樂播放儀器儀表

12、，家用電器，并廣泛應(yīng)用于各種玩具。掌握基于單片機(jī)，編碼，解碼和播放，以提高學(xué)生的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的發(fā)音有很大的幫助。本課題是使用語音芯片來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)播放語音片段的，在單片機(jī)的控制下來展現(xiàn)語音播放、音量控制，循環(huán)等。單片機(jī)發(fā)展?fàn)顩r出現(xiàn)及大趨勢(shì) <1>可靠性和應(yīng)用性水平的提高和互聯(lián)網(wǎng)連接可以說是一種比較明顯的走向趨勢(shì)。 <2>所集成的部件越來越多，單片機(jī)的含義是在于單片集成電路，而不是在它的功能上；但從功能上講它可以說是萬用機(jī)。由于其內(nèi)部的對(duì)整合各種應(yīng)用電路。 <3>低功耗和模擬電路結(jié)合越來越多2。單片機(jī)的到來很大程度上改變了我們的生活，現(xiàn)在可以看到在我們生活的各

13、種領(lǐng)域，從互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊以及各類數(shù)據(jù)的傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制以及各種數(shù)據(jù)的處理，更加普遍的是在我們?nèi)粘Ｉ钪幸部梢噪S處可見的各種智能 IC 卡、電子寵物等，這些都是在單片機(jī)基礎(chǔ)上誕生的，單片機(jī)是未來很好的發(fā)展道路6。本課題就是采用了單片機(jī)來制作音樂盒，它的成本低、簡(jiǎn)單、方便、音質(zhì)效果好。很值得我們使用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)步，單片機(jī)也將隨之進(jìn)化。一個(gè)很小的音樂盒就可以給人們帶來很美好的環(huán)境，而正是在這個(gè)前提下本文中音樂盒的設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的電子音樂盒，體積小，重量輕，可以播放和音樂的核心部件。功能多，使用方便，并且有一定的價(jià)值3。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)外

14、研究表明這種音樂播放器是很受歡迎的。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)研究公司朱庇特Media Metrix的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，采用基于單片機(jī)（離線播放器或播放器）音樂播放器是家庭用戶4.17億浪涌從2011年2011年1，2012年。在使用這個(gè)音樂33西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）播放行業(yè)用戶的工作也從同期較上年同期上升34.9%，從2011年1月的11600萬增漲到2012年的15700萬。基于它的成本較低、音質(zhì)效果好，單片機(jī)音樂播放器的設(shè)計(jì)，值得大家的信賴。和諸如負(fù)載音樂播放器的播放器深入字段。單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)和它的制作工藝上面。在這幾點(diǎn)上更加明白的解釋了數(shù)

15、字單片機(jī)的應(yīng)用水準(zhǔn)。在當(dāng)下看來，每家每戶甚至個(gè)人對(duì)單片機(jī)的需求已經(jīng)越來越占據(jù)主導(dǎo)地位。當(dāng)然對(duì)單片機(jī)的要求也就隨之水漲船高。在單片機(jī)的實(shí)用中，它是不是能夠勝任人們對(duì)它的期望。人們的要求越來越高也就要更加一步的來擴(kuò)展它的應(yīng)用領(lǐng)域和使用范圍，單片機(jī)自身的升華是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的一個(gè)非常好的方法。還有各個(gè)制造它們的廠家也都在改善可以提升單片機(jī)性能的新技術(shù)，比如：EFT技術(shù)低噪聲布線技術(shù)還有驅(qū)動(dòng)技術(shù)。還有單片機(jī)在目前的發(fā)展趨勢(shì)下還展現(xiàn)出了它的可靠性以及自身性能越來越完善。它與互聯(lián)網(wǎng)連接后，所集成的部件更多了，功耗更低了，與模擬電路可以結(jié)合起來，這些都是以后發(fā)展的趨勢(shì)。單片機(jī)的發(fā)展并不是很早，它是伴隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)

16、的發(fā)展才興起的一項(xiàng)技術(shù)。大約是在1971年才產(chǎn)生了單片機(jī)，最早出現(xiàn)的單片機(jī)大約是4位或8位的。當(dāng)時(shí)的使用應(yīng)該是十分的簡(jiǎn)單，在我們的學(xué)習(xí)過程中mcs51單片機(jī)是我們最熟悉的一種。伴隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)行業(yè)也在迅速的發(fā)展，它的發(fā)展和計(jì)算機(jī)一樣快，因?yàn)樗切⌒偷挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)。在現(xiàn)代的生活中，單片機(jī)的已慢慢演變?yōu)?6位或32位的系統(tǒng)了。由于它的應(yīng)用變得十分的廣泛，所以以前的系統(tǒng)滿足不了一些領(lǐng)域的使用了，所以這也是單片機(jī)更新特別快的原因。單片機(jī)是計(jì)算機(jī)行業(yè)的一個(gè)重要的組成部分，就目前的社會(huì)發(fā)展來說，單片機(jī)在人類生活中扮演著十分重要的角色。單片機(jī)的種類有很多種本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要采用的是家電型，下面就介紹一下

17、家電型的主要特點(diǎn)。通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。音樂盒的發(fā)展是從很早的時(shí)候開始的，當(dāng)時(shí)應(yīng)該采用的是機(jī)械的裝置設(shè)計(jì)的音樂盒，在文藝復(fù)興那個(gè)時(shí)候，教會(huì)為了可以讓教會(huì)塔報(bào)時(shí)，而是把機(jī)械裝置裝在了鐘表上面，被稱為“可發(fā)出聲音的組鐘”。因此音樂盒有300多年的發(fā)展歷史，它也見證了人類的發(fā)展歷史。在我們的生活中常見的是機(jī)械音樂盒，它的工作原理是 通過齒輪帶動(dòng)一個(gè)帶有鐵釘?shù)蔫F桶轉(zhuǎn)動(dòng),鐵桶上的鐵釘撞擊鐵片制成的琴鍵，從而發(fā)出聲音。但是，這樣就有很多的缺點(diǎn)就是首先它的體積一定特別的大，比較笨重，而且對(duì)工作環(huán)境有很高的要求。造價(jià)也會(huì)比較貴，不容易攜帶和保存，時(shí)間如果特別長(zhǎng)的話還會(huì)導(dǎo)致

18、發(fā)音跑調(diào)的現(xiàn)象。還有一類就是電子音樂盒，他是將音樂盒與計(jì)算機(jī)行業(yè)相結(jié)合的一種新的音樂播放形式。1.3 研究的主要內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是將單片機(jī)與音樂盒相結(jié)合。用單片機(jī)的在控制整個(gè)音樂盒的運(yùn)行過程。但是當(dāng)音樂盒與單片機(jī)相結(jié)合后它的優(yōu)點(diǎn)就會(huì)變得特別的多，首先是演奏的音質(zhì)將會(huì)變得更加的優(yōu)美，其次是可以用電池來提供電源制作過程變得十分的簡(jiǎn)單?？梢赃M(jìn)行大批量的生產(chǎn)，價(jià)格便宜適合大眾消費(fèi)。從生活中可以看出單片機(jī)在人類的生活中的應(yīng)用十分的廣泛，主要包括，智能家電，儀器儀表，醫(yī)療設(shè)備等。而單片機(jī)在音樂盒中的應(yīng)用也是十分的廣泛，由于大家也特別對(duì)音樂有獨(dú)特的情感，這樣導(dǎo)致了音樂盒更加的流行?，F(xiàn)代生活中壓力充斥著

19、各個(gè)方面，很多人更樂于用音樂來放松自己，所以說本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的使用價(jià)值。音樂盒與單片機(jī)的結(jié)合是一種非常實(shí)用的技術(shù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體工作先根據(jù)老師所給的任務(wù)書確定自己的研究?jī)?nèi)容，然后，去查找資料，明確自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)，選定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)的類型。用以前學(xué)過的c語言的只是進(jìn)行編寫程序。主要分一下五部分來具體詳細(xì)介紹：第一章緒論總體的介紹本次設(shè)計(jì)的背景，以及技術(shù)指標(biāo)；第二章將從硬件部分的選取開始，分別陳述了單片機(jī)、音樂芯片、LCD、功放的選取，以及硬件電路的整體設(shè)計(jì)方案；從硬件部分的設(shè)計(jì)第三章做介紹，主要包括單片機(jī)最小電路的設(shè)計(jì)，音樂芯片外圍電路設(shè)計(jì)，顯示電路設(shè)計(jì)中，功率放大電路的設(shè)計(jì)，控

20、制按鈕上的電路設(shè)計(jì);第四章講述了軟件部分的設(shè)計(jì)思路以及各部分程序的設(shè)計(jì)方法；第五章介紹了整體的軟件和硬件的分別調(diào)試和綜合調(diào)試。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（論文）2 方案論證2 方案論證2.1 設(shè)計(jì)要求（1） 編解碼的一些基本原理； （2） 畫出硬件原理圖，包括單片機(jī)、語音芯片和鍵盤；（3） 畫出軟件流程圖，采用單片機(jī)C語言或匯編語言進(jìn)行編程；定義可以根據(jù)鍵盤，當(dāng)一個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)，可以相應(yīng)地播放的歌曲。有一個(gè)停止按鈕來控制音樂播放;（4） 完成硬件與軟件綜合調(diào)試，來實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。2.2 主控器部分設(shè)計(jì)方案2.2.1 方案一方案一采用AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程自由度很大，可以

21、被編程來實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯控制的算法。而且體積小，簡(jiǎn)單的硬件實(shí)施，安裝方便。無論是U盤的讀寫操作，而且要控制SPI通信VS1003模塊。ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52單片機(jī)采用高性能靜態(tài)80C51的設(shè)計(jì)，先進(jìn)的制造工藝，具備非易失性的閃存程序存儲(chǔ)器。它是一種高性能的8位CMOS微處理器芯片功耗低，多數(shù)市場(chǎng)應(yīng)用6。主要性能特點(diǎn)有：l 8KB Flash ROM，可以擦寫超過1000次，保存的數(shù)據(jù)可達(dá)10年。l 256字節(jié)內(nèi)部RAM。 l 電源控制模式l 時(shí)鐘可停止和恢復(fù)；l 空閑西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）l 模式；l 掉電模式。 l 6個(gè)中斷源。l 4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。l 4個(gè)8位

22、I/O口。l 全雙工增強(qiáng)型UART。l 全靜態(tài)工作方式：024MHz。2.2.2 方案二方案二使用宏晶科技推出的新一代高速，低功耗，抗干擾性強(qiáng)的STC12C5A60S28單片機(jī)。 STC12C5A60S2單片機(jī)是，SCM（的單片機(jī)）12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇。 主要性能特點(diǎn)有：l 復(fù)位后主要為I / O口（32）：P1 / P2，P3且是準(zhǔn)雙向口，P0口是開漏輸出型的，作為總線擴(kuò)展，不用在加上拉電阻，但要作為I/O口用的時(shí)候，還需加上拉電阻。 l ISP/ IAP，不用特殊的編程器，也不需要專用的模擬器，可以直接通過串行端口（的RxD/ P3.0，TxD/ P3.1）下載用

23、戶的應(yīng)用 程序;l 具有看門狗功能; l 有3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。就是所謂的定時(shí)器 T0、T1、T2;l 空閑模式：功耗為2mA典型功耗； l 正常工作模式：功耗為4mA7mA 典型功耗；STC12C5A60S2和AT89C52外形對(duì)比，如圖2.1所示：圖2.1 STC12C5A60S2和AT89C52外形對(duì)比由于需要大量的數(shù)據(jù)讀寫U盤高速緩存和一個(gè)很大的空間，速度快。而AT89C51讀寫速度慢，內(nèi)部程序FLASH空間只有8K，且RAM只有256Bit。STC12C5A60S2內(nèi)部有60K的程序FLASH空間和1280Bit的RAM,能滿足本次設(shè)計(jì)的要求。靈敏度較高，體積足夠小等特點(diǎn)，所以

24、我采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為本課題的單片機(jī)。2.3 音樂芯片部分設(shè)計(jì)方案2.3.1 方案一方案WT588D語音芯片，具有供應(yīng)鏈管理，用途廣泛，適用范圍廣的性能。是聲音WT588D系列MCU的專業(yè)知識(shí)，在小缺陷過去的語音芯片的應(yīng)用中可以進(jìn)行彌補(bǔ)，一個(gè)串口控制模式的線，三線串行控制模式，三線串口控制I / O口擴(kuò)展輸出模式，使應(yīng)用人員可以把產(chǎn)品在一個(gè)幾乎可以想像的地方8。靜音控制的長(zhǎng)度沒有絲毫的差錯(cuò)?？梢钥刂普Z音地址勢(shì)能約220。每個(gè)地址位可以裝載組合的聲音為128段的聲音。主要性能特點(diǎn)有：l 內(nèi)嵌DSP高速音頻處理器，進(jìn)行處理時(shí)速度很快；l PWM輸出可直接推動(dòng)0.5W/8揚(yáng)聲器；l

25、 支持DAC輸出方式和PWM輸出方式；l 支持加載WAV音頻格式；l USB下載方式，支持在線下載/脫機(jī)下載；2.3.2 方案二芬蘭公司VLSI VS1003案例2語音解碼芯片，是DSP核心解碼器解碼效果比較好的9。VS1003是一個(gè)單片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼器，它包括一個(gè)高性能，低功耗DSP處理器內(nèi)核VS_DSP4獨(dú)立學(xué)識(shí)產(chǎn)權(quán)，可提供5 KB指令RAM和0.5 KB的數(shù)據(jù)RAM；串行數(shù)據(jù)接口，四個(gè)通用I/O口，1個(gè)UART和ADC和DAC的高品質(zhì)立體聲可變采樣率的控制。它可以作為從機(jī)的系統(tǒng)。主要性能特點(diǎn)有：線路輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行IMAADPCM編碼支持MP3和WAV

26、流高低音控制單時(shí)鐘操作12-13MHz內(nèi)部PLL鎖相環(huán)時(shí)鐘倍頻器低功耗內(nèi)部有能驅(qū)動(dòng)30歐負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器模擬，數(shù)字，I/O 單獨(dú)供電串行的控制數(shù)據(jù)接口可被用作微處理器的從機(jī)供調(diào)試用途的UART接口 WT588D和VS1003外觀圖，如圖2.2所示：圖2.2 WT588D和VS1003外形對(duì)比VS1003語音芯片可以支持MP3、WMA、WAV、P - MIIDI格式的文件流解碼，擁有內(nèi)置的立體聲，輸出頻道也是內(nèi)置的。相對(duì)于WT588D功能更強(qiáng)大，更重要的是能支持大容量FLASH文件存儲(chǔ)器，所以選擇VS1003作為此次設(shè)計(jì)的語音芯片。2.4 液晶顯示部分設(shè)計(jì)方案選擇LCD12864

27、液晶顯示部分，主要是因?yàn)長(zhǎng)CD12864可以分為兩種，一種是帶字庫，一種是不帶字庫，因?yàn)轱@示漢字時(shí)能保證設(shè)置為自己喜歡的字體，以及液晶字符。能顯示GB2312宋體，也可以顯示其他自己喜歡的字體，但不移動(dòng)到采取液晶本身的，而是在圖像的形式顯示（1011）。由液晶顯示器（LCD），以及該模塊方案中相同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，而不管硬件電路結(jié)構(gòu)的比較是更簡(jiǎn)潔或顯示了很多，并且該模塊的價(jià)格進(jìn)行比較用相同的位圖圖形液晶顯示模塊略低。 主要功能如下:l 顯示分辨率:128×64點(diǎn)l 內(nèi)置128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符l 2MHZ時(shí)鐘頻率 l 顯示方式：STN、半透、正顯l 通訊方式：串行

28、、并口可選l 內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路l 無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)根據(jù)歌曲的信息需要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)的ASCII字符到LCD顯示器。還可以使用的方式數(shù)組，編譯器會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的代碼。實(shí)物如圖2.3所示：圖2.3 LCD128642.5 功放部分設(shè)計(jì)方案選擇PAM8403功放，D級(jí)的結(jié)構(gòu)，PAM8403可以在84以上得到3-功率W效率，PAM公司EMI調(diào)制方法的獨(dú)家專利保護(hù)能夠約略傳統(tǒng)的D類放大器輸出的低通濾波器的空間，從而節(jié)約了系統(tǒng)的資金和PCB可以說是便攜式操縱的理想選取。主要新能如下：l 非濾波類放大器，低靜態(tài)電流和低干擾l 在4負(fù)載和5V電源條件下，供給3W輸出功率l 高達(dá)90%效率l

29、低THD，低噪聲l 熱保護(hù)l 極少外部元器件，節(jié)約空間成本l 無鉛包裝在筆記本電腦，便攜音箱，便攜式DVD播放機(jī)，液晶電視，游戲機(jī)，免提電話等廣泛使用等。且自帶調(diào)節(jié)音量裝置。實(shí)物如圖2.4所示。圖2.4 PAM84032.6 系統(tǒng)方案STC12C5A60S2音樂播放體系由單片機(jī)控制和命令鍵的中心調(diào)用從表里圍FLASH存儲(chǔ)器中讀取音樂芯片VS1003音樂數(shù)據(jù)，并通過音樂芯片VS1003內(nèi)部解碼、編碼，傳輸?shù)絇AM8403，,外加揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。具體電路以STC12C5A60S2為主控制器，采用利用4個(gè)按鈕鍵盤來實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂播放的控制，其中A、B、C分別為功能鍵上一曲、暫停/播放以及下一曲。方案框架

30、圖如圖2.5所示：STC12C5A60S2鍵盤輸入Flash儲(chǔ)存語音芯片揚(yáng)聲器圖2.5 方案框架圖2.7 本章小結(jié)主要圍繞總體方案設(shè)計(jì)，這章主要闡述了框圖這個(gè)話題和硬件電路設(shè)計(jì)，器件選型和論證，詳細(xì)介紹了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的具體方案和設(shè)備選型，明確了方向。主要從以下幾個(gè)方面來介紹一下：1. 主控器部分設(shè)計(jì)方案。總共我設(shè)計(jì)了兩個(gè)方案。方案一采用AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程自由度很大，可以被編程來實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯控制的算法。而且體積小，簡(jiǎn)單的硬件實(shí)施，安裝方便。無論是U盤的讀寫操作，而且要控制SPI通信VS1003模塊。方案二使用宏晶科技推出的新一代高速，低功耗，抗干擾性強(qiáng)的STC12C5A60S

31、28單片機(jī)。 STC12C5A60S2單片機(jī)是，SCM（的單片機(jī)）12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇。 主要性能特點(diǎn)有：復(fù)位后主要為I / O口（32）：P1 / P2，P3且是準(zhǔn)雙向口，P0口是開漏輸出型的，作為總線擴(kuò)展，不用在加上拉電阻，但要作為I/O口用的時(shí)候，還需加上拉電阻。 ISP/ IAP，不用特殊的編程器，也不需要專用的模擬器，可以直接通過串行端口（的RxD/ P3.0，TxD/ P3.1）下載用戶的應(yīng)用 程序;具有看門狗功能; 有3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。就是所謂的定時(shí)器 T0、T1、T2;空閑模式：功耗為2mA典型功耗； 正常工作模式：功耗為4mA7mA 典型功耗

32、。2. 音樂芯片部分的設(shè)計(jì)，我同樣設(shè)計(jì)了兩套方案方案WT588D語音芯片，具有供應(yīng)鏈管理，用途廣泛，適用范圍廣的性能。是聲音WT588D系列MCU的專業(yè)知識(shí)，在小缺陷過去的語音芯片的應(yīng)用中可以進(jìn)行彌補(bǔ)，一個(gè)串口控制模式的線，三線串行控制模式，三線串口控制I / O口擴(kuò)展輸出模式，使應(yīng)用人員可以把產(chǎn)品在一個(gè)幾乎可以想像的地方。靜音控制的長(zhǎng)度沒有絲毫的差錯(cuò)?？梢钥刂普Z音地址勢(shì)能約220。每個(gè)地址位可以裝載組合的聲音為128段的聲音。芬蘭公司VLSI VS1003案例2語音解碼芯片，是DSP核心解碼器解碼效果比較好的。3. 還有液晶顯示部分設(shè)計(jì)方案，選擇LCD12864液晶顯示部分，主要是因?yàn)長(zhǎng)CD

33、12864可以分為兩種，一種是帶字庫，一種是不帶字庫，因?yàn)轱@示漢字時(shí)能保證設(shè)置為自己喜歡的字體，以及液晶字符。能顯示GB2312宋體，也可以顯示其他自己喜歡的字體，但不移動(dòng)到采取液晶本身的，而是在圖像的形式顯示。選擇PAM8403功放， D級(jí)的結(jié)構(gòu)，PAM8403可以在84以上得到3-功率W效率，PAM公司EMI調(diào)制方法的獨(dú)家專利保護(hù)能夠約略傳統(tǒng)的D類放大器輸出的低通濾波器的空間，從而節(jié)約了系統(tǒng)的資金和PCB可以說是便攜式操縱的理想選取。最后還有系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（論文）西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3

34、 硬件電路設(shè)計(jì)3 硬件電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)開始之前，對(duì)Altium Designer中原理圖及PCB圖的畫法及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行熟練掌握，初步具備畫原理圖及PCB圖的能力；STC89C52單片機(jī)開發(fā)環(huán)境的學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中,首先對(duì)STC89C52單片機(jī)引腳進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，熟悉各個(gè)引腳功能，了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器所分配的地址，及其指令系統(tǒng)和程序編程，再結(jié)合本課題進(jìn)行相關(guān)開發(fā)。3.1 STC89C51的概況STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備

35、的功能17。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM， MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RA

36、M內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）可選18。具體的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示： 圖3.13.2 MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理3.2.1 8051單片機(jī)的組成經(jīng)過我們?yōu)槠谝荒甑膶W(xué)習(xí)，單片機(jī)主要的組成包括：1個(gè)8位字長(zhǎng)的CPU、256B的ROM（Read Only Memory）和4KB的ROM（Random Access Memory）、4個(gè)8位I/O接口，即P0 P1P2P3、5個(gè)中斷源的中斷系統(tǒng)、2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、1個(gè)全雙I的串行接口，即UART、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路。

37、3.2.2 8051單片機(jī)的40個(gè)引腳的功能引腳如圖3.2所示。 圖3.2（1）2個(gè)電源引腳VCC(40):+5V電源輸入腳GND，VSS（20）：接地腳（2）2個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1(19):時(shí)鐘電路的輸入腳XTCL2（18）：時(shí)鐘電路的輸出腳（3）32條I/O線（腳）P0口（P0.0P0.7）（4）4條控制腳（線）ALE：Address Locked Enable地址鎖存允許腳，下降沿有效。下降的時(shí)候，8051單片機(jī)的CPU就將此時(shí)刻P0口的8位信息（一定為8位地址）鎖存在片外鎖存器芯片中（74LS373）。RST（9）：Reset復(fù)位腳，高電平有效。至少有2個(gè)機(jī)器周期的高電平8051單片機(jī)

38、才能被復(fù)位。：8051單片機(jī)的片內(nèi)ROM（=1，接+5V）或片外ROM（=0，接地）有效的選擇腳：8051單片機(jī)的CPU訪問外片ROM時(shí)的連續(xù)通信號(hào)3.3 8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器3.3.1 8051單片機(jī)的片內(nèi)的256B RAM如圖3.3所示： 圖3.3（1） 低128的RAM的使用情況低128字節(jié)地址為00H7FH高128字節(jié)地址為80HFFH低128位分為a、b、c三個(gè)區(qū)，分別為：a、工作寄存器區(qū)32B，地址為00H1FH，4組R0R7，如圖3.4所示。 圖3.4 表3.5組別RS1RS2R7R5R4R3R2R10組0007HR5R4R301H00H1組010FHR5R4R309H08H2

39、組1017HR5R4R311H10H3組111FHR5R4R319H18HR60，RS1兩個(gè)位用來選擇4組R0R7中的某一組，RS4、RS0在高128B的D0H（PSW）的D4D3位。b、位尋址區(qū)16B字節(jié)地址為20H2FH，該區(qū)即可作為16個(gè)字節(jié)單元進(jìn)行字節(jié)操作，又可以作為16×8=128個(gè)獨(dú)立的位單元進(jìn)行位操作（位尋址）則有128個(gè)獨(dú)立的位地址其位地址為00H7FH。 表3.6字節(jié)單元位地址20HD7D6D5D4D3D2D1D021H07H06H05H04H03H02H01H00H22H08H07H06H05H04H03H02H01H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79

40、H78H經(jīng)常很少將128，4位當(dāng)作位地址用16個(gè)字節(jié)母。C、通用RAM區(qū)（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）80B。字節(jié)地址，30H7FH.堆棧：是RAM區(qū)的一個(gè)集中連續(xù)的方向，包含了若干個(gè)存儲(chǔ)單元，用來存放，程序運(yùn)行過程中，所產(chǎn)生的重要數(shù)據(jù)或存放斷點(diǎn)地址（子程序運(yùn)行過程中），中斷服務(wù)程序運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的。堆棧指針：存放一個(gè)8位的棧頂?shù)刂?，系統(tǒng)主要用來存放，數(shù)儲(chǔ)或作為堆棧使用存放重要信息。（2） 高128B的RAM字節(jié)地址為80HFFH只用作21個(gè)SFR（speial functiom register）特殊功能寄存器，通用的寄存器A（E0H),B(F0H),SP(81H),PSW(D0H)，OPH(83H),D

41、PL(82H),P0(80H),P1(90H),P2(A0H),P3(B0H)。a、 A(E0H,ACC)8為累加器，用來存放數(shù)據(jù)，在加減乘除運(yùn)算中，用來存放操作數(shù)及結(jié)果；b、 B（F0H)B寄存器，作用通a；c、 SP（81H)stack pointer，堆棧指針存放堆棧區(qū)，棧頂單元的8位地址；d、 DPH（83H）DPL（82H）組成的16位數(shù)據(jù)指針DPTR。DPTR存放片外RAM（一般位D/A，A/D芯片等）某單元的16位地址；e、P0、P1、P2、P3存放P0口、P1口、P2口、P3口所輸入或輸出的8位數(shù)據(jù)內(nèi)容；f、PSW（D0H）程序狀態(tài)存儲(chǔ)器；RS1，RS0：用來選擇R0R7是哪一

42、組。F0：用戶標(biāo)志位。CY：簡(jiǎn)寫為C，也叫作疊加器，進(jìn)位標(biāo)志位，當(dāng)兩個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)相加或相減，若O7位向更高位有進(jìn)位或借位時(shí)C=1否則C=0。AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志，當(dāng)D3向D4有進(jìn)位或借位時(shí)AC=1。D：寄存標(biāo)志，當(dāng)遠(yuǎn)算的結(jié)果（A中的內(nèi)容）含偶數(shù)個(gè)“1”時(shí)P=0否則P=1，用在串行通信中進(jìn)行奇偶效驗(yàn)用。OV：overflaw。溢出標(biāo)志，當(dāng)兩個(gè)8位有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加減，若結(jié)果超過-128+127，結(jié)果溢出。進(jìn)行標(biāo)志CY與溢出標(biāo)志OV毫無關(guān)系。對(duì)于兩個(gè)無符號(hào)的加減運(yùn)算來說，進(jìn)程標(biāo)志與溢出標(biāo)志均為CY，此時(shí)進(jìn)位則溢出。此時(shí)OV的結(jié)果毫無意義；對(duì)于兩個(gè)有符號(hào)數(shù)的加減運(yùn)算，此時(shí)進(jìn)位標(biāo)志位CY，溢出標(biāo)志位O

43、V，二者毫無關(guān)系。3.3.2 片外64KB的RAM與片內(nèi)4KB的ROM由于8051單片機(jī)有16條AB，可以尋址0000HFFFFH其64KB的存儲(chǔ)空間，由DPTR存放片外RAM16位某單元的地址，用MOVX指令與片外RAM單元無讀寫數(shù)據(jù)，如圖3.7；片內(nèi)4KB的地址范圍0000H0FFFH片外64KB的地址范圍0000HFFFFH 圖3.7 3.4 時(shí)鐘電路 圖3.8 振蕩周期P：1P=1/12M秒=1/12MS狀態(tài)周期（時(shí)鐘）：1S=P1+P2=2P=1/6機(jī)器周期：8051單片機(jī)的CPU訪問一次有存儲(chǔ)單位，或訪問一次I/O接口所用的時(shí)間。機(jī)器周期=12P=6S=1指令周期：CPU執(zhí)行一條指

44、令所用的時(shí)間，一個(gè)指令周期分別為104個(gè)機(jī)器周期。3.5 復(fù)位電路 圖3.9Reset重啟主要有上電自動(dòng)重啟（復(fù)位）和故障重啟。而故障重啟又包括手動(dòng)按鍵復(fù)位和看門狗復(fù)位，所以他們都是RST（9）至少兩個(gè)機(jī)器的高電平。上電自動(dòng)復(fù)位：上電的一瞬間電平從0V5V持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期。手動(dòng)按鍵復(fù)位：按下SPOWER1后，電容C1右側(cè)電位因?yàn)榘粹o和地短接，瞬間變成低電為，系統(tǒng)被手動(dòng)復(fù)位。3.6 本章小結(jié)本章為本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，首先簡(jiǎn)單介紹了STC89C51的概況，它是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。隨后又說明了8051單片機(jī)的組成，它主要

45、包括了1個(gè)8位字長(zhǎng)的CPU、256B的ROM和4KB的ROM、4個(gè)8位I/O接口，即P0 P1P2P3、5個(gè)中斷源的中斷系統(tǒng)、2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、1個(gè)全雙I的串行接口。是本課題制作成品的基礎(chǔ)。4 軟件電路4 軟件電路4.1 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)主要包括匯編語言（與CPU硬件聯(lián)系緊密，CPU語言，沒有移植性）、C語言。用C語言，匯編語言寫的程序叫源程序/.ASM、/.C、/.JAVA，如圖3.8所示。 圖4.14.2 數(shù)據(jù)傳送類指令操作碼：MOV、MOVX、MOVC、POP。a、 MOV指令，片內(nèi)的256B的RAM單元之間的傳遞。設(shè)：（31H）=67H MOV A1，#31H；A=31H（6

46、7H）=2AH MOV R1，A；R1=31H MOV B，R1；B=31H能代符號(hào)的只有R0，R1 MOV A，R；A=67H（找到R1用R1所地址找到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)放入A中）。b、MOVXA（片內(nèi)RAM的EOH）與片外RAM之間的傳送指令MOVX A，DDTR；讀MOVX DPTR,A；寫c、MOVC：從ROM的某個(gè)單元讀數(shù)據(jù)存入A中（查表指令）。 R1.7R1.4R1.0 n g f e d c b a(1)0 0 0 0 1 1 0 0(2)0 1 0 0 1 1 1 1MOVC A, A+DPTRDPTR中存放ROM中數(shù)據(jù)表格的首地址，A中存放要查單元距離表格首單元的西安工業(yè)大學(xué)北方信息工

47、程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）偏移量。4.3 中斷系統(tǒng)及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器4.3.1 單片機(jī)8051的中斷系統(tǒng)中斷、中斷源、中斷申請(qǐng)、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)程序、中斷返回、中斷優(yōu)先級(jí)、中斷嵌套。0中斷源（P3.2）0：外部中斷源0的請(qǐng)求輸入腳1中斷源（P3.3）1：外部中斷源1的請(qǐng)求輸入腳T0中斷源（P3.4）T0：16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0請(qǐng)求輸入腳T1中斷源（P3.5）T1：16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1請(qǐng)求輸入腳串口中斷源（P3.0）RXD，串行口接受中斷源請(qǐng)求腳串口中斷源（P3.1)TXD，串行口發(fā)送中斷源請(qǐng)求腳4.3.2 5個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí) （1）固定優(yōu)先級(jí)高低 0>T0>1>T1>

48、串口（2） 可調(diào)優(yōu)先級(jí)通過IP寄存器調(diào)整，21個(gè)SFR，通用10個(gè)，A、B、SP、DPH、DPG 21個(gè)SFR，通用10個(gè)，P0P3、POW 21個(gè)SFR，中斷IE、IP 2個(gè) 21個(gè)SFR，T/C、TH6、TL0、TG、TCW、TMOG（3） 中斷方面的幾個(gè)SFRa、IE中斷允許寄存器b、EA：總中斷允許位，當(dāng)EA=1時(shí)。單片機(jī)8051的CPU允許某個(gè)中斷源向CPU申請(qǐng)中斷； 當(dāng)EA=0時(shí)。CPU關(guān)閉（屏蔽）所有中斷源。D4IP（B8H）中斷優(yōu)先級(jí)，如圖3.9所示。D0/PSPT1PX1PT0PX0 圖4.2 PX0:0優(yōu)先級(jí)選擇位，PX0=1時(shí)，0為高優(yōu)先級(jí)，PX0=0時(shí)0為低優(yōu)先級(jí)。c、

49、TCON（88H）定時(shí)器控制寄存器，如圖3.10所示。TF1TR1TF0TRIE1IT1IE0IT0T1T010 圖4.3IT0：0中斷源向CPU申請(qǐng)中斷的觸發(fā)方式選擇位IT0=0時(shí)，0中斷源為電平觸發(fā)，低電平有效IT0=1時(shí)，0中斷源為邊沿觸發(fā)，下降沿有效。IE0：0中斷源向CPU申請(qǐng)中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志性。當(dāng)0引腳所接的中斷源向CPU申請(qǐng)中斷時(shí)IE0=1TF0：定時(shí)器/計(jì)時(shí)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位當(dāng)T0向CPU申請(qǐng)了溢出中斷請(qǐng)求的TF0=1。d、SCOW（98H），串行口控制寄存器。D7D2 D1 D2 串口ITRI串口中斷源 圖4.4RI：串口向CPU申請(qǐng)了接受中斷請(qǐng)求時(shí)RI=1IT：串口向CPU申請(qǐng)了發(fā)送中斷請(qǐng)求時(shí)TI=14.4 程序流程圖4.5 總程序其中總程序見附錄1（總程序）。4.6 本章小結(jié)單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，而程序是單片機(jī)的靈魂，是人與單片機(jī)進(jìn)行對(duì)話的語言，是將人類思想賦予電腦的橋梁。本章主要是在C語言匯編語言環(huán)境下介紹了單片機(jī)的軟件程序的寫法編寫VS1003的激活程序、主程序和子程序。指令系統(tǒng)主要包括匯編語言（與CPU硬件聯(lián)系緊密，CPU語言，沒有移植性）、C語言。數(shù)據(jù)傳送類指令操作碼：MOV、MOVX、MOVC、POP。M