單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計及制作技術(shù)報告

1、-. z中國礦業(yè)大學(xué)*海學(xué)院單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與制作技術(shù)報告姓 名：學(xué) 號：班 級： 電氣11 題 目： 音樂播放器設(shè)計與制作 任課教師：2021 年 12月單片機(jī)設(shè)計與制作任務(wù)書班級*學(xué)生任務(wù)下達(dá)日期：2021年 12 月 10 日設(shè)計日期：2021 年 12 月 16 日 至 2021 年 12 月 26 日設(shè)計題目：音樂播放器設(shè)計與制作設(shè)計主要容和完成功能：使用51單片機(jī)設(shè)計一款音樂播放器，并能通過編碼程序，下載程序完成播放音樂的功能。教師簽字：摘 要 AT89S52單片機(jī)設(shè)計的一個音樂播放器通過單片機(jī)音樂播放器系統(tǒng)設(shè)計和研究，對于切實掌握單片機(jī)相關(guān)知識具有重要的理論和實際意義。這次課程設(shè)計

2、的音樂播放器是軟件和硬件的結(jié)合，不同音符表現(xiàn)形式就是不同頻率地聲音。通AT89S52過單片機(jī)產(chǎn)生不同的頻率的脈沖信號，通過放大電路，由蜂鳴器放出，就產(chǎn)生了美妙和諧優(yōu)美動聽的樂曲。根據(jù)節(jié)拍給出該音階持續(xù)的時間，最終實現(xiàn)播放簡單歌曲的功能。為人們生活的改善提供了可靠，方面，廉價的方法。 單片機(jī)AT89S52作為硬件核心控制部件，結(jié)合三極管作為放大器，數(shù)碼管構(gòu)成典型的顯示電路，按鍵作為輸入局部以及其他外圍設(shè)備組成的音樂播放系統(tǒng)。根據(jù)音樂演奏控制器所要實現(xiàn)的顯示與選曲及音樂產(chǎn)生功能原理，系統(tǒng)包括演奏揚(yáng)聲器、選曲、播放和顯示幾局部。其中，AGAIN按鍵具有開啟播放曲子和重復(fù)播放當(dāng)前曲子的功能，F(xiàn)ORM按

3、鍵具有播放前一曲的工能，NE*T按鍵具有播放后一曲的功能，RES鍵具有播放前一曲的功能。所設(shè)計音樂播放器可以播放多首音樂，曲目選擇可以由鍵盤控制，并通過顯示器使其顯示歌曲序號。設(shè)計的音樂演奏控制器是通過控制單片機(jī)部的定時器來產(chǎn)生不同頻率的方波，驅(qū)動喇叭發(fā)出不同音節(jié)的聲音，再利用延遲來控制發(fā)音時間的長短，即控制音調(diào)中的節(jié)拍。同時設(shè)置按鈕使所設(shè)計的程序能在三到四首歌曲之間進(jìn)展選曲，設(shè)計顯示器使其顯示歌曲序號。與傳統(tǒng)的機(jī)械式音樂盒相比更小巧，音質(zhì)更優(yōu)美且能演奏和弦音樂。電子式音樂盒動力來源是電池，制作工藝簡單，可進(jìn)展批量生產(chǎn)，所以價格廉價?；趩纹瑱C(jī)制作的電子式音樂盒，控制功能強(qiáng)大，可根據(jù)需要選歌，

4、使用方便。根據(jù)存儲容量的大小，可以盡可能多的存儲歌曲。另外，可以設(shè)計彩燈外觀效果，使音樂盒的功能更加豐富。目錄系統(tǒng)概述 單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成*一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。MCS-51單片機(jī)是美國INTEL公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS-48單片機(jī)相比，它的構(gòu)造更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來的根底上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MSC-51單片機(jī)作為代表進(jìn)展理論根底學(xué)

5、習(xí)。MCS-51系列單片機(jī)主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品。DP-51S單片機(jī)仿真實驗儀是由致遠(yuǎn)電子設(shè)計的DP系列單片機(jī)仿真實驗儀之一，是一種功能強(qiáng)大的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)、調(diào)試 。 本設(shè)計是以AT89S52芯片的電路為根底，外部加上放音設(shè)備，以此來實現(xiàn)音樂演奏控制器的硬件電路，通過軟件程序來控制單片機(jī)部的定時器使其演奏出優(yōu)美動聽的音樂。用戶可以按照自己的喜好選擇音樂并將其轉(zhuǎn)化成機(jī)器碼存入單片機(jī)的存儲器中。對于不同型號的單片機(jī)只需要相應(yīng)的改變一下地址即可。歌曲可以自己隨意的寫進(jìn)音樂盒中。2、硬件設(shè)計1AT89S52單片機(jī)簡介 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，

6、具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52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。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片晶振及時鐘電路。另外，AT89S52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，

7、CPU停頓工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停頓，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。2引腳VCC : 電源 GND: 地P0 口：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫1時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 具有部上拉電阻。在 flash 編程時，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有部上拉電阻的

8、8位雙向 I/O 口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫1時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流IIL。此外，P1.0 和 P1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入P1.0/T2和時器/計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入P1.1/T2E*，具體如下表所示。表1.1 AT89S52 P1口第二功能表腳號第二功能P1.0T2定時器/計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入，時鐘輸出P1.1T2E*定時器/計數(shù)器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制P1.5MOSI在系統(tǒng)編程用P1.6MISO在系統(tǒng)編程用P1.7SC

9、K在系統(tǒng)編程用P2 口：P2 口是一個具有部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫1時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流IIL在外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器例如執(zhí)行 MOV* DPTR時，P2 口送出高八位地址。P3 口：P3 口是一個具有部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫1時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因

10、，將輸出電流IIL。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能第二功能使用，如下表所示。表1.2 AT89S52 P3口第二功能表腳號第二功能P3.0R*D串行輸入P3.1T*D串行輸出P3.2INT0(外部中斷 0)P3.3INT0(外部中斷 0)P3.4T0定時器 0 外部輸入P3.5T1定時器 1 外部輸入P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊存放器 AU*R(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無

11、效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號ALE是外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳PROG也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。PSEN:外部程序存儲器選通信號PSEN是外部程序存儲器選通信號。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN 在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN 將不被激活。EA/VPP:外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H

12、 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令，EA 必須接 GND。為了執(zhí)行部程序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash 編程期間，EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。*TAL1:振蕩器反相放大器和部時鐘發(fā)生電路的輸入端。*TAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3、軟件設(shè)計1要生產(chǎn)音頻脈沖,只要算出*一音頻的周期(1/頻率),然后將此周期除以2,即為半周期的時間.利用定時器計時這個半周期時間,每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的I/O反相,然后重復(fù)計時此半周期時間再對I/O反相,就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖. 2利用8051的部定時器使用其工作在計數(shù)器模式MODE1下,改變計數(shù)值THO及TLO以產(chǎn)

13、生不同頻率的方法. 3例如頻率為523Hz,其周期T1/5231912us,因此只要令計數(shù)器計時956us/1us956,在每次計數(shù)956次時將I/O反相,就可得到中音DO(523Hz).計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下:NFi2Fr N:計算值;Fi:部計時一次為1us,故其頻率為1MHz; 4其計數(shù)值的求法如下:T65536-N65536-Fi2Fr例如:設(shè)K65536,F1000000Fi1MHz,求低音DO(261Hz)，中音DO(523Hz)，高音的DO(1046Hz)的計算值.T65536-N65536-Fi2Fr652Fr65536-500000/Fr低音DO的T65536-500

14、000/26263627中音DO的T65536-500000/52364580高音DO的T0=65536-500000/104765059 5C調(diào)各音符頻率與計數(shù)值T的對照表如表1所示.6每個音符使用1個字節(jié),字節(jié)的高4位代表音符的上下,低4位代表音符的節(jié)拍,表2為節(jié)拍與節(jié)拍碼的對照.如果1拍為0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要設(shè)定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間.假設(shè)1/4拍為1DELAY,則1拍應(yīng)為4DELAY,以此類推.所以只要求得1/4拍的DELAY時間,其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù),如表3為1/4和1/8節(jié)拍的時間設(shè)定。4、系統(tǒng)調(diào)試由于焊接工作已經(jīng)檢查，所以無需查看。通過KeiluVsion4編

15、譯與調(diào)試音樂程序，沒發(fā)現(xiàn)錯誤，檢查管序配對都能沒問題，接上電源后音樂沒能播放，后來，在同學(xué)的提醒之下，把P2.5接上短路帽。結(jié)果音樂就播出來了，順利的完成了實驗。5、完畢語通過本次實訓(xùn)，我學(xué)會了自主動手，對單片機(jī)的一系列知識，進(jìn)展了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，熟悉了一些簡單的程序，如：延時程序，并學(xué)習(xí)了一些新的東西，如隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生，按鍵的掃描，和去抖動等。在本次試驗中，學(xué)會了從程序的主體功能考慮要到達(dá)一個什么樣的要求，從而，將程序分成各個子程序，逐個寫出，分布細(xì)化，從而減少程序出錯機(jī)率，并且易于檢查各局部程序，根據(jù)任務(wù)功能，所要到達(dá)的要求，來進(jìn)展檢查，看到那個模塊所對應(yīng)的程序不對，就檢查那個模塊，提高了檢

16、查的效果效率，同時也，可以使程序條理清晰，不至于在發(fā)現(xiàn)程序出錯時，進(jìn)展改正錯誤的過程中，越改越錯，真正的錯誤改不了，把對的反而改錯了。為了提高程序可讀性，可以加注釋對程序的功能加以解釋說明，并且在各個子程序之間以空行來分隔。參考文獻(xiàn)1單片機(jī)原理及其接口技術(shù)第3版，胡漢才，清華大學(xué)2單片機(jī)原理及接口技術(shù),朝青,航空航天大學(xué),1998年3秀珍,單永磊,單片微型計算機(jī)原理及其應(yīng)用M,中國水利水電，4單片機(jī)原理及接口技術(shù)，全利，2021年第二版，高等教育5單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計，維城、家國，2006年5月第三版，清華大學(xué)7、附錄(1)系統(tǒng)硬件電路圖(2)源程序加注釋JMP START ORG

17、 000BH JMP TIM0 ORG 0030H START:MOV TMOD,*01H MOV IE,*82HSTART0:MOV 30H,*00H NE*T: MOV A,30H MOV DPTR,*TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R2,A JZ END0 ANL A,*0FH MOV R5,A MOV A,R2 SWAP A ANL A,*0FH JNZ SING CLR TR0 JMP D1 SING: DEC AMOV 22H,A RL A MOV DPTR,*TABLE1 MOVC A,A+DPTR MOV TH0,A MOV 21H,A MOV A,22H RL

18、 A INC A MOVC A,A+DPTR MOV TL0,A MOV 20H,A SETB TR0 D1: CALL DELAY INC 30H JMP NE*T END0: CLR TR0 JMP START0 TIM0: PUSH ACC PUSH PSW MOV TH0,21H MOV TL0,20H CPL P2.5 POP PSW POP ACC RETIDELAY: MOV R7,*02 D2: MOV R4,*187 D3: MOV R3,*248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY RETTABLE1: DW 64260,64400,64524,64580 DW 64684,64777,64820,64898DW 64968,65030,65058,65110 DW 65157,65178,65217TABLE: DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C