【基于51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放器的設(shè)計(jì)8500字（論文）】

基于51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放器的設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u26726第1章緒論 1272781.1課題的來(lái)源及意義 1162661.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1301461.3課題研究的主要內(nèi)容 2202291.4課題研究手段 24915第2章系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 3280232.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 36902.2設(shè)計(jì)構(gòu)圖 334822.3器件選擇 320035第3章51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理 5221813.151單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 5310903.280C51單片機(jī)的微處理器 6155813.380c51的中斷系統(tǒng)及定時(shí)/計(jì)數(shù)器 74114第4章硬件電路設(shè)計(jì) 969794.1仿真電路圖 950424.2時(shí)鐘電路 989754.3復(fù)位電路 10304434.4按鍵電路 10291064.5音頻放大電路 11270644.6電源電路和指示燈電路 1110684第5章軟件程序設(shè)計(jì)及使用問(wèn)題 12161805.1單片機(jī)音樂(lè)播放器發(fā)聲概述 12321425.2利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0產(chǎn)生音符頻率 12316115.3程序流程圖 1425565.4Keil軟件及Protues軟件使用 14225175.5開發(fā)流程及使用 1420069第6章總結(jié)和非技術(shù)因素的考慮 152244第7章致謝 161424參考文獻(xiàn) 17第1章緒論1.1課題的來(lái)源及意義隨著社會(huì)文明的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的電子技術(shù)在現(xiàn)代各個(gè)學(xué)科和科學(xué)領(lǐng)域占據(jù)著不可或缺的核心地位。很多人喜歡聽音樂(lè)，對(duì)音樂(lè)的要求也越來(lái)越高?；趩纹瑱C(jī)的音樂(lè)播放器正是符合這一要求的。目前，放眼整個(gè)世界，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域有著重要使用，這種例子應(yīng)用在在音樂(lè)播放器有很多。同時(shí)也體現(xiàn)了單片機(jī)的廣泛使用。這樣的播放器有很多優(yōu)點(diǎn)：成本不高、便于攜帶、功能齊全、使用方便。所以很多喜歡聽音樂(lè)的人和廠家都喜歡單片機(jī)的播放器。本次課題正是以單片機(jī)為核心，結(jié)合一些外圍設(shè)備，用匯編語(yǔ)言編寫程序，控制音樂(lè)的播放。通過(guò)程序來(lái)轉(zhuǎn)換成聲音再發(fā)出音樂(lè)。這樣音樂(lè)就可以播放出來(lái)。在很多玩具廠商中，智能玩具有許多都在使用單片機(jī)這種播放器，由此可見，音樂(lè)播放器的市場(chǎng)前景很廣闊。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r音樂(lè)播放器在國(guó)外有很多方面的使用，有通過(guò)音樂(lè)運(yùn)動(dòng)療法來(lái)康復(fù)植物人的研究[1]，國(guó)外的音樂(lè)播放器現(xiàn)在主要是提升人們的生活質(zhì)量，陶冶人的情操。同時(shí)在音樂(lè)方面也有很多研究，技術(shù)的進(jìn)步會(huì)推動(dòng)著音樂(lè)播放器的發(fā)展。未來(lái)的高科技前沿音樂(lè)播放器肯定會(huì)有所一席之地的。調(diào)查表明，無(wú)論線上的播放器和線下的音樂(lè)播放器，現(xiàn)在使用音樂(lè)播放器的人從2013年1月的4.32億急劇增加到2014年的5.17億。在我們現(xiàn)實(shí)生活中，使用音樂(lè)播放器的用戶比去年同時(shí)期增長(zhǎng)了36.9%，從2013年1月的4.32億增加到2012年的5.17億。在國(guó)內(nèi)就有楊雪梅和張慧在信息通信期刊內(nèi)寫到了關(guān)于音樂(lè)播放器的設(shè)計(jì)[3]，是以AT89C51單片機(jī)作為核心，設(shè)計(jì)了音樂(lè)播放器，設(shè)計(jì)的原理是單片機(jī)內(nèi)部的中斷系統(tǒng)，通過(guò)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，控制外部相關(guān)硬件電路，產(chǎn)生一定的方波脈沖，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子音樂(lè)的播放，音色優(yōu)美，使用者還可以通過(guò)數(shù)碼管顯示器，可以看到所播放的音樂(lè)。邱燕設(shè)計(jì)了一款音樂(lè)播放器[4]，使用80551單片機(jī)作為核心，輸出口為P1口，P3口配上一定的按鍵和蜂鳴器制作而成，這個(gè)成品做起來(lái)簡(jiǎn)單，很容易調(diào)試，節(jié)拍提示清晰的特點(diǎn)。還有就是關(guān)于智能音樂(lè)播放器的設(shè)計(jì)，有陳卓設(shè)計(jì)出了以單片機(jī)80C51為核心的智能音樂(lè)播放器[5]，上面舉的例子都是非常成功的。所以播放器在國(guó)內(nèi)具有很大的發(fā)展空間。1.3課題研究的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款音樂(lè)播放器。通過(guò)電子元件和電路圖以及C語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)σ魳?lè)的播放。主要是以AT89C51芯片為核心，從軟件分析來(lái)說(shuō)，通過(guò)樂(lè)譜找出對(duì)應(yīng)的赫茲，然后利用內(nèi)部定時(shí)器中斷來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波，然后控制音調(diào)的變化，通過(guò)調(diào)用延遲函數(shù)來(lái)進(jìn)行節(jié)拍的控制；在硬件上，首先我們要知道一臺(tái)單片機(jī)在系統(tǒng)中工作需要三個(gè)基本的電路，在此基礎(chǔ)上需要讓單片機(jī)發(fā)聲還需要按鍵電路，發(fā)聲電路。按鍵電路主要就是三個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵控制播放暫停，另外兩個(gè)按鍵是下一首上一首類似于MP3，它的發(fā)聲電路是接了一個(gè)LM386的音頻功率放大器，進(jìn)行擴(kuò)音。通過(guò)Protues軟件進(jìn)行硬件電路的建立，最后再進(jìn)行電路板的焊接。1.4課題研究手段本設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境是keil4軟件來(lái)對(duì)單片機(jī)編程，使用proteus8.6軟件來(lái)對(duì)電路進(jìn)行繪制，整個(gè)系統(tǒng)軟件語(yǔ)言設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)。通過(guò)將keil4軟件編寫的C語(yǔ)言程序下載到proteurs8.6設(shè)計(jì)的電路單片機(jī)芯片中，檢測(cè)電路是否可以實(shí)現(xiàn)所需要的功能。

第2章系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)本次設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放器的設(shè)計(jì)，它的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)有以下幾個(gè)方面：1、單片機(jī)存儲(chǔ)6首歌曲；2、通過(guò)按鍵可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的播放、暫停、上一首、下一首狀態(tài)的控制；3、可以通過(guò)屏幕來(lái)顯示正在播放的歌曲。2.2設(shè)計(jì)構(gòu)圖下圖是本次設(shè)計(jì)的主要思路，以單片機(jī)為核心，除了基本的電路以外，需要加一個(gè)按鍵電路，它的作用是控制播放器的狀態(tài)，一個(gè)是控制暫停和播放的狀態(tài)，另外兩個(gè)是控制上一首下一首的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)功能鍵，可以完成視頻播放，暫停，上一首，下一首等基本內(nèi)容；根據(jù)顯示屏指示在線歌曲的信息（歌曲編號(hào)和名稱）。它的發(fā)聲電路采用LM386音頻功率放大器，其特點(diǎn)是電壓適應(yīng)范圍寬，頻率響應(yīng)范圍廣。具有良好的擴(kuò)音功能。下圖是本次的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)總圖。圖2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)總圖2.3器件選擇2.3.1單片機(jī)選擇單片機(jī)有很多類別，最出名的公司是STC公司和ATMEL公司。本次設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，我采用的是AT89C51，這種芯片價(jià)格便宜，是由ATMEL公司生產(chǎn)的一種基本型高效微控制器，程序存儲(chǔ)空間為4K，功率損耗低，擁有兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，全靜態(tài)工作頻率為0-24MHz，五個(gè)中斷源。內(nèi)部不帶EEPROM，程序存儲(chǔ)空間小。本次設(shè)計(jì)空間小，選用AT89C51單片機(jī)做為控制核心就能滿足需求。2.3.2按鍵和三極管按鍵有編碼按鍵和非編碼按鍵，由于本設(shè)計(jì)需要電路比較簡(jiǎn)單，所以選擇普通的非編碼按鍵即可。三極管采用的是硅管，本次電路的功率不大，所以采用的是小功率管，安裝方式是插件安裝三極管，方便簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。2.3.4電阻的選擇電阻分為可調(diào)電阻和固定電阻，這次設(shè)計(jì)的功能不是很復(fù)雜，結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，用不了很多電路，平常使用的色環(huán)電阻就額可以滿足需求，而且電阻穩(wěn)定性良好，很容易就可以買到，所以使用這類電阻就行。2.3.5顯示屏的選擇顯示器一：這類顯示器的顯示模塊是選用選用點(diǎn)陣式數(shù)碼。內(nèi)部是很多二極管，二極管再經(jīng)過(guò)組合才形成點(diǎn)陣式數(shù)碼管，這樣顯示面積大而且顯示內(nèi)容豐富，但是操作起來(lái)程序就比較復(fù)雜，價(jià)格方面也很高。這類通常使用在商場(chǎng)的大型顯示屏，假如做為本次設(shè)計(jì)的模塊，這樣就會(huì)比較浪費(fèi)。顯示器二：這類顯示器是內(nèi)部的LED燈。它的顯示功能可能沒(méi)有第一種好，但是用本次設(shè)計(jì)已經(jīng)足夠，并且功率損耗低成本便宜，硬件電路簡(jiǎn)單，超薄輕巧，和單片機(jī)連接比較方便，它的數(shù)字顯示更加直觀清晰可見。在編程方面，指令代碼簡(jiǎn)單，提供多種控制命令，比如流水燈，軟件代碼比較簡(jiǎn)單。結(jié)合以上考慮，考慮到成本、控制簡(jiǎn)單，選用LED液晶顯示屏作為顯示模塊。

第3章51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理3.151單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.1.180C51的組成及主要性能一、CPU模塊主要有時(shí)鐘電路，8位CPU和總線控制三部分組成。1、時(shí)鐘電路分為內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路。本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路的方法，它的優(yōu)點(diǎn)是除了工作以外，它還適合于雙芯片單芯片微型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)。2、8位CPU：這個(gè)CPU可以處理8位的二進(jìn)制代碼，內(nèi)部有布爾處理器，完成運(yùn)算和控制的功能。3、總線控制：它的功能主要用來(lái)傳輸控制的信號(hào)以及邏輯信號(hào)。存儲(chǔ)器模塊表3.1存儲(chǔ)器模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也稱RAM，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，用來(lái)給用戶提供可讀可寫的數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)會(huì)消失。內(nèi)部程序存儲(chǔ)器也稱ROM，只讀的存儲(chǔ)器,用來(lái)直接存放一些原始的數(shù)據(jù)或者是一些表格,斷電后這些數(shù)據(jù)就不會(huì)丟棄或者消失。三、I/O接口模塊1.2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；2.4個(gè)并行I/O端口，均為8位；3.1個(gè)全雙工的異步串行口；4.中斷系統(tǒng)包括5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)。3.1.280C51單片機(jī)的外部引腳的說(shuō)明1、控制引腳（4個(gè)）RST:復(fù)位信號(hào)輸入引腳；ALE:地址鎖存允許信號(hào)輸出引腳；EA：連接外部存儲(chǔ)器的引腳，這個(gè)引腳是低電平有效；PSEN：作為連接外部存儲(chǔ)器的輸出引腳。3、并行I/O口（它由32個(gè)引腳，8個(gè)為一組，一共4組）P0口、P1口：作為I/O端口的引腳使用；P2口：作為連接高地址總線引腳使用；P3口：主要是第二功能引腳。表3.1P3口的第二功能引腳引腳第二功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請(qǐng)P3.3INT1外部中斷1申請(qǐng)P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通3.280C51單片機(jī)的微處理器3.2.1控制器80C51控制器主要由三個(gè)大部分部件組成,程序中的計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR和譯碼器的控制器和邏輯器都是它的組成部分。1、程序寄存器PC，當(dāng)新的傳輸?shù)刂分噶?、子服?wù)程序指令調(diào)用服務(wù)指令和網(wǎng)絡(luò)中斷服務(wù)響應(yīng)開始運(yùn)行時(shí),會(huì)自動(dòng)給每個(gè)PC計(jì)算機(jī)一個(gè)新的傳輸?shù)刂贰?、指令寄存器用來(lái)保存當(dāng)前正在開始執(zhí)行的每個(gè)指令。要正確執(zhí)行一條應(yīng)用指令,首先必須要把它從應(yīng)用程序中的內(nèi)存器中轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)到指令寄存器。所述編碼指令通常包含操作碼和文件地址的編碼,所述操作碼和文件地址的編碼被發(fā)送到所述編碼指令中的譯碼器,以便是形成所述指令相應(yīng)編碼指令的一個(gè)微操作編碼信號(hào)。地址位代碼用于送往執(zhí)行操作數(shù)據(jù)的地址位并形成執(zhí)行操作的參數(shù)地址。3、譯碼和數(shù)字控制邏輯系統(tǒng)是一個(gè)大型微處理器的兩個(gè)基本核心重要部分。它的主要工作原理是通過(guò)自動(dòng)讀取這些控制指令、執(zhí)行其他控制指令、訪問(wèn)所應(yīng)該控制微操作器參數(shù)、自動(dòng)控制該微操作器的結(jié)果,并向其他的微控制部件操作人員實(shí)時(shí)發(fā)送各種關(guān)于控制微操作器參數(shù)或驅(qū)動(dòng)控制器的消息信號(hào),協(xié)調(diào)各種微控制部件的控制工作。3.2.2運(yùn)算器算術(shù)邏輯單元通常包括ALU、累加器的ACC、程序狀態(tài)字寄存器的寄存器B、暫寄存器和PSW等，它的主要作用是進(jìn)行數(shù)學(xué)算數(shù)的運(yùn)算和傳送一些數(shù)據(jù)的操作。下圖是它們的組成。表3.3運(yùn)算器組成算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU算術(shù)邏輯單元它由ALU、累加器的ACC、程序狀態(tài)字寄存器的寄存器B、暫寄存器和PSW等。功能是能完成8位數(shù)據(jù)的加、減、乘、除運(yùn)算操作，同時(shí)還能完成與、或、異或等邏輯運(yùn)算的操作。累加器ACC主要功能是向每個(gè)ALU用戶提供操作數(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的運(yùn)算結(jié)果。在運(yùn)算過(guò)程中，一個(gè)新的操作數(shù)通過(guò)寄存器發(fā)送到一個(gè)算術(shù)邏輯運(yùn)算函數(shù)單元，另一個(gè)函數(shù)來(lái)自一個(gè)基于累加器的操作函數(shù)，運(yùn)算在一個(gè)ALU中執(zhí)行，結(jié)果再次發(fā)送回累加器。寄存器函數(shù)B主要用于存儲(chǔ)乘法、除法、乘法和加法運(yùn)算中的數(shù)字操作數(shù)。有時(shí)它可以用作乘法和除法運(yùn)算的結(jié)果。當(dāng)它不需要乘法和除法運(yùn)算時(shí)，也可以用它作為普通數(shù)的寄存器號(hào)。中斷是CPU和I／O設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N控制方式。暫寄存器用來(lái)暫時(shí)記儲(chǔ)存放數(shù)據(jù)時(shí)從總線或其他數(shù)據(jù)寄存器所發(fā)送來(lái)的所有操作的參數(shù)。它通常是每個(gè)ALU的一個(gè)數(shù)據(jù)處理輸入源,向每個(gè)ALU數(shù)據(jù)提供一個(gè)操作數(shù),它是不能進(jìn)行位尋址操作的。程序狀態(tài)寄存器PSW是一個(gè)用來(lái)分別保存執(zhí)行ALU運(yùn)算執(zhí)行結(jié)果的程序特征和數(shù)據(jù)處理器的程序狀態(tài)。3.380c51的中斷控制1、中斷的概念:計(jì)算機(jī)需要及時(shí)處理外部事件，需要中斷系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。特定的進(jìn)程被描述為當(dāng)CPU正在處理a時(shí)發(fā)生的事件b，這需要CPU來(lái)處理。CPU會(huì)收到中斷源一個(gè)中斷請(qǐng)求，然后CPU會(huì)發(fā)出一條指令，會(huì)中斷停止當(dāng)前工作的事件A，然后CPU會(huì)處理另一個(gè)事件B，當(dāng)CPU完成對(duì)事件B的工作，CPU就會(huì)回到原來(lái)A被中斷的地方。2、80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和中斷源80C51單片機(jī)有5個(gè)中斷源。中斷優(yōu)先級(jí)遵循的準(zhǔn)則：優(yōu)先級(jí)最高的最先響應(yīng)。中斷是控制CPU和I/O設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式。有一個(gè)完整的中斷系統(tǒng)在單片機(jī)的內(nèi)部，里面有五個(gè)中斷源和兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。為了輸出方波脈沖，還需要中斷定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0以反轉(zhuǎn)位的輸出端口。CPU中斷系統(tǒng)的所有中斷，以及掩護(hù)一個(gè)中斷源，都被中斷允許寄存器IE控制?？梢酝ㄟ^(guò)軟件設(shè)置來(lái)設(shè)置IE的狀態(tài)，如果一個(gè)位設(shè)置為1，則允許相應(yīng)的中斷。如果位被設(shè)置為0，則相應(yīng)的中斷源被屏蔽。IE寄存器作為一個(gè)8位的可以尋址寄存器,我們通?？梢园阉醋魇蔷哂虚_啟、關(guān)閉中斷功能的一個(gè)開關(guān)。本設(shè)計(jì)所要涉及到的位分別為定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷的允許位ET0與CPU中斷的允許位EA。而且中斷的優(yōu)先級(jí)寄存器(IP寄存器)又是一個(gè)8位的不同尋址寄存器，它就是用來(lái)判斷每一個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)。IP寄存器僅僅決定了中斷的優(yōu)先級(jí)。各個(gè)中斷已有先后之分，其順序?yàn)椋鹤罡呒?jí)INT0依次為TF0、INT1、TF1、R1/T1、TF2/EXF2。

第4章硬件電路設(shè)計(jì)4.1仿真電路圖圖4.1仿真電路圖本次設(shè)計(jì)的硬件仿真是使用Protues軟件，除了單片機(jī)的三個(gè)基本電路外，還有按鍵電路、音頻放大電路、指示燈電路。音樂(lè)播放器是以AT89C51芯片為核心，最上面的是聲音放大電路，采用LM386功率放大器，可以通過(guò)放大器驅(qū)動(dòng)喇叭使其發(fā)出聲音。最左邊是按鍵電路，采用三個(gè)按鍵進(jìn)行并聯(lián)，按鍵電路下方是指示燈電路，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)候，指示燈就會(huì)被點(diǎn)亮。RESET是復(fù)位電路，S0是復(fù)位按鍵，按鍵按下，單片機(jī)就會(huì)執(zhí)行復(fù)位操作。由圖可知，X1和X2引腳接的是12MHz的晶振，單片機(jī)可以獲得12MHz的晶振頻率，右側(cè)是它的開關(guān)電路，當(dāng)開關(guān)按下，單片機(jī)就會(huì)工作，開關(guān)指示燈也會(huì)點(diǎn)亮。4.2時(shí)鐘電路圖4.2時(shí)鐘電路圖時(shí)鐘電路由電容器和晶體振蕩器組成。電容約為30PF，振蕩頻率為12MHz。為單片機(jī)提供12MHz晶體振蕩器。該電路的兩個(gè)電容的頻率相同，形成諧振，這樣單片機(jī)可以獲得穩(wěn)定的的頻率。主要功能是為單片機(jī)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí)鐘。晶體振蕩器提供的時(shí)鐘頻率越高，速度越快。4.3復(fù)位電路圖4.3復(fù)位電路圖復(fù)位電路采用一個(gè)10uf電容和一個(gè)10k下拉電阻。上圖是復(fù)位的原理電路圖，有兩種復(fù)位方式：上電復(fù)位復(fù)位和手動(dòng)按鈕復(fù)位。通電后，電路對(duì)電容器充電。這個(gè)過(guò)程使它處于高級(jí)狀態(tài)，可以在高電平狀態(tài)下復(fù)位。按下按鈕后，電路的電容器處于放電狀態(tài)，即低電平，不能復(fù)位。4.4按鍵電路圖4.4按鍵電路圖對(duì)于按鍵電路的設(shè)計(jì)，根據(jù)本次畢設(shè)要求的功能，確定需要幾個(gè)按鍵、按鍵的數(shù)量和按鍵之間的連線。本次畢設(shè)需要3個(gè)按鍵，鍵盤連接方式為獨(dú)立鍵盤式。一個(gè)I/O口所對(duì)應(yīng)的是一個(gè)按鍵。采用三個(gè)按鍵并聯(lián)接地，一個(gè)按鍵控制播放暫停的狀態(tài)，一個(gè)是上一首，另一個(gè)是下一首，當(dāng)按鍵按下，對(duì)應(yīng)的功能就開始工作。4.5音頻放大電路圖4.5音頻放大電路單片機(jī)的P1口接的音頻放大電路，使用了一個(gè)音頻功率放大器，它的型號(hào)是LM386，具有功率損耗低、不易失真等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于低電壓電路，經(jīng)過(guò)運(yùn)放器驅(qū)動(dòng)喇叭，然后單片機(jī)的I/O口產(chǎn)生一定頻率的方波脈沖，再通過(guò)功放電路驅(qū)動(dòng)喇叭使其發(fā)出聲音，這樣樂(lè)曲就演奏出來(lái)了，從而可以更好的發(fā)出悅耳的聲音。4.6電源電路和指示燈電路圖4.6電源電路圖單片機(jī)AT89C51的電源電路采用的是+5v的電源，可直接由穩(wěn)壓電源提供，接地直接接GND。圖4.7指示燈電路采用一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)2.2k的電阻并接地，當(dāng)開關(guān)按下，指示燈就會(huì)被點(diǎn)亮。第5章軟件程序設(shè)計(jì)及調(diào)試5.1單片機(jī)音樂(lè)播放器發(fā)聲概述聲音通過(guò)振動(dòng)產(chǎn)生才可以產(chǎn)生聲音，單片機(jī)產(chǎn)生聲音的原理是通過(guò)一定振動(dòng)頻率的方波置0置1來(lái)自動(dòng)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的方波，方波經(jīng)過(guò)電路的自動(dòng)放大，作用于硬件電路上的蜂鳴器，這樣就可以自動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的聲音。但是單片機(jī)演奏音樂(lè)時(shí)并不會(huì)像其他音頻樂(lè)器那樣能同時(shí)演奏多種不同音色，因?yàn)橛捎趩纹瑱C(jī)本身不會(huì)產(chǎn)生任何諧波的分量，所以人聽起來(lái)比較單調(diào)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，單片機(jī)需要演奏多種音樂(lè)就比較簡(jiǎn)單。我們都知道音樂(lè)主要指的是一種音調(diào)和一個(gè)節(jié)拍的變化，音調(diào)主要指的就是一個(gè)音符或者聲音的振動(dòng)頻率或者高低音的變化，節(jié)拍主要就是一個(gè)的音符需要連續(xù)唱多長(zhǎng)時(shí)間。舉例來(lái)說(shuō)，首先讓單片機(jī)接12MHz的晶振，假如第一個(gè)音符是DO的話，它對(duì)應(yīng)的Hz是262Hz，那么需要在接口處產(chǎn)生一個(gè)262Hz的方波脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)音調(diào)的產(chǎn)生。那么它對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是1÷262=2272us，如果一首歌有100個(gè)音符的話，每個(gè)音符依次這樣進(jìn)行，音樂(lè)就能播放出來(lái)了。5.2利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0產(chǎn)生音符頻率音樂(lè)播放器采用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，使其工作方式1。假設(shè)晶體振蕩器的頻率為12Mhz和1US。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)為n=t/tcy（t是每個(gè)刻度的半周期時(shí)間）。由于模式1是16位計(jì)數(shù)，t0的初始計(jì)數(shù)值是x=2＾16-n。然后把X除以256，把它們的商變成Th0，把余數(shù)變成TL0，也就是說(shuō)，把X的值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后，把高8位變成Th0，把第8位變成TL0。這樣，只要啟動(dòng)T0，計(jì)數(shù)滿中斷，讓一位輸出端口取一個(gè)負(fù)數(shù)，就可以產(chǎn)生音頻信號(hào)。由于t=n*tcy，11.0592Mhz晶體振蕩器的延遲時(shí)間為5ms、10ms、20ms和50ms，初始值可分別計(jì)算為ee00h、dc00h、B800文和4c00h。初始值也可以通過(guò)以下語(yǔ)句計(jì)算：TH0=（65536-N）/256；商為計(jì)數(shù)初值的高字節(jié)。TL0=（65536-N）%256；余數(shù)為計(jì)數(shù)初值的低字節(jié)。5.3音符頻率通常，我們是以Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si、Do來(lái)代表對(duì)應(yīng)頻率的聲音，稱為“音調(diào)”。一般我們對(duì)于音樂(lè)來(lái)說(shuō)，把中央C上方的A音定為標(biāo)準(zhǔn)音高，其頻率f=440Hz。其余音均通過(guò)比較獲得。表4-1所示為C調(diào)音階表，包括三個(gè)音階，每個(gè)高音階為八音度。每個(gè)音階之間的頻率成倍數(shù)關(guān)系，例如高音Do的頻率（1046HZ）剛好是中音Do的頻率（523Hz）的一半。而相對(duì)半音來(lái)說(shuō)，頻率比為1.06，以Re為例，Re的頻率為523Hz，所以Re#的頻率為523*1.059，約為554Hz，以此類推。一般來(lái)說(shuō)音樂(lè)中，，一個(gè)八度音內(nèi)共有12個(gè)半音。因?yàn)槿硕穆犛X(jué)效果是非線性的，所以這12個(gè)音階的分度是根據(jù)對(duì)數(shù)關(guān)系劃分的。當(dāng)我們知道12個(gè)音符的音調(diào)，也就知道了其音調(diào)的頻率，根據(jù)音符之間的頻率關(guān)系，得到各個(gè)音符基本音調(diào)的頻率。進(jìn)而，讓單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)頻率的振蕩信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生相應(yīng)的音符聲音。表5.1C調(diào)音階-頻率對(duì)照表音階n12345678910DoDo#ReRe#MiFaFa#SoSo#La低音頻率262277294311330349370392415440簡(jiǎn)譜123456中音頻率523554587622659698740784831880簡(jiǎn)譜123456高音頻率1046110911751245131813971480156816611760簡(jiǎn)譜1234565.4程序流程圖圖5.1程序流程圖

5.5Keil軟件及Protues軟件的使用Keil手機(jī)軟件是英國(guó)公司Keil軟件發(fā)布的用于MCU設(shè)計(jì)C語(yǔ)言的系統(tǒng)軟件。它不僅可以編輯在線文檔，編譯程序，還可以進(jìn)行仿真調(diào)整，功能非常強(qiáng)大。在本科期間，有一些涉及Keil應(yīng)用程序的實(shí)驗(yàn)，因此該應(yīng)用程序可能相對(duì)熟練。程序流程的轉(zhuǎn)換通常包括以下多個(gè)級(jí)別：創(chuàng)建項(xiàng)目，裝備項(xiàng)目，編譯程序以及最后進(jìn)行仿真。模擬會(huì)將編寫的程序流刻錄到板上以進(jìn)行調(diào)整。Protues軟件是由英國(guó)LAB廠商制造的，它不僅可以適用于EDA的軟件，而且還可以適用于單片機(jī)，可以用來(lái)進(jìn)行單片機(jī)還有其外圍器件的仿真。本次設(shè)計(jì)的原理圖就是使用Protues進(jìn)行搭建并進(jìn)行仿真調(diào)試。5.6開發(fā)流程及問(wèn)題分析5.6.1開發(fā)流程本次畢設(shè)首先用了Protues軟件繪制了原理圖，使用Keil4對(duì)程序進(jìn)行了編寫，又查閱相關(guān)資料，對(duì)軟件好的同學(xué)進(jìn)行了請(qǐng)教，最后生成了可執(zhí)行的目標(biāo)程序，之后，將生成的目標(biāo)程序放入Protues軟件中寫入單片機(jī)電路圖中，再使用Protues軟件的仿真功能來(lái)看執(zhí)行后的效果，根據(jù)運(yùn)行出的效果再來(lái)對(duì)電路進(jìn)行修改。5.6.2問(wèn)題分析本次硬件電路主要是單片機(jī)和一些外圍設(shè)備，在調(diào)試的過(guò)程中，遇到了一些困難。通過(guò)同學(xué)和老師們的幫助，逐漸解決了這些困難，最終完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。問(wèn)題一：焊接問(wèn)題由于自己沒(méi)有注意各個(gè)器件的引腳方向，第一次焊接時(shí)候?qū)е潞稿e(cuò)電路，然后我又買了一套進(jìn)行焊接，最終焊出了自己滿意的效果。問(wèn)題二：燒錄問(wèn)題硬件電路焊接完成后，準(zhǔn)備燒錄程序看看運(yùn)行效果，發(fā)現(xiàn)燒錄不了程序，后來(lái)請(qǐng)教了一下同學(xué)，下載了一個(gè)匹配的燒錄軟件，最后燒錄成功。問(wèn)題三：軟件調(diào)試在調(diào)試的過(guò)程中，我使用的是Keil軟件開發(fā)環(huán)境，剛開始不知道怎么創(chuàng)建工程，經(jīng)過(guò)視頻的自學(xué)，學(xué)會(huì)了創(chuàng)建工程，編程的時(shí)候也遇到了很多困難，期間查閱了一些資料，向老師同學(xué)請(qǐng)教。第6章總結(jié)和非技術(shù)因素的考慮6.1總結(jié)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從中學(xué)到了很多東西，總結(jié)為以下幾方面：提升了查閱文獻(xiàn)的能力，剛開始做這個(gè)畢設(shè)的時(shí)候，沒(méi)有思路，后來(lái)通過(guò)查閱很多文獻(xiàn)，看看別人怎么做又搜集了一些資料，向孟老師進(jìn)行請(qǐng)教和一些動(dòng)手能力強(qiáng)同學(xué)進(jìn)行了交流，后來(lái)逐漸慢慢有了一些頭緒。理解了設(shè)計(jì)的基本原理，然后對(duì)此進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，又學(xué)習(xí)了Keil和protues軟件。從中懂得這個(gè)專業(yè)涉及知識(shí)非常多，需要自己不斷學(xué)習(xí)。鞏固了自己專業(yè)知識(shí)，單片機(jī)是這次的畢設(shè)，由于自己忘得差不多和基礎(chǔ)不扎實(shí)，又重新翻到課本，對(duì)單片機(jī)知識(shí)進(jìn)行了學(xué)習(xí)，理解了單片機(jī)各個(gè)管腳的功能還有中斷系統(tǒng)的使用，都有了進(jìn)一步的了解。提升了自學(xué)能力及專研能力，寒假時(shí)候買了一塊單片機(jī)學(xué)習(xí)板，通過(guò)學(xué)習(xí)板附帶的視頻資料對(duì)單片機(jī)進(jìn)行了一個(gè)深入的學(xué)習(xí)，同時(shí)也提升了自己動(dòng)手的能力。期間遇到了很多問(wèn)題，查閱資料或者請(qǐng)教老師和同學(xué)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，不僅給我?guī)?lái)了寶貴的動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)，而且克服了其中的困難，這是一次寶貴的經(jīng)驗(yàn)。6.2課題研究的非技術(shù)因素的考慮隨著人們對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高，技術(shù)和非技術(shù)因素也在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中受到高度重視。本節(jié)主要介紹基于單片機(jī)的音樂(lè)播放器設(shè)計(jì)中的一些非技術(shù)因素考慮，主要有以下兩個(gè)方面：性能方面：本次設(shè)計(jì)的音樂(lè)播放器首先會(huì)考慮它的性能方面，為了能讓它穩(wěn)定工作，考慮此設(shè)計(jì)在停電或不方便用電的情況下，依然能夠繼續(xù)運(yùn)行，選用5v電池供電方式給系統(tǒng)供電；成本方面：在完成此設(shè)計(jì)基本功能的前提下，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，選用性