单片机课程设计-简易音乐播放器Word文档格式.doc
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电子信息工程技术
潘晶莹
摘要
电子音乐播放器是现代电子科技与音乐结合的产物,是一种新型的播放乐器。
它在现代音乐扮演着重要的角色,单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。
本文的主要内容是用AT89S51单片机为核心控制元件,设计一个音乐播放器。
以单片机作为主控核心,与键盘、扬声器、显示器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有8个按键和扬声器。
本系统运行稳定,其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠等,具有一定的实用和参考价值。
关键字:
AT89C51,扬声器,lcd显示器
简易音乐播放器
目录
1前言 1
1.1系统的功能介绍 1
2简易音乐播放器原理 2
2.1简易音乐播放器原理 2
3简易音乐播放器设计方案 3
3.1单片机时钟电路设计 3
3.2单片机复位电路设计 4
3.3键盘电路设计 4
3.4LCD显示部分电路 5
4系统软件设计 6
4.1定时器中断服务控制 6
4.2主程序的实现 7
4.3单片机汇编源程序清单 8
结束语 17
参考文献 18
1前言
我们生活在一个信息时代,各种电子产品层出不穷,作为一个电子信息专业的学生,了解这些电子产品的基本用途和设计原理是十分必要的,我们学习的是电子信息方面的理论知识,而课程设计正是对我们学习的理论的实践与巩固。
本设计主要介绍的是一个用单片机描述的一个具有若干功能的简易电子音乐播放器。
本次设计的目的就是在掌握音乐播放器组成原理理论的基础上,了解EDA技术,掌握汇编描述语言的设计方法和思想,通过学习的汇编语言结合电子电路的设计知识理论联系实际,掌握所学的课程知识,例如本课程设计就是基于所学的计算机原理中的时钟分频器和定时器的基础之上的,通过本课程设计,达到巩固和综合运用单片机原理中的知识,理论联系实际,巩固所学理论知识,并且提高自己通过所学理论分析、解决实际问题的能力。
1.1系统的功能介绍
1可以演奏出基本的8种音调:
Do、Re、Mi、Fa、SO、La、Si、高音Do;
2演奏的同时会以LED显示出当前的按键,利于培养乐感;
3可以演奏内置的3种歌曲。
4自动演奏时,LCD显示播放的曲目序号和演奏的歌曲歌词。
使用方法:
通过按下方的3个键演奏。
播放器可实现循环播放、上一曲、下一曲等功能,也可以产生包括"
Do"
、"
Re"
Me"
--等音阶在内的各种频率声音。
将各个音阶连接在一起,便可组成一支曲子或是演奏一段旋律,操作方便,无须再为找不到适全的音乐芯片而烦恼。
我们知道,声音的频率范围约在几十到几千赫兹,若能利用程序来控制单片机某个口线的高电平或低电平,则在该口线上就能产生一定频率矩形波,接上扬声器就能发出一定频率的声音,若能利用延时程序控制
“高”“低”电平的持续时间,就能改变输出频率,从而改变音调。
要产生音频
脉冲,只要算出某一音频的周期,然后将此周期除以2,即半周期的时间,为
单片机的定时时间,然后反复进行半周期定时,每当定时到就将输出脉冲的
I/O口取反,如此就可以在I/O端口上得到此频率的脉冲
2简易音乐播放器原理
一定频率产生声音,频率高低决定音调。
利用单片机输出脉冲信号经放大后送给喇叭,便可发出声音。
本制作中巧妙地利用了单片机的定时器,让定时器中断一次就对改变喇叭的状态一次,即形成矩形方波,这也是数字电路产生声音的方法。
本作品使用AT89S51型单片机。
由于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,当然对于单片机来产生不同的频率非常方便,我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号,因此,我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。
2.1简易音乐播放器原理
高中低音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示
音符频率(HZ)简谱码(T值)音符频率(HZ)简谱码(T值)
表2-1
低1
DO26263628
#4FA#74064860
#1
DO#27763731
中5SO78464898
低2
RE29463835
#5SO#83164934
#2
RE#31163928
中6LA88064968
低3
M33064021
#693264994
低4
FA34964103
中7SI98865030
#4
FA#37064185
高1DO104665058
低5
SO39264260
#1DO#110965085
#5
SO#41564331
高2RE117565110
低6
LA44064400
#2RE#124565134
#6
46664463
高3M131865157
低7
SI49464524
高4FA139765178
中1
DO52364580
#4FA#148065198
#1
DO#55464633
高5SO156865217
中2
RE58764684
#5SO#166165235
#2
R#62264732
高6LA176065252
中3
M65964777
#6186565268
中4
FA69864820
高7SI196765283
3简易音乐播放器设计方案
声音的频谱范围约在几十hz到几千hz,利用程序来控制单片机某个口线不段的输出“高”、“低”电平,则在该口线上就能产生一定的频率的方波,将该方波接上喇叭,就能发出一定的声音,若在利用程序来控制“高”、“低”电平的持续时间,就能改变输出波形的频率,从而改变音调。
乐曲中,每一个音符对应着确定的频率,表1给出了C调时各音符频率。
如果单片机某个口线输出“高”、“低”电平的频率和某个音符的频率一样,那么将口线接上喇叭就可以发出次音符,如下表所示表3-1
表3-1C调时各音符频率
音名
1
2
3
4
5
6
7
频率(hz)
523.3
587.3
659.3
698.3
784
880
967.8
3.1单片机时钟电路设计
当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。
如果RST持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。
时钟电路如图3-1所示。
图3-1时钟电路图
3.2单片机复位电路设计
本设计采用上电或开关复位要求电源接通后,单片机自动复位,并且在单片机运行期间,用开关操作也能使单片机复位。
上电后,由于电容C2的充电和反相门的作用,使RST持续一段时间的高电平。
当单片机已在运行当中时,按下复位键K后松开,也能使RST为一段时间的高电平,从而实现上电或开关复位的操作。
C:
=22uF,R=l0k。
复位电路如图3-2所示。
图3-2复位电路图
3.3键盘电路设计
键盘扫描的方法是:
先扫描第0行,行输出值为1110B,第0行为”0”,其余3行为“1”(通常把输出为0的行称为当前行),然后读入列信号,判断是否为全“1”。
若列输入值为全“1”,则当前行无键按下,行输出1101(第1行为“0”其余3行为“1”),再扫描下一行……依次规律逐行扫描,直到扫描某行时,其列输入不为全“1”,则根据行输出和列输入值中0的位置确定闭合键的具体位置,从而用计算法或查表法到闭合键的键值。
如下图3-3所示。
图3-3键盘电路
3.4LCD显示部分电路
LCD显示电路用来显示播放歌曲歌词和歌曲序号。
如图3-4所示。
图3-4LCD显示电路
引脚功能说明
1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如
表3-4-1所示:
编号
符号
引脚说明
VSS
电源地
9
D2
数据
VDD
电源正极
10
D3
VL
液晶显示偏压
11
D4
RS
数据/命令选择
12
D5
R/W
读/写选择
13
D6
E
使能信号
14
D7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
4系统软件设计
4.1定时器中断服务控制
本设计通过定时器中断产生是单片机在一定的时间产生方波,整个设计的关键也正是通过该定时器中断服务产生输出不同频率的方波从而来实现个种音符。
这种方法占用CPU时间很少,在显示的同时还可以处理其他事务,效率较高,是通常采用的方法。
定时器其作用主要包括产生各种时标间隔、记录外部事件的数量等,是微机中最常用、最基本的部件之一。
AT89C5l单片机有2个16位的定时器:
定时器0(T0)和定时器1(T1)。
其原理图如图4-1所示。
图4-1定时器原理图
T0由2个定时寄存器TH0和TL0构成,T1则由TH1和TL1构成,它们都分别映射在特殊功能寄存器中,从而可以通过对特殊功能寄存器中这些寄存器的读写来实现对这两个定时器的操作。
作定时器时,每一个机器周期定时寄存器自动加l,所以定时器也可看作是计量机器周期的计数器。
由于每个机器周期为12个时钟振荡周期,所以定时的分辨率是时钟振荡频率的1/12。
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- 关 键 词:
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