基于单片机的简易音乐播放器的设计

天津天狮学院毕业实践报告题目：基于单片机的简易音乐播放器的设计二级学院电子与计算机学院专业电子信息工程技术学生姓名卫小丽指导教师苗艳华2012年06月01日摘要本文是基于单片机控制的音乐播放器的设计,它可以实现音乐的播放，可以通过功能键来选择乐曲，播放或暂停。共有K1到K4四个功能键，K1-K3分别播放三首不同音乐，K4为暂停键。主控芯片采用AT89C52，辅以必要的电路，采用C语言进行编程，编程后利用KEILC51来进行编译，再将生成的HEX文件装入芯片中，采用proteus软件来仿真，检验功能得以正常实现。通过烧写不同的程序，可以实现多首不同音乐的更换。本文将围绕基于单片机的自动音乐播放器，介绍一些关于单片机的基础知识、模块电路设计、音乐播放器的原理（其中包括了音乐编程原理）、以及仿真软件的使用。关键词：单片机AT89C52，音乐播放，proteus目录一、功能介绍..............................................................11.1功能特点............................................................11.2原理说明............................................................1二、硬件电路设计..........................................................12.1系统方案设计........................................................12.2模块电路的设计......................................................22.2.1AT89C52型单片机的介绍..........................................22.2.2单片机最小系统的设计............................................42.2.3蜂鸣器电路设计..................................................52.2.4按键电路设计....................................................62.2.5LED显示电路设计................................................6三、软件设计..............................................................73.1系统主模块流程图....................................................73.2音乐产生原理........................................................73.2.1音调............................................................83.2.2节拍............................................................9四、PROTEUS仿真应用.....................................................104.1PROTEUS软件简介...................................................104.2仿真结果...........................................................11五、结论.................................................................12参考文献.................................................................13致谢.....................................................................14附录1...................................................................15附录2...................................................................161一、功能介绍1.1功能特点本设计是一个基于AT89C52系列单片机的音乐播放器，依据单片机技术原理，通过硬件电路设计以及软件编译，设计出一个多功能音乐播放器。该音乐播放器主要由按键电路、晶振电路、复位电路以及扬声器组成。最后利用proteus对音乐播放器进行仿真调试。1.2原理说明当按键按下时，判断键值，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。其中:1)硬件电路中用P2.0-P2.3控制4个按键，K1-K3分别控制三首音乐，K4为停止键；2）P1.0-P1.3为LED显示，四个发光二极管分别对应四个按键，显示所播放歌曲；3）用P3.7口控制蜂鸣器；4）电路为12MHz晶振频率工作，起振电路中C1,C2均为22pf。二、硬件电路设计2.1系统方案设计硬件方框图如图2-1所示。主要由单片机核心芯片AT89C52，LED发光二极管，蜂鸣器，晶振电路，复位电路组成，由引脚输出定时器产生的各种固定频率的方波信号，然后由蜂鸣器产生各种频率的声音。由于该方案中使用内部振荡电路，XTAL1、XTAL2引脚外接石英晶体和微调电容构成晶振电路。2图2-1设计方框图2.2模块电路的设计2.2.1AT89C52型单片机的介绍AT89C52是美国Atmel公司生产的低功耗、高性能CMOS8位单片机，其管脚图如图2-2所示。片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和256B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。图2-2AT89C52引脚图主要性能参数如下:1)与MCS-51产品指令和引脚完全兼容；32)8K字节可重擦写Flash闪速存储器；3)1000次擦写周期；4)全静态操作：0HZ-24HZ；5)三级加密程序存储器；6)256*8字节内部RAM；7)32个可编程I/O口线；8)3个16位定时/计数器；9)8个中断源；10)可编程串行UART通道；11)低功耗空间和掉电模式。各引脚功能如下：1.时钟引脚XTAL1：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发声器的输入端。XTAL2：接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是构成内部振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。注意：如果采用片内的振荡电路，要在单片机的引脚XTAL1和XTAL2之间连接一个石英晶体或陶瓷谐振器，并接两个电容到地。2.控制线或其他电源的复位引脚RST：复位输入端。ALE/PROG：当访问外部寄存器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在有外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EN/Vpp：当EN保持低电平时，则在此期间访问外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意要加密方式1时，EN将内部锁定为RESET；当EN断保持高电平时，此间访问内部程序存储器。在Flash编程期间，此管脚也用于施加12V编程电源（Vpp）。3.输入/输出引脚P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入。P0口能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在Flash编程时，P0口作为原码输入口，当Flash4进行校验时，P0口输出原码，此时，P0口外部必须被拉高。P1口：P1口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在Flash编程和校验时，P1口为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高。且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉底，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部8位地址数据校验时，P2口输出其特殊功能起存器的内容。P2口在Flash编程和校验时，接收高8位地址信号和控制信号。P3口：P3口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为一些特殊功能口，如表2-1所示。表2-1P3口特殊功能口管脚备选功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.20INT外部中断0P3.31INT外部中断1P3.4T0计时器0外部输入P3.5T1计时器1外部输入P3.6WR外部数据存储器写选通P3.7RD外部数据存储器读选通2.2.2单片机最小系统的设计单片机的最小系统设计包括：时钟电路、复位电路，如图2-3所示。在内部方式时钟电路中，必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的频率取值在1.2MHz～12MHz之间。复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。其中，电容的大小是10uF，电阻的大小是10k。5图2-3单片机最小系统2.2.3蜂鸣器电路设计蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个功率放大的电路。由单片机P3.7接口外接一个1K电阻和两个NPN型三极管来驱动蜂鸣器。其主要任务是输出大信号和大功率，对音频信号有效不失真的进行放大以推动扬声器发出声音，原理图如图2-4所示。图2-4蜂鸣器电路62.2.4按键电路设计采用4个按钮来实现选择歌曲播放，由P2.0-P2.3控制，外接四个10K的上拉电阻，并通过三个与门接P3.2实现外部中断。原理图如图2-5所示。图2-5按键电路2.2.5LED显示电路设计四个发光二极管分别由P1.0-P1.3控制，播放第一首歌时D1亮，第二、第三首歌时D2、D3亮，停止时D4亮，其中电阻为220Ω。原理图如图2-6所示。图2-6LED显示电路7三、软件设计3.1系统主模块流程图主模块是系统软件的主框架。结构化程序设计一般有“自上而下”和“自下而上”两种方式，“自上而下”法的核心就是主框架的构建。它的合理与否关系到程序最终的功能的多少和性能的好坏。本系统的主模块程序框图如图3-1所示。开始系统初始化，判断是否有键按下，当K1键按下时，播放第一首歌，K4键按下停止播放，并返回到系统初始化，再判断是否有键按下。