基于51单片机简易音乐播放器设计

赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书姓名：班级：1001电子信息工程学号：时间：基于51单片机音乐播放器设计1绪论1.1单片机概述单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：（1）、在智能仪器仪表的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。（2）、在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。（3）、在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：（1）、微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。（2）低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。1.2课题概述基于单片机的音乐播放器可应用于mp3，MP4，扩音器等很多方面，并可作为很多系统的辅助功能，作为单片机的重要硬件资源之一，利用定时器可以产生各种固定频率的方波信号，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。基于这个思想，我设计了一款特殊的音乐播放器，本播放器可实现播放、切换、复位等功能。由于时间及条件限制，本设计实现了一种简单的音乐播放器，其核心器件采用STC89C52单片机，本播放器具有电路简单，功能强大，易于拓展等特点。在此基础上，可以添加按键，LED显示屏等模块，实现切换歌曲，歌名显示，动感音乐屏等功能。2硬件电路设计2.1设计目的设计一个音乐播放器，有五个按键及控制按钮：播放、切换、复位，通过控制按钮控制单片机，播放所要求的音乐，并通过放大电路和喇叭输出声音。同时一曲演奏结束时，LED灯亮，并显示出一个心形的形状。2.2电路设计原理图1电路设计原理图STC89C52电源复位电路12M晶振电路LED显示电路按键控制电路发声电路2.3总原理图图2总原理图XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52C122nFC222nFX1CRYSTALR11kC310uFD1LED-REDD2LED-REDD3LED-REDD4LED-REDD5LED-REDD6LED-REDD7LED-REDD8LED-REDR2200R3200R4200R5200R6200R7200R8200R9200Q19014R1kLS1SPEAKER3.系统软件设计3.1主程序流程图NOY图3主程序流程图开始初始化查询按键按下？播放歌曲音乐播放完毕LED显示3.2音调的产生3.2.1音符频率的产生：音符及定时器初始值：例如：中音1（do）的音频=523hz，周期T=1/523s=1912us定时器/计数器0的定时时间为：T/2=1912/2=956us定时器956us的计数值=定时时间/机器周期（12mhz晶振）=956us/1us=956装入T0计数器初始值为65536-956=64580（0xFC44）将0xFC44装入T0寄存器中（TH0装高八位即TH0=0XFC;TL0装低八位即TL=44），启动T0工作后，每技术956次将产生溢出中断，进入中断服务，每次对P1.0引脚的输出取反，就可得到中音do（523hz）的音符频率。依此产生其他的不同音符以下给出四个八度的28个频率数据频率-半周期数据表高八位0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,//低音12345670xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC,//1,2,3,4,5,6,7,i0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,//高音2345670xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF};//超高音1234567频率-半周期数据表低八位0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6,//低音12345670x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F,//1,2,3,4,5,6,7,i0xEE,0x44,0x6B,0xB4,0xF4,0x2D,//高音2345670x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16//超高音12345673.2.2节拍的产生音乐中的节拍用延时时间产生。例如：1拍=0.4s，1/2=0.2s，以此类推。只要求出1/2拍的延时时间，其余节拍是他的倍数就行了。得到音符并加上起对应的节拍就可得到音调。以此将音调连起来就可获得曲子。3.3程序设计3.3.1音乐库程序“music.h”库#ifndef_MUSIC_H#define_MUSIC_Hunsignedintcodetone[12]={1012,956,852,759,716,638,568,506,478,426,379,1136};//T1定时的时间unsignedcharcodesong1[]={3,6,6,3,5,6,5,6,6,3,6,6,5,3,11,2,2,11,1,2,1,2,2,11,1,2,1,11,3,6,7,6,5,5,6,5,6,8,7,6,5,3,6,3,5,6,8,7,6,5,3,6,7,8,7,6,5,3,6,3,5,6,8,9,8,7,6,7,7,3,8,7,6,5,3,6,5,4,3,1,2,3,6,5,6,5,6,3,8,7,6,5,3,6,5,4,3,1,2,3,6,5,6,5,6,15};//风中有朵雨做的云的简谱unsignedcharcodebeat1[]={8,8,8,8,8,4,4,16,8,8,8,4,4,32,8,8,8,8,8,4,4,16,8,8,8,4,4,32,8,8,4,4,4,4,24,4,4,8,8,4,8,8,24,4,4,8,8,4,4,8,24,4,4,8,4,4,8,8,24,4,4,8,8,4,4,4,4,32,24,8,8,4,4,8,8,8,4,4,8,4,4,8,8,8,4,4,24,8,8,4,4,8,8,8,4,4,8,4,4,8,8,8,4,4,32};//风中有朵雨做的云的节拍unsignedcharsong2[]={11,3,3,1,2,3,2,3,3,12,11,1,3,5,5,3,6,5,3,3,3,2,1,2,3,0,11,12,0,12,1,0,3,3,0,12,0,12,0,3,3,0,0,12,0,12,2,12,1,0,12,11,15};//军港之夜的简谱unsignedcharcodebeat2[]={8,8,8,8,4,4,16,8,16,8,8,32,8,8,8,8,8,16,8,16,4,4,8,32,16,8,8,4,4,16,8,8,8,8,8,4,4,24,8,8,8,8,8,4,4,16,8,4,4,8,8,32};//军港之夜的节拍unsignedcharcodesong3[]={1,1,2,1,4,3,1,1,2,1,5,4,1,1,8,6,4,3,2,7,7,6,4,5,4,15};//生日快乐歌的简谱unsignedcharcodebeat3[]={4,4,8,8,8,16,4,4,8,8,8,16,4,4,8,8,8,8,8,4,4,8,8,8,16};//生日快乐歌的节拍unsignedcharcodesong4[]={6,3,3,5,5,6,6,5,6,7,6,3,3,3,5,6,6,6,5,5,3,3,5,3,3,3,3,5,6,6,5,3,5,3,2,2,2,3,5,5,5,2,3,2,1,7,7,6,3,3,5,6,6,6,6,5,6,7,6,3,3,3,5,6,6,6,5,3,3,3,5,3,3,3,3,5,6,6,5,3,5,3,2,2,2,3,5,5,5,2,3,2,1,0,0,15};unsignedcharcodebeat4[]={8,8,8,8,8,8,16,8,8,16,32,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,32,8,8,8,8,16,8,8,24,8,32,8,8,8,8,8,8,16,8,8,8,8,16,16,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,16,32,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,32,8,8,8,8,16,8,8,24,8,32，8,8,8,8,8,8,16,8,