音樂播放器課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　題目：音樂播放器</b></p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　學生姓名 </p><p&g

2、t;　　學生學號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　提交日期 2012年10月 22日 </p><p>　　電氣工程學院專業(yè)課程設(shè)計評閱表</p><p>　　學生姓名 學生學號

3、 </p><p>　　同組隊員 專業(yè)班級 </p><p>　　題目名稱

4、 </p><p><b>　　一、學生自我總結(jié)</b></p><p><b>　　二、指導教師評定</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計目的1</b></p>

5、<p>　　二、設(shè)計要求和設(shè)計指標1</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容1</b></p><p>　　3.1仿真軟件Proteus簡介1</p><p>　　3.2編程軟件Keil uVision4 9.0介紹1</p><p>　　3.3 AT89C51單片機簡介1</p>

6、<p>　　3.3.1 主要特性2</p><p>　　3.3.2管腳說明2</p><p>　　3.3.3振蕩器特性4</p><p>　　3.3.4芯片擦除4</p><p><b>　　3.4電路設(shè)計4</b></p><p><b>　　3.5播放原理5&

7、lt;/b></p><p><b>　　3.6程序設(shè)計7</b></p><p>　　3.6仿真結(jié)果與分析9</p><p>　　四、本設(shè)計改進建議9</p><p><b>　　五、總結(jié)9</b></p><p>　　六、主要參考文獻10</p>

8、;<p><b>　　一、設(shè)計目的</b></p><p>　　課程設(shè)計是通信工程專業(yè)的一門軟硬件相結(jié)合實踐的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在提高學生的單片機應(yīng)用、軟件編程及小型工程項目開發(fā)能力。本設(shè)計將進一步加強學生對單片機硬件的理解，增強對匯編或C語言的靈活運用。要求學生能結(jié)合單片機、模擬電路、數(shù)字電路、匯編 或C語言，實現(xiàn)基本的應(yīng)用系統(tǒng)，學會Proteus和Keil使用，為以后從事相關(guān)行

9、業(yè)打下實踐基礎(chǔ)。</p><p>　　二、設(shè)計要求和設(shè)計指標</p><p>　　設(shè)計一個簡單音樂播放器，程序運行時播放生日快樂歌，不使用定時器中斷，所有頻率完全用延時實現(xiàn)。</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　3.1仿真軟件Proteus簡介</p><p>　

10、　Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，它支持單片機且元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)單片機軟件仿真系統(tǒng)。目前可支持的單片機類型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片[7]。</p><p>　　3.2編程軟件Keil uVision4 9.0介紹<

11、/p><p>　　用匯編語言或C語言要使用編譯器，以便把寫好的程序編譯為機器碼，才能把HEX可執(zhí)行文件寫入單片機內(nèi)。Keil uVision4是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)的芯片，甚至ARM，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。因此很多開發(fā)51應(yīng)用的工程師或普通的單片機愛好者

12、，都對它十分喜歡。</p><p>　　3.3 AT89C51單片機簡介</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的

13、可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[1-3]。</p><p>　　3.3.1 主要特性</p>

14、<p>　　與MCS-51 兼容 </p><p>　　4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 </p><p>　　壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p><b>　　三級程序存儲器鎖定</b></

15、p><p>　　128*8位內(nèi)部RAM</p><p><b>　　32可編程I/O線</b></p><p>　　兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　5個中斷源 </b></p><p><b>　　可編程串行通道</b></p&g

16、t;<p>　　低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p><b>　　3.3.2管腳說明</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p>

17、<p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出

18、4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是

19、由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號[4]。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們

20、被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　口管腳 備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3

21、.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）<

22、/p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編

23、程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>

24、;　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間

25、，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　3.3.3振蕩器特性</p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷

26、振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度[5]。</p><p><b>　　3.3.4芯片擦除</b></p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在

27、芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。</p><p&g

28、t;　　而播放音樂最簡單的方法就是采用專用音樂芯片，該方法的缺點是音樂芯片只能一次性燒錄，播放的內(nèi)容不可變。而采用單片機播放音樂則能克服這一缺點，其播放的內(nèi)容以及歌曲的數(shù)量都可以隨時修改。同時，使用軟件Proteus在產(chǎn)品開發(fā)的初期對設(shè)計進行仿真無疑是一種提高效率和降低成本的好辦法，但是仿真畢竟有一定的局限性，要實踐起來可能會碰到一些問題。為此，本文通過Proteus軟件對用AT89C51單片機播放音樂進行了仿真，指出了實際制作過程中需

29、要注意的地方[6]。</p><p><b>　　3.4電路設(shè)計</b></p><p>　　圖所示是單片機音樂播放器的仿真原理圖。在Proteus仿真軟件中，只需要錄入程序仿真，蜂鷗器即可播放音樂[7]。</p><p>　　圖3-2 音樂播放器仿真電路圖</p><p><b>　　3.5播放原理</

30、b></p><p>　　聲音的頻譜范圍通常約為幾十到幾千赫茲，通過程序控制單片機的I／O口可輸出不同頻率的矩形波。當該矩形波的頻率位于聲音頻譜范圍內(nèi)時，在單片機的I／O口接上喇叭就能發(fā)出聲音。然后利用延時程序控制矩形波的高、低電平持續(xù)時間，即改變矩形波的頻率，即可產(chǎn)生不同的音調(diào)，從而發(fā)出不同的聲音，再讓矩形波輸出的長短對應(yīng)節(jié)拍，就可以實現(xiàn)單片機對音樂的演奏。</p><p>　　單

31、片機奏樂只需弄清楚兩個概念，也就是“音調(diào)”和“節(jié)拍”。音調(diào)表示一個音符唱多高的頻率，節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。不同頻率由不同的延時來決定，節(jié)拍決定每個音符的演奏長短。</p><p>　　C調(diào)個音符頻率與計數(shù)值T的對照表如下表所示：</p><p>　　表3-1 C調(diào)各音符頻率與計數(shù)值T的對照表</p><p>　　每個音符使用1個字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的

32、高低，低4位代表音符的節(jié)拍，下表為節(jié)拍碼的對照。但如果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節(jié)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)，如下表為1/4和1/8節(jié)拍的時間設(shè)定。</p><p>　　表3-2 節(jié)拍碼對照表</p><p><b>　　3.6程序設(shè)計&

33、lt;/b></p><p>　　使用Keil uVision4編程，以下為音樂播放器的編程程序：</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p>

34、<p>　　sbit BEEP=P3^7;</p><p>　　//生日快樂歌的音符頻率表，不同頻率由不同的延時來決定</p><p>　　uchar code SONG_TONE[]={212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159, 212,212,106,126,159,169

35、,190,119,119,126,159,142,159,0};</p><p>　　//生日快樂歌曲節(jié)拍表，節(jié)拍決定每個音符的演奏長短</p><p>　　uchar code SONG_LONG[]={9,3,12,12,12,24,9,3,12,12,12,24,</p><p>　　9,3,12,12,12,12,12,9,3,12,12,24,0};<

36、;/p><p><b>　　//延時</b></p><p>　　void DelayMS(uint x)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar t;</b></p><p>　　while(x--)</p&g

37、t;<p>　　for(t=0;t<120;t++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//播放函數(shù)</b></p><p>　　void PlayMusic()</p><p><b>　　{</b></p>

38、<p>　　uint i=0,j,k;</p><p>　　while(SONG_LONG[i]!=0||SONG_TONE[i]!=0)</p><p>　　{ //播放各個音符，SONG_LONG為拍子長度</p><p>　　for(j=0;j<SONG_LONG[i]*20;j++)</p><p><b&g

39、t;　　{</b></p><p>　　BEEP=~BEEP;</p><p>　　//SONG_TONE延時表決定了每個音符的頻率</p><p>　　for(k=0;k<SONG_TONE[i]/3;k++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　De

40、layMS(10);</p><p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b>

41、;</p><p><b>　　BEEP=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　PlayMusic();//播放生日快樂</p><p>　　DelayMS(500

42、);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.6仿真結(jié)果與分析</p><p>　　通過Proteus ISIS對單片機音樂播放器進行了仿真，其音樂播放的效果很好。設(shè)計簡單，原理清晰，適合單片機初學者、學習Keil uVision4編程

43、和學習單片機系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計與仿真使用。在設(shè)計過程中主要存在的問題是程序的編寫，音頻的編程，通過多次實驗和嘗試最后在老師的指導下完成程序編程。本次設(shè)計的元器件簡單，只需要AT89C51單片機和蜂鳴器，主要采用延時控制系統(tǒng)，結(jié)合所學的單片機的知識，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。。結(jié)果如期，但感覺空間含有很大。</p><p><b>　　四、本設(shè)計改進建議</b></p><p

44、>　　本次設(shè)計的元器件簡單，只需要AT89C51單片機和蜂鳴器，其基本功能只有單曲的播放功能。本設(shè)計還可以同時增設(shè)控制電路，拓展LED點陣屏幕，按鍵選歌，以及多組燈光閃亮等功能，換用更高檔的芯片后，甚至可以實現(xiàn)MP3的豐富功能，在補充了相應(yīng)知識后我將嘗試實現(xiàn)更多的功能。</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計，學習了解

45、了用單片機實現(xiàn)的音樂發(fā)生器的設(shè)計方法。使我對單片機及其附屬電路有了一定的了解，對課本上的知識有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。在課程設(shè)計過程中，我真正體會到了實踐的重要性，很多自己認為萬無一失的軟件代碼或者硬件電路，在調(diào)試的過程中都不會是一帆風順的，此次課程設(shè)計經(jīng)歷了從概念到成品的漫長過程，在此過程中我學習了許多以前沒有掌握而又是電子類課程生必須掌握的知識，比如Proteus ISIS從設(shè)計的第一天起，我就被Proteus IS

46、IS的強大功能所折服，學會了Proteus ISIS就相當于擁有一個電子設(shè)計開發(fā)平臺。而通過學習Keil uVision4 讓我深刻的認識基礎(chǔ)知識的重要性，在多次查閱課本書籍，最后在老師的知道寫完成了程序的編寫。</p><p>　　在這過程中我還深刻的認識到英文的重要性，在本次設(shè)計中所用的兩個軟件Proteus ISIS 和Keil uVision4都是英文版的很多功能都半知半解。但最后還是如期的完成任務(wù)，謝謝

47、期間給予幫助我的老師很同學們。</p><p><b>　　六、主要參考文獻</b></p><p>　　[1]楊 欣.51單片機應(yīng)用從零開始[M].北京:清華大學出版社,2008</p><p>　　[2]蘭吉昌.51單片機應(yīng)用設(shè)計百例[M].北京:化學工業(yè)出版社,2009</p><p>　　[3]吳銀琴.51單片

48、機實踐教程[M].北京:科學出版社,2011</p><p>　　[4]趙建領(lǐng).51單片機開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解[M].北京:北京航空航天大學出版社,2010</p><p>　　[5]李學海.標準80C51單片機基礎(chǔ)教程[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006</p><p>　　[6]歐偉明.單片機原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M]北京:電子工業(yè)出版社,2010<