單片機音樂播放器課程設計報告

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一．課程設計任務及要求.....................................................1</p><p>　　二．硬件系統(tǒng)概述.................................................................3<

2、;/p><p>　　三．軟件系統(tǒng)概述.................................................................7</p><p>　　四．安裝調試說明................................................................14</p><p>　　五．總結與體

3、會....................................................................15 </p><p>　　六．參考文獻........................................................................16</p><p>　　一.課程設計任務及要求</p>

4、<p><b>　　1.1 設計任務</b></p><p>　　設計一個具有特定功能的音樂播放器。該音樂播放器上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”，進入準備工作狀態(tài)。該音樂播放器可以播放多首音樂，曲目選擇可以由鍵盤控制，曲目名稱可以顯示在顯示器上。</p><p>　　1.2 功能要求說明</p><p>　　設有四個

5、按鍵，其中兩個能實現(xiàn)多首音樂的選擇，另一個能實現(xiàn)開始功能和單曲重播的功能，最后一個能實現(xiàn)復位和關閉歌曲的功能。設有一位數(shù)碼管，每選擇一首曲子能在數(shù)碼管上顯示當前的曲目（只是數(shù)字）。設有八位二極管，能隨歌曲頻率閃爍。</p><p>　　1.3 總體方案介紹及工作原理說明</p><p>　　1.3.1 總體方案介紹</p><p>　　作為單片機的重要硬件資源之

6、一，利用定時器可以產生各種固定頻率的方波信號，也可以產生包括“Do“、“Re“、“Me“--等音階在內的各種頻率聲音。在此設計中我們采用12MHz的晶振，產生的頻率信號即音樂信號由P3．7口輸出，信號經過放大后由喇叭發(fā)出聲音。</p><p>　　樂曲中，每一音符對應著確定的頻率，我們可以參照給出的各音符頻率及其相應的時間常數(shù)來編寫程序，根據表中所提供的常數(shù)，將其16進制代碼送入芯片里，可以奏出音符。音符的節(jié)拍我

7、們可以用定時器T0來控制，送入不同的初值，就可以產生不同的定時時間。便如某歌曲的節(jié)奏為每分鐘94拍，即一拍為0.64秒。其它節(jié)拍與時間的對應關系也可以從兩者關系表中得到。</p><p>　　定時器T0工作在定時方式1，改變TH0及TL0，產生不同的音頻頻率。要編寫的樂譜按要求以音符字節(jié)數(shù)據表的形式存放在程序中，改變樂曲就是通過改變該數(shù)據表的內容來實現(xiàn)的。主程序的任務是按順序讀取數(shù)據表中的字節(jié)，根據情況調用音級子

8、程序和音長子程序，啟動定時器T0進行工作。</p><p>　　1.3.2 工作原理說明</p><p>　?。?） 要生產音頻脈沖,只要算出某一音頻的周期(1/頻率),然后將此周期除以2,即為半周期的時間.利用定時器計時這個半周期時間,每當計時到后就將輸出脈沖的I/O反相,然后重復計時此半周期時間再對I/O反相,就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖.</p><p&g

9、t;　?。?） 利用8051的內部定時器使用其工作在計數(shù)器模式MODE1下,改變計數(shù)值THO及TLO以產生不同頻率的方法.</p><p>　?。?） 例如頻率為523Hz,其周期T＝1/523＝1912us,因此只要令計數(shù)器計時956us/1us＝956,在每次計數(shù)956次時將I/O反相,就可得到中音DO (523Hz).　　　 </p><p>　　計數(shù)脈沖值與頻率的關系公式如下

10、: </p><p>　　N＝Fi÷2÷Fr……………………………………………1.1</p><p>　　N: 計算值; Fi: 內部計時一次為1us, 故其頻率為1MHz;</p><p>　　（4） 其計數(shù)值的求法如下: </p><p>　　T＝65536-N＝65536-Fi÷2÷Fr …

11、…………………………1.2 </p><p>　　例如: 設K＝65536, F＝1000000＝Fi＝1MHz, 求低音DO(261Hz).中音DO (523Hz). 高音的DO (1046Hz)的計算值. T＝65536-N＝65536-Fi÷2÷Fr＝65536-1000000÷2÷Fr＝65536-500000/Fr。低音DO的 T＝65536-500000/262

12、＝63627，中音DO的T＝65536-500000/523＝64580，高音DO的 T＝65536-500000/1047＝65059</p><p>　?。?） C調各音符頻率與計數(shù)值T的對照表如表1所示.</p><p>　　表1.1 C調各音符頻率與計數(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位代表音符的高低,低4位

13、代表音符的節(jié)拍,表2為節(jié)拍與節(jié)拍碼的對照.如果1拍為0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要設定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間.假設1/4拍為1DELAY,則1拍應為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),如表3為1/4和1/8節(jié)拍的時間設定. </p><p><b>　　二．硬件系統(tǒng)概述</b></p><p>　　2.1 硬

14、件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹</p><p>　　2.1.1 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　?。?） 時鐘源電路 </p><p>　　單片機內部具有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。通常在引腳XTALl和XTAL2跨接石英晶體和兩個補償電容構成自激振蕩器，結構如圖2.1?？梢愿鶕闆r選擇6MHz、12MHz或24MHz等頻率的石英晶體，補償電容通常選擇22

15、pF左右的瓷片電容。 </p><p>　?。?） 復位電路 </p><p>　　單片機小系統(tǒng)采用上電自動復位和手動按鍵復位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復位操作。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。手動復位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關操作使單片機復位。其結構如圖2.1。上電自動復位通過電容C3充電來實現(xiàn)。手動按鍵復位是通過按鍵將電阻R1與VCC接通來實現(xiàn)。</

16、p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　2.1.2 發(fā)光二極管</p><p>　　如圖2.2，當接通電源，單片機運行時，八個二極管隨著不同的調子閃爍，增加美感。</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　2.1.3 一位數(shù)碼管

17、</p><p>　　在此，如圖2.,3，由于圖片是網上找的故與實物剛好相反，實物為共陽極接法，我手里所擁有的數(shù)碼管為共陽極數(shù)碼管，故在此特別說明，在軟件部分要將數(shù)碼表改成共陽極的，所以在此要特別注意！</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p><b>　　圖2.3</b></p><

18、;p>　　2.1.4 蜂鳴器發(fā)聲</p><p>　　如圖2.4，利用單片機的P3.7口產生不同音調所對應的方波來使蜂鳴器發(fā)聲，使用PNP三級管來驅動。</p><p><b>　　圖2.4</b></p><p>　　2.1.5 按鍵</p><p>　　如圖2.5，按下AGAIN鍵可播放重復的曲子也

19、可開啟播放，按下FORM鍵可播放上一曲，按下NEXT鍵可播放下一曲。</p><p><b>　　圖2.5 </b></p><p>　　2.2 電路原理圖</p><p><b>　　圖2.5</b></p><p>　　2.3 元器件清單</p><p>　　Bill

20、 of Material for 音樂播放器.Bom</p><p>　　Used Part Type Designator Footprint Description </p><p>　　==== =============== ========== ========== ================== </p><p>　　9

21、 10K R1 R2 R3 AXIAL-0.4 Resistor </p><p>　　R4 R5 R6 </p><p>　　R7 R8 R20 </p><p>　　1 12M

22、HZ Y1 XTAL-1 Crystal Oscillator </p><p>　　1 22uF C2 RB-.2/.4 Bi-Polar Capacitor </p><p>　　2 30pF C3 C4 RAD-0.1 Capacitor

23、 </p><p>　　8 300k R9 R10 R11 AXIAL-0.4 </p><p>　　R12 R13 </p><p>　　R14 R15 <

24、;/p><p>　　R16 </p><p>　　1 DIODE D1 LED Diode </p><p>　　8 LED D2 D3 D4 LED

25、 </p><p>　　D5 D6 D7 </p><p>　　D8 D9 </p><p>　　1 RESET S1 SW

26、 </p><p>　　1 SPEAKER LS1 SIP-2 </p><p>　　1 USB J2 USB Connector</p><p><b>　　三．軟件系統(tǒng)概述</b></p

27、><p>　　3.1 使用單片機資源的情況</p><p>　　通用寄存器R5，R4，R0，R1，R3，R2</p><p>　　用戶RAM區(qū)30H，31H</p><p>　　專用寄存器A,B,DPTR,</p><p>　　位尋址區(qū)21H，20H</p><p>　　3.2 軟件系統(tǒng)各模塊功

28、能簡要介紹</p><p>　　初始化程序：初始化定時器；</p><p>　　唱歌程序：從表格中取出數(shù)據，利用中斷程序產生不同頻率的方波同時調延時程序產生不同的節(jié)拍；</p><p>　　中斷程序：定時時間到，產生方波；</p><p>　　判鍵程序：判斷哪個鍵按下，轉向相應的子程序執(zhí)行相應的動作；</p><p>

29、　　音符表：用于產生曲調；</p><p>　　按鍵程序：分別執(zhí)行選歌，開啟，重復的功能。</p><p>　　軟件系統(tǒng)程序流程框圖</p><p><b>　　Y</b></p><p>　　N 3.4 軟件系統(tǒng)程序清單</p><p><b>　　ORG 000

30、0H</b></p><p>　　AJMP LOOOOP</p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p><b>　　AJMP TIM0</b></p><p><b>　　ORG 001BH</b></p><p>

31、<b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 0023H </p><p>　　LOOOOP:MOVA,#01H</p><p>　　LOOOP: MOV P2,#0C0H </p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>

32、;　　RL A</b></p><p>　　MOV R2,#0FFH</p><p>　　DELAY0:MOV R3,#0FFH</p><p><b>　　DJNZ R3,$</b></p><p>　　MOV R4,#0FFH</p><p><b>　　DJNZ R

33、4,$</b></p><p>　　DJNZ R2,DELAY0</p><p>　　JNBP3.3,START</p><p>　　LJMP LOOOP</p><p>　　START: MOV P2,#0F9H</p><p>　　MOV R5,#00H ;初始化&

34、lt;/p><p>　　MOV TMOD,#00010001B </p><p>　　MOV IE,#10101010B</p><p>　　MOV DPTR,#TAB2 ;裝第一首歌</p><p>　　MOV 30H,DPL ;DPTR低8位送30H暫存</

35、p><p>　　MOV 31H,DPH ;DPTR高8位送31H暫存</p><p>　　START1: INC R4 ;產生8位隨機數(shù)</p><p>　　MOV A,#01010101B</p><p><b>　　MOV B,R4</b>&l

36、t;/p><p>　　MUL AB ;8位隨機數(shù)由P1口輸出</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p>　　MOV DPL,30H</p><p>　　MOV DPH,31H </p><p>　　MOV A,#00H

37、</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV R0,A ;音符數(shù)據送R0嶄存</p><p>　　MOV A,#00H</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p>

38、;　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV R1,A ;節(jié)拍數(shù)據送R1嶄存</p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p>　　MOV 30H,DPL</p><p>　　MOV 31H,DPH</

39、p><p>　　CJNE A,#01H,ELECT ;一首歌沒結束轉ELECT</p><p>　　INC R5 ;結束歌曲計數(shù)器加1</p><p>　　LJMP KEYWORK ;結束歌曲計數(shù)器加1</p><p>　　ELECT: JZ START

40、 ;所有歌曲結束轉START循環(huán)</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p><b>　　JNZ SING</b></p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p><b>　　SETB P3.7<

41、;/b></p><p>　　LOOP1: ACALL DELAY ;調用延時子程序</p><p>　　DJNZ R1,LOOP1</p><p>　　SJMP START1</p><p>　　SING: MOV DPTR,#TAB1 ;音符表首址送DPTR</p>&l

42、t;p>　　DEC R0 ;計算音符</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOV B,#02H </p><p><b>　　MUL AB</b></p><p><b>

43、　　MOV R0,A</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p><b>　　MOV 21H,A</b></p><p><b>　　INC DPTR</b></p><p><b>　　MOV A,R0</b

44、></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV 20H,A</b></p><p>　　MOV TL0,20H </p><p>　　MOV TH0,21H</p><p>　　SETB TR0

45、 ;開T0定時器</p><p>　　LOOP2: ACALL DELAY</p><p>　　DJNZ R1,LOOP2</p><p>　　AJMP START1</p><p>　　TIM0: MOV TL0,20H</p><p>　　MOV TH0,21H</p><p>

46、<b>　　CPL P3.7</b></p><p>　　RETI ;中斷返回</p><p>　　DELAY: MOV R2,#70</p><p>　　DELAY1: MOV R3,#252</p><p><b>　　DJNZ R3,$</b>&l

47、t;/p><p>　　JNB P3.3,AGAIN ;重復正播放的曲子</p><p>　　JNB P3.4,FORM ;上一曲開關按下轉FORM</p><p>　　JNB P3.5,NEXT 下一曲開關按下轉NEXT</p><p>　　DJNZ R2,DELAY1</p

48、><p><b>　　RET</b></p><p>　　AGAIN: JNB P3.3,$ ;等待鍵釋放</p><p>　　LJMP KEYWORK</p><p>　　FORM: CLR EA ;關中斷</p><p>　　JNB P3.

49、4,$ ;等待鍵釋放</p><p>　　CJNE R5,#00H,ZERO ;不是第一首歌曲轉ZER0</p><p>　　MOV R5,#04H </p><p>　　SJMP KEYWORK</p><p>　　ZERO: DEC R5

50、 ;歌曲向上進一首</p><p>　　SJMP KEYWORK</p><p>　　NEXT: CLR EA</p><p>　　JNB P3.5,$</p><p>　　CJNE R5,#04H,LAST</p><p>　　MOV R5,#00H</p><p>　

51、　LJMP KEYWORK</p><p>　　LAST: INC R5 ;歌曲下翻一首</p><p>　　LJMP KEYWORK </p><p>　　KEYWORK: MOV DPTR,#TAB ;將歌曲排列表裝入DPTR</p><p>　　

52、MOV A,R5 ;將R5的內容送A</p><p>　　RL A </p><p>　　SETB EA ;開中斷</p><p>　　JMP @A+DPTR ;根據A的內容轉向不同歌曲</p&

53、gt;<p>　　TAB: AJMP MUSIC2</p><p>　　AJMP MUSIC3</p><p>　　AJMP MUSIC4</p><p>　　AJMP MUSIC5</p><p>　　MUSIC2: MOV DPTR,#TAB2 ;第2首歌曲首址送DPTR</p>

54、<p>　　MOV P2,#0F9H</p><p>　　GONG: MOV 30H,DPL</p><p>　　MOV 31H,DPH</p><p>　　AJMP START1</p><p>　　MUSIC3: MOV DPTR,#TAB3</p><p>　　MOV P2,#0A4H</p>

55、;<p><b>　　SJMP GONG</b></p><p>　　MUSIC4: MOV DPTR,#TAB4</p><p>　　MOV P2,#0BOH</p><p><b>　　SJMP GONG</b></p><p>　　MUSIC5: MOV DPTR,#TAB5&l

56、t;/p><p>　　MOV P2,#99H</p><p><b>　　SJMP GONG</b></p><p>　　;********************（音符表）**********************;</p><p>　　TAB1: DW 64021,64185,64331,64400,64524,646

57、32,64732</p><p>　　DW 64777,64860,64934,64968,65030,65085,65134</p><p>　　DW 65157,65198,65235,65252,65283,65310,65335</p><p>　　;*********************(蘭花草)***********************;<

58、/p><p>　　TAB2: DW 0608H,0A08H,0A08H,0A08H,0A18H,0908H,0808H,0908H</p><p>　　DW 0808H,0708H,0620H,0D08H,0D08H,0D08H,0D08H,0D18H</p><p>　　DW 0C08H,0A08H,0C08H,0C08H,0B08H,0A20H,0A08H,0D08

59、H</p><p>　　DW 0D08H,0C08H,0A18H,0908H,0808H,0908H,0808H,0708H</p><p>　　DW 0610H,0310H,0308H,0808H,0808H,0708H,0618H,0A08H</p><p>　　DW 0908H,0808H,0708H,0508H,0620H,0908H,0808H,0708H

60、</p><p>　　DW 0508H,0640H,0001H</p><p>　　;**********************(梁祝)*************************;</p><p>　　TAB3: DW 0A10H,0C08H,0D04H,0F08H,1004H,0D04H,0F04H,0C08H</p><p>　

61、　DW 1308H,1504H,1404H,1304H,1104H,1304H,1018H,1008H</p><p>　　DW 1004H,1104H,0E08H,0D04H,0C08H,0D04H,0F08H,1008H</p><p>　　DW 0A08H,0F08H,0D04H,0C04H,0D04H,0F04H,0C18H,1108H</p><p>　　

62、DW 1304H,0E08H,1008H,0D04H,0F04H,0C08H,0C10H,0A08H</p><p>　　DW 0C02H,0A08H,0C08H,0D02H,0E04H,1004H,0D18H,0C04H</p><p>　　DW 0D04H,0F08H,1004H,1308H,1108H,1008H,1104H,1004H</p><p>　　D

63、W 0F08H,0D04H,0C04H,0A10H,0F10H,0D08H,0F02H,0D04H</p><p>　　DW 0C04H,0A04H,0C04H,0D04H,0F04H,0C38H,0001H</p><p>　　;*****************(讓我們蕩起雙槳)*********************;</p><p>　　TAB4: DW

64、0608H,0808H,0908H,0A18H,0C08H,0A08H,0808H,0910H</p><p>　　DW 0620H,0008H,0808H,0908H,0A08H,0C18H,0001H,0C08H</p><p>　　DW 0D10H,0910H,0A30H,0001H,0A08H,0C08H,0D20H,0C18H</p><p>　　DW 0

65、D08H,0F08H,0E04H,0D04H,0C08H,0D08H,0A10H,0004H</p><p>　　DW 0808H,0908H,0A18H,0C08H,0810H,0610H,0808H,0908H</p><p>　　DW 0A08H,0D08H,0C30H,0010H,0A20H,0D18H,0001H,0D08H</p><p>　　DW 0C

66、08H,0B08H,0A10H,0001H,0920H,0A18H,0C08H,0608H</p><p>　　DW 0808H,0910H,0010H,0808H,0908H,0A10H,0C0BH,0001H</p><p>　　DW 0C04H,0D10H,0F10H,0E08H,0D08H,0C08H,0A08H,0D40H</p><p><b>

67、;　　DW 0001H</b></p><p>　　;*********************(童年)****************************;</p><p>　　TAB5: DW 0A08H,0C08H,0C10H,0C08H,0A08H,0D08H,0D08H,0E08H</p><p>　　DW 0D08H,0D08H,0D08

68、H,0D08H,0C08H,0F10H,0F08H,0F08H</p><p>　　DW 0F08H,0D08H,0F08H,0D08H,0C40H,0A08H,0C08H,0C10H</p><p>　　DW 0C08H,0A08H,0D08H,0D08H,0E08H,0D08H,0D08H,0D08H</p><p>　　DW 0D08H,0C08H,0F10H

69、,0F08H,0F08H,0F08H,0D08H,0D08H</p><p>　　DW 0F08H,1040H,1308H,1308H,1310H,1310H,1108H,1008H</p><p>　　DW 0F08H,0F10H,0D08H,0D08H,0F08H,0D08H,0F08H,1008H</p><p>　　DW 1008H,1008H,1008H,

70、1008H,0F08H,1108H,1008H,1040H</p><p>　　DW 1108H,1110H,1108H,1108H,1008H,1010H,0F08H,0F10H</p><p>　　DW 0F08H,1008H,0F08H,0D08H,0C08H,0C08H,0C10H,0C08H</p><p>　　DW 0D08H,0C08H,1008H,1

71、108H,0F40H,0001H,0000H</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　四．安裝調試說明</b></p><p>　　本播放器分為4個部分，分別為：單片機最小系統(tǒng)、按鍵模塊、彩燈模塊及其數(shù)碼管顯示模塊。</p><p>　　其中，第一最小系統(tǒng)是一塊單片機

72、芯片，使用的是AT89S51，在其P0口要外接一排上拉電阻，其第九引腳接復位電路，第十八、十九兩腳接時鐘電路。在此時鐘電路的振蕩頻率為12M，用于產生內部時鐘信號，第四十腳接+5V電源，第二十腳接地（GND）。第二彩燈系統(tǒng)，由八個彩色的發(fā)光二極管構成，其功能是實現(xiàn)電源接通的無限循環(huán)，和播放音樂的跑馬燈效果 。在此將這些發(fā)光二極管正極通過驅動電阻連接到+5V的電源上，另一腳分別接到p1口的p1.0—p1.7上，第三按鍵模塊由3個按鍵組成，

73、一個為開始，重復按鍵，此按鍵接p3.3口，一個為上一曲，此按鍵接p3.4口，還有一個是下一曲按鍵，此按鍵接到單片機p3.5口，最后一個部分是數(shù)碼管顯示，此處用一位數(shù)碼管，接到p2口，在接通電源時，實現(xiàn)數(shù)碼管顯示為0，按下開始按鍵時數(shù)碼管顯示1開始播放音樂，按下一曲或者上一曲時，數(shù)碼管顯示的數(shù)對應加1或者減1。</p><p>　　各部分硬件電路連接完成，認真檢查，即可寫出相應的程序將其編譯連接裝載，生成16進制文

74、件即.hex然后燒錄到單片機（此處用DIP40）中，然后放到各電路模塊組成的整機中，進行調試，必要時先用Multisim進行仿真，仿真成功，在進行電路板焊接及程序裝載，調試。</p><p><b>　　五．總結和體會</b></p><p>　　通過本次實訓，對單片機的一系列知識，進行了一次系統(tǒng)的復習，熟悉了一些簡單的程序，如延時程序，并學習了一些新的東西，如隨機數(shù)

75、的產生，按鍵的掃描及去抖動等。</p><p>　　在本次試驗中，學會了從程序的主體功能考慮要達到一個什么樣的要求，從而，將程序分成各個子程序，逐個寫出，分布細化，從而減少程序出錯機率，并且易于檢查各部分程序，根據任務功能所要達到的要求來進行檢查，看到哪個模塊所對應的程序不對，就檢查哪個模塊，提高了檢查效率。同時可以使程序條理清晰，方便改錯。為了提高程序可讀性，可以加注釋對程序的功能加以解釋說明，并且在各個子程序

76、之間以空行來分隔。</p><p>　　在這里，因為我們的音樂播放是以查表的方式進行，所以首先我們要根據晶振的頻率將音樂樂譜轉化為16進制的代碼表，這里的表有兩種形式，一種以DB開頭，另一種以DW開頭，這兩種形式表的區(qū)別是：DW表有高位和低位4個數(shù)字或字母組成，而DB表，只有低位，沒有高位，一般是兩位數(shù)字或字母組成。所以在運用查表程序時應該注意，上文程序規(guī)定的是什么樣的表，有高位下面的表就必須用DW形式的，如果沒

77、有高位只有低位則下面的表必須用DB形式的，否則程序無法按照正常的查表方法查詢下去，即不能正常播放音樂，大多情況為不能發(fā)出任何聲音，少許為全是噪音！</p><p><b>　　六．參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊恢先，黃輝先.單片機原理及應用[M].北京:人民郵電出版社,2006.</p><p>　　[2] 胡洪波.單片機原理