基于单片机的音乐播放系统设计.docx
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基于单片机的音乐播放系统设计
天津大学网络教育学院
专科毕业论文
题目：
基于单片机的音乐播放系统设计
完成期限：
2016年1月8日至2016年4月20日
学习中心：
嘉兴
专业名称：
电气自动化技术
学生姓名：
李开军
学生学号：
132********8
指导教师：
黄凯
基于单片机的音乐播放器设计
第一章单片机及其在相关领域的应用和发展
1.1单片机的定义
单片机即单片微型计算机，是把中央处理器、存储器、定时/计数器、输入输出接口都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。
它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。
由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器；由于单晶片微电脑常用于当控制器故又名singlechipmicrocontroller。
1.2单片机的发展趋势1.2.1低功耗CMOS化
随着当今人们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CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。
CMOS虽然功耗较低，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，更适合于在要求低功耗的应用场合。
所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径
1.2.2微型单片化
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。
1.2.3主流与多品种共存
现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但以80C51为核心的单片机是主
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第一章单片机及其在相关领域的应用和发展
流。
而Microchip公司的PIC精简指令集（RISC）单片机，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。
在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。
1.3基于单片机的音乐播放器的应用
对于音乐播放器产品及其它有关消费电器产品都是一些开环或闭环控制系统，都由核心控制部分，执行部分与人机界面三部分组成。
而最为重要的控制部分一般是由单片机来执行完成的，这就必将导致和促进单片机在音乐领域应用的发展。
现在这些由单片机实现的音乐播放器的功能越来越强、费用越来越低。
例如，就市场上的mp3目前的功能越来越强大体积却越来越小，价格也逐渐便宜，被大多数人所能接受。
但这些音乐播放器也或多或少的存在着一些问题，解决这些问题，非智能化的单片机莫属。
所以基于单片机的音乐播放器不仅仅设计简单快捷操作方便，而且通用性好，元器件易于购买，因此是掌握单片机相关知识的理想设计。
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第二章基于单片机的音乐播放器设计
第二章基于单片机的音乐播放器设计
2.1电路所用器件介绍2.1.1硬件电路所用器件
AT89S52芯片、4×4小键盘、1602LCD液晶显示器、蜂鸣器、晶振，三极管，电容、电阻、排阻、导线、排插、排座等
2.1.2核心器件AT89S52介绍
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众。
多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
它具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
2.1.3振荡器特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
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第二章基于单片机的音乐播放器设计
2.1.4芯片擦除
AT89S52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
2.2设计原理
2.2.1音频脉冲产生原理
音乐是由音符组成的，而不同的音符对应的是不同的震动频率。
而不同的频率可以利用单片机的定时器产生，再驱动通过蜂鸣器或者是喇叭，就可以播放乐曲了。
要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期T，然后将周期除以2得到半周期的时间，再对P1.0口反相，就可在单片机P1.0引脚得到此频率的脉冲。
例如，频率为523Hz，其周期为天/523S=1912uS，因此只要令计数器计时956uS/1us=956，在每计数956次时就将I/O反接，就可得到中音DO（532Hz）。
计算举例：
设K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的计数值。
T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=65536-1000000/2/Fr=65536-500000/Fr低音DO的T=65536-500000/262=63627中音DO的T=65536-500000/523=64580高音DO的T=65536-500000/1047=65059
2.2.2节拍产生原理
根据节拍的特征，可以设定1拍为0.4S，1/4秒就是0.1S，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。
假设1/4拍为1DELAY，则1拍应为4DELAY，则以后的诸如3/4拍等均可以依此类推。
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第二章基于单片机的音乐播放器设计
表2-1节拍时间设定表
1/4节拍曲调值调4/4调3/4调2/4DELAY125毫秒187毫秒250毫秒曲调值调4/4调3/4调2/4
1/8节拍DELAY62毫秒94毫秒125毫秒
2.2.3计数脉冲与音乐频率转换原理
计数脉冲与频率从换算公式：
N=Fi/2/Fr（其中N：
计数值；Fi：
内部计时一次为1uS，故其频率为1MHz；Fr：
要产生的频率）
2.2.4乐谱中C大调音符对照表
音Do名音调C调D调E调F调G调A调B调CDEFGAB
Re
Mi
Fa
So
La
Ti
DEF#GABC
EF#G#ABC#D
FGABCDE
GABCDEF
ABCDEF#G
BCDEF#G#A
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第二章基于单片机的音乐播放器设计
2.2.5音符频率对照表
音符低1DO#1DO#低2RE#2RE#低3M低4FA#4FA#低5SO#5SO#低6LA#6低7SI中1DO频率（Hz）简谱码（T值）音符26263628#4FA#27763731中5SO29463835#5SO#31163928中6LA33064103#6349641037SI37064260高1DO39264260#1DO#41564331高2RE44064400#2RE#46664463高3M49464524高4F52364580#4FA#频率（Hz）简谱码（T值）740648607846489883164923880649689326499498865030104665058110965085117565110124565124131865157139765178148065198
2.2.6音乐代码库的建立方法
（1）先找出乐曲的最低音和最高音范围，然后确定音符表T的顺序。
（2）把T值表建立在TABLE1，构成发音符的计数值放在“TABLE”。
（3）简谱码（音符）为高位，节拍为（节拍数）为低4位，音符节拍码放在程序的“TABLE”处。
（4）音符节拍码00H为音乐结束标记。
2.2.7电路原理说明
当键盘有键按下时，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。
同时启动定时器T1，显示乐曲播放的时间，并驱动LCD,显示歌曲号及播放时间。
（1）硬件电路中用P1.0~P1.7控制按键，其中P1.0~P1.3扫描行，P1.4~P1.7扫面列。
（2）用P0.0~P0.7控制LCD显示。
（3）用，P2.0~P2.2作为LCD的RS,R/W,E的控制信号。
用P0.0~P0.7作为LCD的D0~D7的控制信号。
（4）用P3.7口控制蜂鸣器。
（5）电路为12MHZ晶振频率工作，起振电路中C1,C2均为30pf。
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第二章基于单片机的音乐播放器设计
2.2.5实验控制流程图
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第三章仿真实验及仿真实验原理图
第三章仿真实验及仿真实验原理图3.1原理图
LCD1
LM016L
VCC
VCCVSSVDDVEERSRWE456D0D1D2D3D4D5D6D77891011121314
30pf
X1
30pf
C4
10uCRYSTAL19
U1
XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314151617
18
XTAL2
R2
4k79VCCRST
123
C1
C2
0
1
2
3
293031
PSENALEEA
RP1
123456789
4
5
6
7
8
9
A
B
12345678
P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51
LS1RESPACK-8R1
1k
Q1
2SB718SPEAKER
C
D
E
F
11
第三章仿真实验及仿真实验原理图
3.2PCB及3D图
PCB顶层制版图
PCB底层制版图
12
第三章仿真实验及仿真实验原理图
3D图
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第四章试验程序及操作使用说明
第四章实验程序及操作使用说明
4.1实验程序
RSBITP2.0RWBITP2.1EBITP2.2L50MSEQU60HL1MSEQU61HL250MSEQU62HSECEQU65HMINEQU64HHOUEQU63HORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTT0ORG001BHLJMPT1INTORG1000HMAIN:
MOVSP,#70HMOVP0,#01HLCALLENABLEMOVP0,#38HLCALLENABLEMOVP0,#0FHLCALLENABLEMOVP0,#06HLCALLENABLELCALLINITILKEY1:
LCALLKEYLCALLMODDLJMPKEY1KEY:
14
第四章试验程序及操作使用说明
NOPNOPLCALLKSJNZK1LCALLKAIJILCALLSOPXN:
LJMPKEYK1:
LCALLMODDLCALLMODDLCALLKSJNZK2LJMPKEYK2:
MOVR2,#0FEHMOVR4,#00HK3:
MOVA,R2MOVP1,AMOVA,P1JBACC.4,L1MOVA,#00HLJMPLKL1:
JBACC.5,L2MOVA,#04HLJMPLKL2:
JBACC.6,L3MOVA,#08HLJMPLKL3:
JBACC.7,NEXT1MOVA,#0CHLK:
ADDA,R4
15
第四章试验程序及操作使用说明
PUSHACCK4:
LCALLDELAY1LCALLKSJNZK4MOVR3,#07HCLRAMOVR0,#30HMOVR1,#31HMM1:
MOVA,@R1MOV@R0,AINCR0INCR1DJNZR3,MM1POPACCMOV@R0,ARETNEXT1:
INCR4MOVA,R2JNBACC.3,N2LJMPN1N2:
LJMPKEYN1:
RLAMOVR2,ALJMPK3KS:
MOVA,#0F0HMOVP1,ANOPNOPMOVA,P1CPLAANLA,#0F0H
16
第四章试验程序及操作使用说明
RETDELAY1:
SETBRS0DL:
MOVR5,#0AHDL2:
MOVR6,#63DL3:
NOPNOPDJNZR6,DL3DJNZR5,DL2CLRRS0RETINITIL:
MOVR3,#08HMOVR0,#30HM1:
MOV@R0,#00HINCR0DJNZR3,M1RETMODD:
MOVP0,#8EHLCALLENABLEMOVA,37HMOVDPTR,#TABLE3MOVCA,@A+DPTRLCALLWRITE2RETKAIJI:
MOVA,37HCJNEA,#0FH,DFFMOVP0,#80HLCALLENABLEMOVDPTR,#TABLE1LCALLWRITE1
17
第四章试验程序及操作使用说明
DFF:
RETSOP:
MOVA,37HCJNEA,#01H,A11LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE10MOV53H,#LOWTABLE10LCALLINITILE2LCALLMAIN0A11:
CJNEA,#02H,A22LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE20MOV53H,#LOWTABLE20LCALLINITILE2LCALLMAIN0A22:
CJNEA,#03H,A33LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE30MOV53H,#LOWTABLE30LCALLINITILE2LCALLMAIN0A33:
CJNEA,#04H,A44LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE40MOV53H,#LOWTABLE40LCALLINITILE2LCALLMAIN0A44:
CJNEA,#05H,A55LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE50MOV53H,#LOWTABLE50LCALLINITILE2
18
第四章试验程序及操作使用说明
LCALLMAIN0A55:
CJNEA,#06H,A66LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE60MOV53H,#LOWTABLE60LCALLINITILE2LCALLMAIN0A66:
CJNEA,#07H,A77LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE70MOV53H,#LOWTABLE70LCALLINITILE2LCALLMAIN0A77:
CJNEA,#08H,A88LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE80MOV53H,#LOWTABLE80LCALLINITILE2LCALLMAIN0A88:
CJNEA,#09H,A99LCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE90MOV53H,#LOWTABLE90LCALLINITILE2LCALLMAIN0A99:
CJNEA,#0AH,AAALCALLMODDMOV52H,#HIGHTABLE100MOV53H,#LOWTABLE100LCALLINITILE2LCALLMAIN0AAA:
RET
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第四章试验程序及操作使用说明
INITILE2:
MOVL50MS,#20MOVL1MS,#00HMOVL250MS,#00HMOVSEC,#00HMOVMIN,#00HMOVHOU,#00HMOVA,HOUMOVB,#10DIVABADDA,#30HMOVP0,#0C8HLCALLENABLELCALLWRITE2MOVA,BADDA,#30HMOVP0,#0C9HLCALLENABLELCALLWRITE2MOVA,#3AHMOVP0,#0DHLCALLENABLELCALLWRITE2MOVA,MINMOVB,#10DIVABADDA,#30HMOVP0,#0CBHLCALLENABLELCALLWRITE2MOVA,BADDA,#30HMOVP0,#0CCHLCALLENABLELCALLWRITE2MOVA,#3AHMOVP0,#0CDH
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第四章试验程序及操作使用说明
LCALLENABLELCALLWRITE2MOVA,SECMOVB,#10DIVABADDA,#30HMOVP0,#0CEHLCALLENABLELCALLWRITE2MOVA,BADDA,#30HMOVP0,#0CFHLCALLENABLELCALLWRITE2MOVP0,#0C0HLCALLENABLEMOVDPTR,#TABLE2LCALLWRITE1RETENABLE:
CLRRSCLRRWCLRELCALLDELAYSETBERETWRITE1:
MOVR1,#00HA1:
MOVA,R1MOVCA,@A+DPTRLCALLWRITE2INCR1CJNEA,#0FEH,A1RETWRITE2:
MOVP0,A
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第四章试验程序及操作使用说明
SETBRSCLRRWCLRELCALLDELAYSETBERETDELAY:
MOVR4,#05D1:
MOVR5,#0FFHDJNZR5,$DJNZR4,D1RETTAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8HDB80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHTAB1:
DB89H,86H,0C7H,0C7H,0C0HTAB2:
DB0C6H,88H,0C0HTABLE1:
DB'Welcome',0FEHTABLE2:
DB'Hello',0FEHTABLE4:
DB'CAU',0FEHTABLE3:
DB30H,31H,32H,33HDB34H,35H,36H,37HDB38H,39H,41H,42HDB43H,44H,45H,46HMAIN0:
MOVTMOD,#11HMOVIE,#8AHMOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HLCALLKSJNZTTM12MOV40H,#00HNEXT20:
MOVA,40HMOVDPH,52HMOVDPL,53H
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第四章试验程序及操作使用说明
MOVCA,@A+DPTRMOVR2,AJZSTOPANLA,#0FHMOVR1,AMOVA,R2SWAPAANLA,#0FHJNZSINGCLRTR0JMPW1SING:
DECAMOV22H,ARLAMOVDPTR,#TABLE00MOVCA,@A+DPTRMOVTH0,AMOV21H,AMOVA,22HRLAINCAMOVCA,@A+DPTRMOVTL0,AMOV20H,ASETBTR0SETBTR1W1:
LCALLDELAY30INC40HLCALLKSJNZSTOPLJMPNEXT20STOP:
CLRTR0CLRTR1LJMPMAIN0
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第四章试验程序及操作使用说明
TTM12:
LCALLK2MOVA,37HCJNEA,#0EH,TTM13CLRTR1LCALLDELAY1TTM120:
LCALLKSLCALLDELAY1JZTTM120LCALLK2MOVA,37HCJNEA,#0EH,TTM120SETBTR1LJMPNEXT20TTM13:
CJNEA,#0CH,TTM14MOVA,52HINCAMOV52H,AMOVA,53HINCAMOV53H,AMOVA,36HINCAMOV37H,ALJMPTTM2TTM14:
CJNEA,#0DH,TTM2MOVA,52HDECAMOV
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