单片机音乐播放器报告.docx

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1、科信学院单片机应用系统三级工程 设计说明书2023/2023 学年其次学期题目 ：音乐播放器设计专业班级：信息 1 班学生学号：120232128学生姓名：代星雨指导教师：吴开兴、刘会军、马永强、马小进设计周数 ：2 周设计成绩 ：2023 年 6 月 26 日1、工程设计目的21.1 目的21.2 课程设计任务21.3 课程设计要求22、工程设计22.1 总体设计22.2 硬件设计32.3 软件设计92.4 硬件调试162.5 软件调试163、工程设计总结或结论173.1 课设总结173.2 课程设计感想184、参考文献18101、工程设计目的1.1 目的应用单片机，利用它的原理组成一个音乐

2、播放器。1.2 课程设计任务利用 I/O 口产生肯定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲最少三首乐曲，每首不少于 30 秒承受 LCD 或数码管显示信息。开机时有英文欢送提示字符，播放时显示歌曲序号或名称。可通过功能键选择乐曲，暂停，播放。1.3 课程设计要求依据技术要求和现有开发环境，分析设计题目； 设计系统实现方案；设计并绘制电路原理图；画出功能模块块的程序流程图；使用汇编语言或C 语言编写实现程序； 结合硬件调试、修改并完善程序；编写课程设计报告。2、工程设计2.1 总体设计本次设计以低本钱,敏捷便利为原则，所以掌握器选用主流的 51 系列单片机，考虑到 51 内部储存空

3、间的限制，应选用容量为51 两倍的 AT89C52 单片机作为总掌握器，以矩阵键盘作为乐曲选择器，以0.5W 8扬声器等组成功放设备，以LCD1602 液晶作为人机交互界面。时钟振荡电路用来为单片机产生时钟脉冲，本设计承受内部时钟方式。软件用来对单片机的各引脚进展掌握 LCD 显示，同时在功放电路的输出端口产生不同频率的矩形波进而产生音乐，当按钮按下时程序要完成对唱曲的切换，对 LCD 显示内容的切换。总体方案图以及相关流程图：图 2-1 图 总体方案图图 2-2 主程序流程图图 2-3 显示流程2.2 硬件设计当键盘有键按下时，推断键值，启动计数器 T0，产生肯定频率的脉冲，驱动扬声器发出音

4、乐。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。2.2.1 单片机电路微掌握器承受 AT89C52。AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的与 MCS-51 系列单片机完全兼容的高性能 CMOS 8 位单片机，MCS-51 系列单片机以其推出时间早、配套资源丰富、开发手段完善、性价比高等特点而得到了广泛的应用，是单片机的主流品种。AT89C52 的内部资源主要包括：与 MCS-51 系列完全兼容的高性能 8 位 CPU；8K 字节可重复编程的 Flash 存储器；256 字节的 SRAM；4 个 8 位的并行口，共 32 条 I/O 口线；3 个 16

5、位的定时器/计数器；6 个中断源，2 个中断优先级的中断系统；一个全双工的串行口；内部振荡器。图 2-4 单片机引脚图2.2.2 晶振电路单片机的正常工作是在时钟的作用下完成的，晶振选用11.0592M 的。时钟振荡电路由晶振6MHZ和电容组成，接单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚。时钟振荡电路用来为单片机产生时钟脉冲，为内部时钟方式Y 1X 1C 311.0 592 M X 2C 2图 2-5 晶振电路图2.2.3 复位电路复位电路由电解电容、电阻和按钮组成。复位分为上电复位和手动复位，上电复位在单片机一上电时对单片及进展复位，手动复位通过外部按钮来对单片机进展复位。两种复位方式的结

6、果一样。复位电路的电路图如下图。S1R11KC1+RE SET10UFR210KVCC图 2-6 复位电路图2.2.4 按键输入电路按键输入电路由 4*4 矩阵键盘组成，P1 口作为输入掌握按键，其中 P1.0P1.3 扫描行，P1.4P1.7 扫描列。键盘是由假设干个按键组成的开关矩阵，它是最简洁的单片机应用系统的输入设备，操作人员可以通过键盘输入数据或命令，实现简洁的人机通信。本设计承受 4*4 的键盘构造，如图图 2-7 键盘构造图键盘的行线 X0X3 通过电阻接+5V，当键盘上没有键闭合时，全部的行线和列线都断开，行线都是高电平。当键盘上某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线都被短路。

7、例如 6 号键被按下时，行线X1 和列线 Y2 被短路，此时X1 的电平由 Y2 的电位打算。假设把行线接到单片机的输入口，列线接到单片机的输出口，则在单片机的掌握下，先使列线Y0 为低电平“0”，其余三根列线Y1、Y2、Y3 都为高电平“1”，读行线状态。假设X0、X1、X2、X3都为高电平，则 Y0 这一列上没有键闭合。假设读出的行线不全为高电平，则为低电平的行线和 Y0 相交的键处于闭合状态，假设 Y0 这一列上没有键闭合，使列线 Y1 为低电平，其余列线为高电平，用同样的方法检查 Y1 这一列上是否有键闭合。这种逐行逐列的检查键盘的状态过程称为对键盘的一次扫描。键盘按键分布如下：012

8、3456789ABCDEF图 2-8 按键分布图按键功能说明：1A十首歌曲C下一首歌曲D上一首歌曲E暂停F开机画面表 2.1 按键功能说明表图 2-9 矩阵键盘图2.2.5 功放发声电路承受 LM386 功放芯片，功放电路由 P2.5 口掌握，放大器增益 200图 2-10 功放电路仿真图2.2.6 输出显示电路输出显示电路选用 LCD1602，用 P3.3P3.4 作为 LCD 的 RS、R/W、E 的掌握信号；用P0.0P0.7 作为 LCD 的 D0D7 的掌握信号LCD 数码显示器构造液晶显示器又叫 LCD 数码显示器，液晶显示器的主要材料是液态晶体(简称液晶)，它是一种有机材料，在特

9、定的温度范围内，既具有液体的流淌性，又具有某些光学特性，其透亮度和颜色随电场、磁场、光及温度等外界条件的变化而变化。因此，在规律电路的输出信号作用下，可显示出某一确定的数字。液晶显示器是一种被动式显示器件，液晶本身不会发光，而是借助自然光和外来光显示 数宇。外部光线愈强，它的显示效果愈好。而且不会像 LED 数码显示器那样会被强光所漂浮。由于液晶显示器所需的功耗很小，因此它可由集成电路译码器直接驱动。文字型 LCDLCD 是一种通常5*7 点阵图形来显示字符的液晶显示，能显示的每个字符都有一个代码， 代码对应字符的点阵图形数据由字符发生器产生。通过驱动电路后在 LCD 显示出字符。引脚功能如下

10、：表 2.2 L1602 引脚功能表引脚号符号状态功能1Vs电源地2Ddd正 5V 规律电源3Vo液晶驱动电源4RS输入存放器选择：1 数据 0 指令5R/W输入读写操作选择6E输入使能信号7 至 14DBo-DB7三态数据总线*15E1输入MDLS40466 上两行使能信号*16E2输入MDLS40466 下两行使能信号图 2-11 LCD1602总电路仿真图图 2-12 总体电路仿真图2.3 软件设计2.3.1 音乐发生器设计流程及思路(1) 音乐根底在进展设计前，首先要对音乐学问有根本的理解，其次要明白单片机产生音乐脉冲的原理，最终完成硬件原理图和相关程序的设计。声音作为一种物理现象，是

11、由于物体振动而产生的，振动产生的声波作用于人耳，听觉系统将神经冲动传达给大脑，进而产生听觉。人耳能听到的声音频率大约在 1120230Hz， 而音乐中使用的音一般在 274100Hz。乐音体系中各音级的名称叫做音名，被广泛承受的是C D E F G A B(do re mi fa so la si 则多用于唱歌，称为唱名)。乐音体系中音高关系的最小尽量单位叫做半音，两个半音构成一 个全音。乐音中有几十个凹凸不同的音，但是最根本的只有这七个音，其他高、低音的音名都是在这个根底上变化出来的。在乐谱表上用来表示正在进展的音的长短的符号，叫做音符。不同的音符代表不同的长 度。音符有一下几种：全音符、二

12、分音符、四分音符、八分音符、十六分音符、三十二分音符、六十四分音符。此外，还有一种附点音符，它就是指带附点的音符，所谓附点就是记载音符右边的小圆点，表示增加前面音符时值的一半。音持续的长短即时值，一般用拍数表示，休止符表示暂停发音。音符与节拍数之间的对应关系如表 2.1 所示。表 2.3 音符与节拍数之间的对应关系表简谱发音简谱码T 值节拍码节拍数5低音 SO16426011/4 拍6低音 LA26440022/4 拍7低音 TI36452433/4 拍1中音 DO46458041 拍2中音 RE56468451 又 1/43中音 MI66477761 又 1/24中音 FA76482082

13、拍5中音 SO864898A2 又 1/26中音 LA964968C3 拍7中音 TIA65030F3 又 3/41高音 DOB650582高音 REC651103高音 MID651574高音 FAE651785高音 SOF65217一首音乐准时由很多不同的音符组成的，而每一个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以拍数对应的延时来构成不同的音乐。(2) 音频脉冲的产生音乐的产生需要不同频率的音频脉冲，对于单片机而言，可以利用它的定时/计数器产 生这样的方波频率信号。具体地说，只要知道某一音频的频率，求得它的周期，然后将次周期除以 2，得到半周期的时间，利用定时/计数器计时这

14、半个周期，计时到后就将输出脉冲的 I/O 反相。就可以在 I/O 端口上得到此脉冲。单片机工作在 12MHz 时钟频率下，其时钟周期为1us，因此可以利用STC90C52AD 的内部定时/计数器 T0，使其工作模式为 1，工作在计数器状态下，转变计数初值TH0 和 TL0 以产生不同频率的脉冲信号。T 的值打算了计数初值 TH0 和 TL0 的值，TH0=T/256，TL0=T%256。计数值公式如下：T = 65536 - Fi 2 Fr= 65536 -1000000 2 262式中， Fi ：单片机内部时钟周期为1us，所以其频率为1MHz。Fr ：产生音符所需的频率。通过上式计算，可以

15、求得各个音符频率的计数值T。C 调各音符频率与计数值T 的比照方表 2.2 所示。表 2.4 C 调各音符频率与计数值T 的比照值低音频率T参数中音频率T参数高音频率T参数Do2621908229Do523956115Do10465757Do2771805217Do554903108Do11095454Re2941701204Re587852102Re11755151Re3111608193Re62280497Re12454848Mi3301515182Mi65975991Mi13184545Fa3491433172Fa69871686Fa13974343Fa3701351162Fa74067

16、681Fa14804141So3921276153So78463877So15683838So4151205145So83160272So16613636La4401136136La88056868La17603434La4641078129La93253664La18653232Si4941012121Si98850661Si19763030(3) 音乐节拍的产生节拍是指音乐持续的长短，是除音符之外音乐的另一关键组成局部，在单片机系统中可以通过延时来实现。假设 1/4 拍的延时设为 0.2s，则 1 拍的时间为 0.8s。以此类推，可以求出其余节拍的值， 节拍的延时时间值与音乐的曲调值有相对

17、应的关系，表 2.3 所示为不同曲调下的 1/4 和 1/8 节拍的时间设定。假设单片机要实现自己播放音乐，那么必需在程序设计中考虑到节拍的设置，在 89C51 中，可以用一个直接存储一个音符，其中低 4 位是节拍码。节拍数和节拍码的比照表如表2.5 所示。曲调值1/8 节拍表 2.5DELAY各调整拍的时间设定曲调值1/4 节拍DELAY调 4/462ms调 4/4125ms调 3/494ms调 3/4185ms调 2/4节拍码125ms表 2.6节拍数调 2/4 节拍数与节拍码的比照节拍码250ms节拍数11/4 拍11/8 拍22/4 拍21/4 拍33/4 拍33/8 拍41 拍41/

18、2 拍51.25 拍55/8 拍61.5 拍63/4 拍82 拍81 拍A2.25 拍A1.25 拍C3 拍C1.5 拍F3.75 拍(4) 音频功放音乐的播放最终是通过扬声器完成的，但是直接用单片机产生的音频脉冲缺乏以直接驱 动扬声器来完成音乐的播放，因此这就要求在单片机端口与扬声器之间链接功率放大电路， 以实现最终的目的。评定功率放大电路有 3 个重要的指标，即输出功率、效率、非线性失真。输出功率 P0：功率放大器应在输出不失真的状况下给出最大的沟通输出功率P0 以推动负载工作，维持，功放元件一般工作在大信号状态，这就使功放元件的安全工作成为功率放大器的重要问题。效率 ：功率放大器的效率定

19、义为功率放大器的输出信号功率P0 和直流电源供给功率放大器功率 PE 之比，用 表示。功率放大器要求高效率地工作，一方面是为了提高输出功率，另一方面是为了降低管耗。直流电源供给的功率除了一局部变成有用的信号功率以外， 剩余局部编程晶体管的管耗。管耗过大将使功率管发热损坏。所以，最与功率放大器，提高 效率也是一个重要问题。非线性失真：功率放大器为了获得足够大的输出功率，需要大信号鼓励，从而使信号动态范围往往超出晶体管的线性区域，导致输出信号失真。因此减小非线性失真，成为功率放大器的又一个重要问题。总的来说，要求功率放大器在保证系统安全运用的状况下，获得尽可能大的输出功率、尽可能高的效率和尽可能小

20、的非线性失真。(5) 局部代码：RSBITP3.3 ;定义液晶显示端口标号RWBITP3.4EBITP3.5;*L50MSEQU60H;工作内存定义L1MSEQU61HL250MSEQU62HSECEQU65HMINEQU64HHOUEQU63H;* ORG0000h;主程序起始地址LJMPmainORG000BH;定时器中断子程序 0 LJMPTT0ORG001BHLJMPT1INT ORG1000Hmain:;液晶初始化MOVSP,#70HMOVP0,#01H;清屏CALLENABLEMOVP0,#38H;8 位，2 行显示 57 点矩阵lCALLENABLEMOVP0,#0FH;屏显 o

21、n，光标 on,闪耀 on lCALLENABLEMOVP0,#06H;计数地址加 1，显示幕 on lCALLENABLE;内存初始化lcallinitil;-key1:lcallkeylcallmodd ljmpkey1;键盘扫描key:nop noplcallksjnzk1;有按键转到 K1 lcallkaijilcallSOPxn: ljmp keyk1: lcall modd lcall modd lcall ksjnz k2 ljmp keyk2:movR2,#0feh;读键盘movR4,#00hk3:movA,R2 movP1,AmovA,P1JBacc.4,L1;为 1 跳转，

22、第一行无按键mova,#00hljmplkL1:jbacc.5,L2 mova,#04h ljmplkL2:jbacc.6,L3 mova,#08h ljmplkL3:jbacc.7,next1mova,#0ch;-lk:adda,R4 pushacck4:lcalldelay1;假设同时有其他按键，则等待lcallksjnzk4;-;按键值播放歌曲;-SOP: mov A,37hCJNE A,#01h,A11 LCALL MODDMOV 52H,#HIGH TABLE10 MOV 53H,#LOW TABLE10 LCALL INITILE2lcall MAIN0A11:CJNEA,#02H

23、,A22LCALLMODDMOV52H,#HIGH TABLE20MOV53H,#LOW TABLE20LCALLlcallINITILE2MAIN0A22:CJNEA,#03H,A33LCALLMODDMOV52H,#HIGH TABLE30MOV53H,#LOW TABLE30LCALLINITILE2lcall MAIN0A99: CJNE A,#10H,AAALCALL MODDMOV 52H,#HIGH TABLE100 MOV 53H,#LOW TABLE100 LCALL INITILE2lcall MAIN0AAA:RET2.4 硬件调试硬件调试：硬件调试是利用 DVCC 试验

24、与开发系统、根本测试仪器万用表、示波器等，检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进展。静态调试：是在用户系统未工作时的一种硬件检测。第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。其次步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。第三步：加电检测。给板加电，检测全部插座或是器件的电源端是否符合要求的值第四步：联机检查。由于只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。2.5 软件调试软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来觉察程序中存在的语法错误与规律错误并加以排解订正的过程。上电后，数码管显示光标位，正常。按

25、下按键 F，LCD 显示欢字符。按下按键 1，播放第一首歌曲，LCD 显示 1，对应扬声器播放相应曲目，歌曲播放完毕后可自动循环播放。分别按下其他曲目对应按键，都能对应播放相应曲目，LCD 显示相应曲目序号，歌曲播放完毕后可自动循环播放。按下按键C，播放之前曲目的下一曲，LCD 显示相应曲目序号，扬声器播放相应曲目，歌曲播放完毕后可自动循环播放。按下按键 D，播放之前曲目的上一曲，LCD 显示相应曲目序号，扬声器播放相应曲目，歌曲播放完毕后可自动循环播放。按下按键E， 播放暂停，LCD 显示相应曲目序号，再次按下，连续播放，扬声器播放相应曲目，歌曲播放完毕后可自动循环播放。重复以上过程。与要求

26、一样，调试成功。整体运行效果图LCD 效果图图 2-13 实物整体效果图 2-14 LCD 运行效果3、工程设计总结或结论3.1 课设总结通过这两周的课程设计，使我更加扎实的把握了有关单片机方面的学问，前期我们查阅相关资料，设计总体方案，然后设计每一步的实现过程，编写和修改程序。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查最终找出了缘由所在，也暴露出了前期我在这方面的学问欠缺和阅历缺乏。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们把握的学问不再是纸上谈兵。真是觉知此事要躬行啊！课程设计是一门专业课，给我很多专业学问以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道 课，一门辩思课，给了

27、我很多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感受很深。使我对抽象的理论有了具体的生疏。通过这次课程设计，我把握了常用元件的识别和 测试；生疏了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，把握了焊接的方法和技术，我认为，在这学期的试验中，不仅培育了独立思考、动手操作的能 力，在各种其它力量上也都有了提高。我们都可以在试验完毕之后变的更加成熟，会面对需 要面对的事情。试验过程中，也对团队精神的进展了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果真是团结就是力气，只有相互之间默契融洽的协作才能换来最终完善的结果。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么

28、不懂不明白的地方要准时请教或上网查询， 只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就会出真知，收获颇丰。3.2 课程设计感想虽然在这次做音乐盒过程中遇到的一些问题，有的得到了很好的解决，有的问题还是没 能找到解决的方法。不过不管怎样，我感觉我还是从中学到好了很多，特别是在这个解决问 题的过程中，我学会了如何去觉察问题、解决问题、还有如何去创，有自己的一些想法。感谢马教师带着我们一起做了这次格外有意义的课程设计。通过这次历练，不管是学问方 面的还是思想方面的，我觉得我都有了很大的提升。有了这次做单片机课程设计的贵重经受， 我信任不管是以后的毕业设计还是将来的工作，都会从这次的课程设计中吸取阅历和方法，

29、这将是我人生的很大一笔财宝。另外，从这次课程设计中我也看到了自己的很多缺乏，很多地方我都需要学习需要进步。例如这次课程设计对我而言最大的阻碍就是看不懂汇编程序，所以有些自己的想法想通过程 序实现的时候都由于看不懂程序而被迫罢手。所以，在以后的学习中，我要广泛学习，从多 方面丰富自己的学问、提高自己的力量。学问很重要，但是动手实践比理论学问更重要在以 后的学习时间里，我要自己多动手，做出一些有意义的东西。4、参考文献1 杨刚，周群.电子系统设计与实践.电子工业出版社,2023:18-23 341-347 118-1222 何立民.单片机高级教程应用与设计.北京航空航天大学出版社,2023:53983 涂时亮,张友德.单片微机掌握技术.清华大学出版社,1994:86-87 146-1474 单片机原理及接口技术试验 朱定华 北京 北方交通大学出版社,2023.11工程设计评语工程设计指导教师成绩签字年月日