基于單片機(jī)控制音樂(lè)播放器

1、鄭州科技學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題 目 基于單片機(jī)的音樂(lè) 控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 院 （系） 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 目 錄0 引言21 設(shè)計(jì)方案32 系統(tǒng)設(shè)計(jì)72.1 硬件原理72.2 軟件原理113 實(shí)驗(yàn)與仿真144 結(jié)論16參考文獻(xiàn)17附錄1 仿真電路圖19附錄2 程序200 引言單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了II/O設(shè)備概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，

2、結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)

3、器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放有很多要點(diǎn)，例如外部電路簡(jiǎn)單，控制方便等，因而備受廣大單片機(jī)愛好者的喜愛。通過(guò)音樂(lè)發(fā)聲器的設(shè)計(jì)方案，掌握C語(yǔ)言的編程方法。并熟練的運(yùn)用AT89S52單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生固定頻率的方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出旋律，按下按鍵可以演奏預(yù)先設(shè)置的歌曲旋律，最重要的是自己還可以通過(guò)程序設(shè)計(jì)輸入自己喜歡的歌曲來(lái)演奏，本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)易音階編碼直覺(jué)式輸入法方便設(shè)計(jì)音樂(lè)旋律。1 設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是以AT89S52芯片的電路為基礎(chǔ)，外部加上放音設(shè)備，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)演奏控制器的硬件電路，通過(guò)軟件程序來(lái)

4、控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器使其演奏出優(yōu)美動(dòng)聽的音樂(lè)。用戶可以按照自己的喜好選擇音樂(lè)并將其轉(zhuǎn)化成機(jī)器碼存入單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。對(duì)于不同型號(hào)的單片機(jī)只需要相應(yīng)的改變一下地址即可。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性，很高的實(shí)際使用價(jià)值，為廣大的單片機(jī)和音樂(lè)愛好者提供了很好的借鑒。     本文設(shè)計(jì)的音樂(lè)盒，是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作的電子式音樂(lè)盒。與傳統(tǒng)的機(jī)械式音樂(lè)盒相比更小巧，音質(zhì)更優(yōu)美且能演奏和弦音樂(lè)。電子式音樂(lè)盒動(dòng)力來(lái)源是電池，制作工藝簡(jiǎn)單，可進(jìn)行批量生產(chǎn)，所以價(jià)格便宜?；趩纹瑱C(jī)制作的電子式音樂(lè)盒，控制功能強(qiáng)大，可根據(jù)需要擴(kuò)展其顯示、選歌功能，使用方便。根據(jù)

5、存儲(chǔ)容量的大小，可以盡可能多的存儲(chǔ)歌曲。另外，可以設(shè)計(jì)彩燈外觀效果，使音樂(lè)盒的功能更加豐富。設(shè)計(jì)的課題是“基于單片機(jī)的音樂(lè)播放器設(shè)計(jì)”，它是以單片機(jī)AT89C52作為硬件核心控制部件，結(jié)合負(fù)脈沖電路和LM386功率放大器，數(shù)碼管構(gòu)成典型的顯示電路，以及其他外圍設(shè)備組成的音樂(lè)播放系統(tǒng)。 根據(jù)音樂(lè)演奏控制器所要實(shí)現(xiàn)的顯示與選曲及音樂(lè)產(chǎn)生功能原理，系統(tǒng)包括演奏揚(yáng)聲器、選曲、播放和顯示幾部分。其中，S1開關(guān)用來(lái)選曲，通過(guò)顯示器顯示歌曲序號(hào)。S2按鈕用作播放。所設(shè)計(jì)的單片機(jī)樂(lè)曲播放控制器不僅能夠播放悅耳的歌曲，同時(shí)設(shè)置按鈕使所設(shè)計(jì)的程序能在五首歌曲之間進(jìn)行選曲，并通過(guò)顯示器使其顯示歌曲序號(hào)。&

6、#160;本文設(shè)計(jì)的音樂(lè)演奏控制器是通過(guò)控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生不同頻率的方波，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出不同音節(jié)的聲音，再利用延遲來(lái)控制發(fā)音時(shí)間的長(zhǎng)短，即控制音調(diào)中的節(jié)拍。同時(shí)設(shè)置按鈕使所設(shè)計(jì)的程序能在五首歌曲之間進(jìn)行選曲、設(shè)計(jì)顯示器使其顯示歌曲序號(hào)。1.1 實(shí)現(xiàn)功能硬件方面： （1）可以通過(guò)按鍵進(jìn)行曲目的選擇； （2）可以通過(guò)按鍵進(jìn)行曲目的播放和停止； （3）CPU可以控制聲音的音節(jié)和長(zhǎng)短； （4）音頻數(shù)據(jù)信息記錄需要大量非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)快速地記錄數(shù)據(jù)。因此需要具有掉電保護(hù)功能的大容量存儲(chǔ)器； （5）可以通過(guò)顯示器知道曲目的序號(hào)；軟件方面：&#

7、160;（1）系統(tǒng)中外擴(kuò)的各器件的初始化工作均在主程序中完成，其次，要設(shè)計(jì)如何調(diào)用顯示子程序以及樂(lè)曲播放程序。 （2）在實(shí)際的控制過(guò)程，常要求有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制，所以需要此類中斷服務(wù)程序。 （3）由于按鍵為機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，往往在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。為保證鍵識(shí)別的準(zhǔn)確，在電壓信號(hào)抖動(dòng)的情況下不能進(jìn)行狀態(tài)的輸入。為此需要進(jìn)行去抖動(dòng)處理的中斷服務(wù)程序。1.2 方案選擇方案一：用四個(gè)按鍵控制音樂(lè)的播放。3個(gè)按鍵選擇3首不同的音樂(lè)播放，另一個(gè)按鍵控制音樂(lè)的停止。按下播放鍵，用一點(diǎn)簡(jiǎn)單的控制之后，才開始播放音樂(lè)。比如，用定時(shí)器

8、控制，亮燈倒計(jì)時(shí)10秒然后觸發(fā)音樂(lè)播放。 方案二：用4*4小鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的選擇播放，1A按鍵控制播放10首音樂(lè)，CF按鍵分別實(shí)現(xiàn)歡迎頁(yè)面、上一首、下一首、停止播放。方案三：為了充分利用實(shí)驗(yàn)板的功能，進(jìn)一步擴(kuò)充音樂(lè)盒的功能。設(shè)計(jì)用七段顯示數(shù)碼管LCD顯示播放時(shí)歌曲序號(hào)。設(shè)置三個(gè)鍵，一個(gè)按鍵控制開機(jī)、播放、暫停音樂(lè)，另外兩個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)上一首、下一首。 （1） 在方案1中，共用了4個(gè)按鍵，其中3個(gè)按鍵控制播放3首音樂(lè)，另一個(gè)鍵控制音樂(lè)播放的停止。但是只能選擇3首音樂(lè)，不能顯示是哪首歌局限性太強(qiáng)。 （2） 在方案3中，共用了3個(gè)按鍵，其中一個(gè)鍵用于控制開機(jī)、

9、播放、暫停，另兩個(gè)鍵用于上一首與下一首切換。使用數(shù)碼管作為顯示輸出。功能過(guò)于單一，顯示效果不佳?？紤]到設(shè)計(jì)要求和時(shí)間上的局限，本次課程設(shè)計(jì)使用了方案二。 本次設(shè)計(jì)是一個(gè)基于AT89C52系列單片機(jī)的音樂(lè)盒，依據(jù)單片機(jī)技術(shù)原理，通過(guò)硬件電路制作以及軟件編譯，設(shè)計(jì)制作出一個(gè)多功能多功能音樂(lè)盒。該音樂(lè)盒主要由按鍵電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、蜂鳴器以及顯示電路組成。使用一個(gè)按鍵來(lái)控制開始，播放和暫停。利用兩個(gè)按鍵分別切換上一曲和下一曲來(lái)演奏出不同的樂(lè)曲，共三首音樂(lè)，蜂鳴器發(fā)出某個(gè)音調(diào)，與之相對(duì)應(yīng)的LED亮起。本設(shè)計(jì)利用KEIL編程軟件對(duì)音樂(lè)盒源程序進(jìn)行編程并調(diào)試，配合PROTEUS仿真軟件對(duì)硬

10、件進(jìn)行仿真調(diào)試。 音樂(lè)盒的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以AT89C51單片機(jī)位控制核心，加上矩陣按鍵、時(shí)鐘復(fù)位電路、蜂鳴器、LCD模塊組成。單片機(jī)負(fù)責(zé)接收按鍵的輸入，根據(jù)輸入控制音樂(lè)播放曲目和音樂(lè)花樣燈的顯示樣式以及蜂鳴器發(fā)音。系統(tǒng)組成框圖如圖1-1所示。單片機(jī)電源電路晶振電路顯示電路鍵控電路復(fù)位電路發(fā)聲電路圖1-1 總體電路框圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 硬件原理（1） 單片機(jī)的選擇在設(shè)計(jì)中文章選擇單片機(jī)AT89C52作為播放器的核心控制部件，原因是因?yàn)锳T89C52的功能全部兼容MCS-51，并且還有程序加密等功能，相比而言更加實(shí)用。 AT89C52單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能C

11、MOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8051產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，其強(qiáng)大的功能更適合較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。其主要工作特性是： 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲(chǔ)器，可擦寫壽命為1000次；  片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；  具有32根可編程I/O口線；  具有3個(gè)可編程定時(shí)器；  中斷系統(tǒng)是具有8個(gè)中斷源、6個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的結(jié)構(gòu)；  串

12、行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口；  具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR；  低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；  具有可編程的3級(jí)程序鎖定位； AT89C52工作電源電壓位5（1±0.2）V，且典型值為5V。  AT89C52最高工作頻率為24MHZ，編程頻率為324HZ，編程啟動(dòng)電流為1mA。（2）引腳排列及功能AT89C52的引腳排列如圖2-1所示：圖2-1 單片機(jī)引腳圖首先對(duì)于I/O口線做一介紹：  P0口8位、漏極開路的雙向I/O口。 當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器及外擴(kuò)I/O口時(shí)，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時(shí)，P0

13、口可用于接收指令代碼字節(jié)；在校驗(yàn)時(shí)，P0口可輸出指令字節(jié)（須外加上拉電阻）。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉電阻，變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。當(dāng)作為普通輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P0口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。 P1口8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P1口是為用戶準(zhǔn)備的I/O口雙向口。在編程和校驗(yàn)時(shí)，可用做輸入低8位地址。用做輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。 P2口8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器或外擴(kuò)I/O口時(shí)，P2口輸出高8位地址。在編程/校驗(yàn)時(shí)，P2口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號(hào)。P2口也可做普通I/O口使用。用做輸入時(shí)，應(yīng)

14、先將輸出鎖存器置1。P1口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。 P3口8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3口可做普通I/O口使用。用做輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。在編程/校驗(yàn)時(shí)，P3口接收某些控制信號(hào)。它可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。（3） 晶振電路部分AT89S52中有一個(gè)高增益反相放大器，它可以用來(lái)構(gòu)成內(nèi)部振蕩器，其中引腳XTAL1是該放大器的輸入端，XTAL2是放大器的輸出端。而用石英晶體或者陶瓷諧振器作為反饋元件，連接到它的高增益放大器，再接入電容C1、C2構(gòu)成一個(gè)反饋回路，從而形成一個(gè)并聯(lián)振蕩電路，就也構(gòu)成了一個(gè)自然振蕩器。對(duì)外接電容C1、C2的容量對(duì)振蕩頻率的高低、振蕩器

15、工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性有著輕微的影響。所以使用的是12MHz石英晶體的話，它的電容就取20PF左右，振蕩脈沖信號(hào)通過(guò)內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器來(lái)進(jìn)行二分頻，這樣就形成了單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)。圖2-2 晶振電路（4） 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路、復(fù)位電路、電源、接地。復(fù)位電路工作原理：高電平為例，電源上電時(shí)，VCC可以認(rèn)為一階躍信號(hào)復(fù)位端電壓是由于下拉電阻R1在CPU復(fù)位端引起的電壓值，一般為0.3V以下。但在實(shí)際應(yīng)用中，VCC不可能為理想的階躍信號(hào)。其主要原因有兩點(diǎn)：（1）穩(wěn)壓電源的輸出開關(guān)特性；（2）我們通常在設(shè)計(jì)電路時(shí)，為保證電源電壓穩(wěn)定性，往往在電源的輸入端并聯(lián)一個(gè)大電

16、容，從而導(dǎo)致了VCC不可能為階躍信號(hào)特征。從而影響了的復(fù)位電壓的復(fù)位特性。圖2-3 復(fù)位電路揚(yáng)聲器電路本設(shè)計(jì)是采用蜂鳴器用來(lái)發(fā)出聲音，由于在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)高電平為5伏，輸出功率很有限，所以本設(shè)計(jì)中，理論聯(lián)系實(shí)際，用一個(gè)PNP型三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，由于三極管具有放大作用，在實(shí)際應(yīng)用中，輸出功率將會(huì)提高很多。圖2-4 揚(yáng)聲器電路復(fù)位電路AT89S52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)施密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。本設(shè)計(jì)是采用上電自動(dòng)復(fù)位，上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只

17、要Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用12MHZ 時(shí)C取20PF。 電源、接地 單片機(jī)AT89C52所選用的是+5V的電源，可直接由穩(wěn)壓電源提供，接地直接接GND。單片機(jī)最小系統(tǒng) 由以上晶振電路、復(fù)位電路、電源、接地即可組成單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖4-5所示。 圖2-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖2.2 軟件原理（1） 音樂(lè)原理樂(lè)曲中的不同音符，實(shí)質(zhì)就是不同頻率的聲音，聲音的頻譜范圍通常約為幾十到幾千赫茲，通過(guò)程序控制單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，當(dāng)該脈沖信號(hào)的頻率位于聲音頻譜范圍內(nèi)時(shí)，在單片機(jī)的I/O口街上喇叭就能發(fā)出聲音。然后利用延時(shí)

18、程序控制矩形波的高低電平持續(xù)時(shí)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(zhǎng)短對(duì)應(yīng)節(jié)拍，就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)音樂(lè)的演奏。音頻轉(zhuǎn)換的原理想要產(chǎn)生我們需要的音頻脈沖，就需要算出每個(gè)音頻的半個(gè)周期，也就是音頻的半周期時(shí)間。我們以半周期時(shí)間為定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到后就將引腳P3.0反相，重復(fù)操作，就可以得到這個(gè)引腳上我們需要的音頻脈沖。首先設(shè)置單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器的工作方式為1，那么通過(guò)改變TH1和TL1的計(jì)數(shù)值就能夠產(chǎn)生不同的頻率，從而產(chǎn)生不同的音階。例如，頻率為440HZ，其周期T=1/440=1272us，因此只要令計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)1272 us/2&

19、#160;us=1136，每計(jì)數(shù)1136次時(shí)將I/O反相，就可得到低音D6（440HZ）。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是： N = F1/2/F2  此表達(dá)式中N為單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)值；F1為單片機(jī)的機(jī)器頻率；F2為想要產(chǎn)生的聲音頻率。當(dāng)晶體振蕩器是12MHz時(shí)，其頻率為1MHz。其計(jì)數(shù)初值T的求法如下： T = 65536 N = 65536 - F1/2/F2（N：計(jì)數(shù)值，F(xiàn)1：內(nèi)部計(jì)時(shí)一次為1uS，故其頻率為1MHz，F(xiàn)2：要產(chǎn)生的頻率 ）由于各個(gè)音調(diào)對(duì)應(yīng)

20、的頻率是已知的，因此，播放音樂(lè)時(shí)，應(yīng)對(duì)樂(lè)曲中出現(xiàn)的音調(diào)進(jìn)行編碼，并找出單片機(jī)播放這些音調(diào)所對(duì)應(yīng)的定時(shí)初值。表1所列是音調(diào)編碼與定時(shí)器的初值表。其中頻率是已知的。編碼可以自己設(shè)置，而定時(shí)器初值是怎樣得來(lái)的呢？下面以“低6”為例進(jìn)行說(shuō)明?！暗?”的頻率為440Hz，其對(duì)應(yīng)的周期為：T=1/f=1/440=272us.單片機(jī)上對(duì)應(yīng)蜂鳴器的I/O口來(lái)回取反的時(shí)間應(yīng)為：t=T/2=2272/2=1136us.單片機(jī)奏樂(lè)時(shí)，其定時(shí)器為工作方式1，若以振蕩器的十二分頻信號(hào)為基數(shù)脈沖，如果單片機(jī)晶振為12MHz,則1us計(jì)數(shù)一次。所以，對(duì)于“低6”，其定時(shí)器的初值應(yīng)該是：216-1136=64400。（2）

21、節(jié)拍的產(chǎn)生音階的頻率是固定的，而節(jié)拍有快有慢，拍子越短節(jié)奏越快，拍子越長(zhǎng)節(jié)奏越慢?？刂瓢l(fā)音的時(shí)間有兩種方法：調(diào)用延時(shí)子程序或采用定時(shí)器中斷。本次對(duì)節(jié)拍的控制是通過(guò)延時(shí)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。表2所列是節(jié)拍編碼表。若以2拍的時(shí)長(zhǎng)為400ms為例，1/2拍得時(shí)長(zhǎng)為200ms，1/4拍得時(shí)長(zhǎng)為100ms。首先這樣，確定一個(gè)基本時(shí)長(zhǎng)的延時(shí)程序，比如以100ms,為基本延時(shí)時(shí)間，那么，1/4拍可以調(diào)用一次延時(shí)程序，1/2拍需要用二次延時(shí)程序，1拍需調(diào)用四次延時(shí)程序，依次類推。（3） 編程音調(diào)和節(jié)拍進(jìn)行過(guò)編碼后，那么，一首樂(lè)曲就可以用若干個(gè)8位的簡(jiǎn)碼表示。比如“生日快樂(lè)歌”的第一個(gè)簡(jiǎn)碼是“82H”，由表一可知，其高

22、四位“8”表示音調(diào)“中5”，對(duì)應(yīng)的頻率是782Hz,對(duì)應(yīng)的定時(shí)器初值是64898；另由表2可知，其低4位“2”表示節(jié)拍為“2/4拍”。這樣，任意一首樂(lè)曲的簡(jiǎn)碼都可以通過(guò)樂(lè)譜提取軟件而獲得，而得到簡(jiǎn)碼后，就可以編程了。圖3所示是單片機(jī)播放音樂(lè)的程序流程圖，本文使用的事定時(shí)器0，音調(diào)的高低由定時(shí)器來(lái)控制P3.7并按一定頻率取反實(shí)現(xiàn)，節(jié)拍的長(zhǎng)短由延時(shí)程序控制。流程圖中的“TABLE”是由表1中的定時(shí)器初值組成的。3 實(shí)驗(yàn)與仿真 3.1  Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)（1）C52工具包的整體結(jié)構(gòu)中，其中uVision與Ishell分別是C51 for

23、60;Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。（2） 采用KEIL 開發(fā)的89c51單片機(jī)應(yīng)用程序

24、步驟： 在uVision 集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建新項(xiàng)目（Project），擴(kuò)展文件名為.UV2,并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件（本設(shè)計(jì)采用ATMEL 公司下的AT89C51）。  用uVision 的文本編輯器編寫源文件，可以是匯編文件（.ASM）,也可以使C語(yǔ)言文件（擴(kuò)展名.C），并將該文件添加到項(xiàng)目中去。一個(gè)項(xiàng)目文件可以包含多個(gè)文件，除了源程序文件外，還可以是庫(kù)文件、頭文件或文本說(shuō)明文件。  通過(guò)uVision 2 的相關(guān)選擇項(xiàng)，配置編譯環(huán)境、連接定位器以及Debug調(diào)試器的功能。 對(duì)項(xiàng)目中的源文件進(jìn)行編譯連接，生成絕

25、對(duì)目標(biāo)代碼和可選的HEX文件，如果出現(xiàn)編譯連接錯(cuò)誤則返回到第2步，修改源文件中的錯(cuò)誤后重構(gòu)整個(gè)項(xiàng)目。 對(duì)沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤的程序進(jìn)行仿真調(diào)試，調(diào)試成功后將HEX文件寫入到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的ROM中。3.2 proteus的操作（1）硬件電路圖的接法操作  放置選擇（刪除）元器件 移動(dòng)元器件 縮放視圖連接導(dǎo)線仿真，調(diào)試（2）單片機(jī)系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真過(guò)程 Proteus強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真功能，使它可成為單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)和改進(jìn)手段之一。全部過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)上通過(guò)Proteus來(lái)完成的。其過(guò)程一般也可分為三步：在ISIS平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)

26、電路設(shè)計(jì)、選擇元器件、接插件、連接電路和電氣檢測(cè)等。簡(jiǎn)稱Proteus電路設(shè)計(jì)。 在Keil平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、編輯、匯編編譯、代碼級(jí)調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼文件（*.hex）。簡(jiǎn)稱Proteus源程序設(shè)計(jì)和生成目標(biāo)代碼文件。 在ISIS平臺(tái)上將目標(biāo)代碼文件加載到單片機(jī)系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互、協(xié)同仿真。它在相當(dāng)程度上反映了實(shí)際單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。簡(jiǎn)稱Proteus仿真。（3）本次設(shè)計(jì)的硬件電路主要由單片機(jī)AT89S52和外圍放音電路組成，在調(diào)試電路的過(guò)程中也碰到了一些問(wèn)題。 問(wèn)題一：?jiǎn)纹瑱C(jī)無(wú)法正常下載程序。 問(wèn)題二：下載音頻程序后無(wú)

27、法播放音樂(lè)。調(diào)試步驟： 在PROTUES檢查各硬件管腳是否連接正確，線路邏輯是否正確，例如：晶振電路的連接，復(fù)位電路是否設(shè)計(jì)正確。 根據(jù)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)檢查各流程圖是否正確，再根據(jù)流程圖來(lái)檢查程序是否也正確。然后將所有程序組織起來(lái)，在軟件環(huán)境下運(yùn)行，檢查程序是否正確。通過(guò)對(duì)硬件和軟件系統(tǒng)的認(rèn)真檢查，反復(fù)測(cè)試，如果沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題即可把源程序編譯成HEX文件裝載到單片機(jī)中，對(duì)硬件進(jìn)行仿真。4 結(jié)論課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)

28、用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。做完這個(gè)課題設(shè)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)還是有許多地方存在不足，如知道了AT89C51單片機(jī)在裝入時(shí)有方向性、焊接時(shí)需格外的小心、需要接上拉電阻、按鍵要選擇好等。在經(jīng)過(guò)后期的努力，我已經(jīng)改善許多，尾燈控制電路已經(jīng)可以正常工作。并且此方案相比其他方案具有很多直觀的優(yōu)點(diǎn)，用單片機(jī)編程比較直接，用硬件電路搭建很方便，通過(guò)對(duì)AT89C51單片機(jī)的編寫程序，來(lái)控制LED的亮、滅，這樣可降低材料的成本、簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)的可靠性以及先進(jìn)性，能夠?qū)崿F(xiàn)控制器的系統(tǒng)編程。我的題目是音樂(lè)播放器硬軟件的設(shè)計(jì)，對(duì)于我們

29、這些工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，這是一次考驗(yàn)。怎樣讓自己的計(jì)劃更具有序性，而不會(huì)忙無(wú)一用？這都是我們所要考慮和努力的。這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到很多很多的東西，學(xué)會(huì)了怎么樣去制定計(jì)劃，怎么樣去實(shí)現(xiàn)這個(gè)計(jì)劃，并掌握了在執(zhí)行過(guò)程中怎么樣去克服心理上的不良情緒。不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的編程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。  同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)

30、了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不夠好。這次課程設(shè)計(jì)通過(guò)自己的努力，同學(xué)的幫助，還有老師的辛勤指導(dǎo)下，最終順利完成了。參考文獻(xiàn)1 史敬灼. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服控制技術(shù)M. 北京：科學(xué)出版社，2007,23-352 余永權(quán). 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006,53-703 陳理壁. 步進(jìn)電機(jī)及其應(yīng)用M. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2009,32-474 王曉明、胡曉柏. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002,181-2085 劉寶延、程樹康. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)M. 哈

31、爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007,134-1676 王宗培. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009,121-1507 莫正康. 電力電子應(yīng)用技術(shù)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009,169-1838 曾曉宏. 數(shù)字電子技術(shù)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008,150-163附錄1： 仿真電路圖附錄2： 程序ORG   0000H      LJMP  START      ORG &

32、#160;001BH       LJMP  TIME1 START:MOV  TMOD,#10HMOV   IE,#88HMAIN: MOV   40H,#00HNEXT: MOV   A,40HMOV   DPTR,#TABLEMOVC  A,A+DPTRCJNE  A,#00H,PLAYLJM

33、P  STOPPLAY: MOV   R1,AANL   A,#0FHMOV   R2,AMOV   A,R1ANL   A,#0F0HCJNE  A,#00H,MUSICCLR   TR1LJMP  DELMUSIC:SWAP  A       DEC &#

34、160; A       MOV   22H,A       ADD   A,22H       MOV   R3,AMOV   DPTR,#TABLE1MOVC  A,A+DPTR     

35、;    MOV   TH1,AMOV   21H,A      MOV   A,R3      INC   AMOVC  A,A+DPTRMOV   TL1,AMOV   20H,ASETB  TR1DEL: 

36、0;LCALL DELAY INC   40HLJMP  NEXTSTOP: CLR   TR1LJMP  MAINTIME1:PUSH  ACCPUSH  PSW CPL   P1.7MOV   TL1,20HMOV   TH1,21H      POP &

37、#160; PSW       POP   ACC      RETIDELAY:MOV   R7,#02HDELA1:MOV   R6,#125 DELA2:MOV   R5,#248      DJNZ  R5,$  

38、0;    DJNZ  R6,DELA2      DJNZ  R7,DELA1      DJNZ  R2,DELAY       RETTABLE1:DW 64524,64580,64684,64777DW 64820,64898,64968,65030,65058 

39、0;      DW 64400,64260TABLE:DB 14H,42H,62H,98HDB 74H,92H,72H,68H   DB 64H,22H,32H,44H,32H,22H       DB 3CH   DB 64H,42H,62H,94H,04H,82H       DB 74H,94H,68H   DB 64H,32H,42H,54H,04H,12H       DB 2CH DB 74H,94H,98H      DB 84H,72H,82H,98H DB 72H,82H,92H,72H,72H,62H,42H,22H &#