1、音乐播放器单片机课程设计3设计内容与设计要求设计内容：本课题要求以单片机为核心设计一个音乐播放器，完成多曲选择播放控制、停止控制、省电模式控制等功能。音乐播放器利用单片机的定时器产生乐谱的各种频率方波，信号经过放大后由喇叭发出声音，选取某段音乐使单片机连续播放。设计3个按键：播放/停止、下一曲、上一曲；4位LED显示器，用来显示所选曲目，该显示器在播放期间为了节省电源，设计为关闭状态，当一歌曲演奏结束，或选曲时显示器才显示曲目信息。要求焊接好开发板，在开发板上进行调试。设计要求：1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计；3）完成必要元器件选择；4）开发板焊接及测试5）系统软件设计及调试；
2、6）系统联调及操作说明7）写说明书主 要 设 计 条 件1、 MCS-51单片机实验操作台1台；2、 PC机及单片机调试软件，仿真软件proteus；3、 开发板1块； 4、 制作工具1套；5、 系统设计所需的元器件。说 明 书 格 式目录第1章、概述第2章、系统总体方案设计第3章 硬件设计第4章 软件设计及调试第5章 系统联调及操作说明第6章 总结参考文献 附录A 系统硬件原理图附录B 程序清单进 度 安 排设计时间分为二周第一周星期一、上午：布置课题任务，课题介绍及讲课。下午：借阅有关资料，总体方案讨论。星期二、分班级焊接开发板星期三、确定总体方案，学习与设计相关内容。星期四、各部分方案设
3、计，各部分设计。星期五、设计及上机调试。星期六、设计并调试第二周星期一：设计及上机调试。星期二：调试，中期检查。星期三：调试、写说明书。星期四-星期五上午：写说明书、完成电子版并打印成稿。星期五下午：答辩。参 考 文 献参考文献1、 王迎旭编.单片机原理与应用M.机械工业出版社.2、 楼然苗编.51系列单片机设计实例M.北京航空航天大学出版社.3、 黄勤编.计算机硬件技术基础实验教程M.重庆大学出版社4、刘乐善编.微型计算机接口技术及应用M.华中科技大学出版社.5、陈光东编.单片微型计算机原理及接口技术M.华中科技大学出版社.一 概述 7二系统总体方案设计 8三硬件设计 113.1 89C51
4、单片机 11图3-1和3-2 123.2 I/O并行口直接驱动LED显示 12四软件设计 154.1.软件设计 15五.系统调试与仿真 175.1软件仿真阶段 175.2系统的仿真调试阶段 175.3硬件安装调试 17六.总结 19参考文献 20附录A：音乐播放器电路设计图 21附录B：程序清单 22一 概述本课题要求以单片机为核心设计一个音乐播放器，完成多曲选择播放控制、停止控制、省电模式控制等功能。音乐播放器利用单片机的定时器产生乐谱的各种频率方波，信号经过放大后由喇叭发出声音，选取某段音乐使单片机连续播放。设计3个按键：播放/停止、下一曲、上一曲；4位LED显示器，用来显示所选曲目，该显
5、示器在播放期间为了节省电源，设计为关闭状态，当一歌曲演奏结束，或选曲时显示器才显示曲目信息。总体的设计思路是这样的。二系统总体方案设计本课题要求以单片机为核心设计一个简易音乐播放器，具有自动播放乐曲的功能。一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，音阶对应频率关系图1-1：C调各音符频率与计数值T的关系音符频率（Hz）半周期（ms） 简谱码T值定时值（H）简谱码T值定时值（D）低1 Do2621.90F894H62628低2 Re2941.70F95CH63835低3 Mi3301.51FA1AH64021低4
6、Fa3491.43FA6AH64103低5 So3921.28FB00H64260低6 La4401.14FB8CH64400低7 Si4941.01FC0EH64524中1 Do5230.95FC4AH64580中2 Re5870.85FCAEH64684中3 Mi6590.76FD08H64777中4 Fa6980.72FD30H64820中5 So7840.64FD80H64896中6 La8800.57FDC6H64966中7 Si9880.51FE02H65030高1 Do10460.47FE2AH65058高2 Re11750.42FE5CH65110高3 Mi13180.38FE
7、84H65157高4 Fa13970.36FE98H65178高5 So15680.32FEC0H65217高6 La17600.28FEE8H65252高7 Si19670.25FF06H65283图2-1本设计用89C51单片机为核心，利用8段数码管显示器.采用动态显示输出，声音输出用蜂鸣器来实现。采用8段数码管显示器进行动态显示需要占用4根I/O线，蜂鸣器占用1根I/O线，89C51单片机有足够的线，不用扩展I/O口。用一片单片机即可满足本设计的输入输出。系统框图如图1-2所示：图2-2通过对音乐播放器主体部分的电路进行模仿设计，达到播放器固有的基本功能，设定按钮K1、 K2和K3。按钮
8、K1打开并自动播放乐曲1；按钮K2打开并自动播放乐曲2；按钮K3为手动控制音乐停止的按键。根据设计要求该播放器能实现音键的控制。除此之外还实现了存储并读出几首音乐的功能。通过中断INT-1来实现功能的选择，当未按下中断按钮时，当按下中断按钮式，执行1，即可以播放音乐，共有两首音乐，由两个键来分别控制它们，此外，还设计了一个键来停止音乐的播放。系统主要由播放器发声模块、按键选择控制模块和存储器模块构成。播放器发声模块负责发出音键相应的音符；选择控制模块负责由外部控制播放器的各项功能的实现；显示模块负责按键时产生相应的值，由数码管来实现。在只实现基本功能时（由功能控制键控制），本文的主要内容是用A
9、T89C51单片机为核心控制元件，系统程序主要包括主程序，定时器中断程序，音乐播放程序，延迟子程序等。三硬件设计3.1 89C51单片机本设计使用的是ATMEL公司生产的AT89C51高性能8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS51指令系统及8051产品引脚兼容，片内置8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。如图2-1和2-2所示：端口引脚复用功能 P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出
10、口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）图3-1和3-23.2 I/O并行口直接驱动LED显示由于要显示每个按键的键值，就需要用到数码管LED显示模块。本设计一共用了一个数码管显示器。利用AT89S51单片机的P0端口的P2.0P2.4连接到一个共阴数码管的笔段上，数码管的公共端接地。在数码管上循环显示09数字，如图3-3所示：图3-33.3 发音电路发音电路有三极管，电阻和扬声器组成，三极管的基极接在单片机的P1.0端口，通过定时器溢
11、出的时间不同，P1.0端口输出不同频率的高低电平，P1.0输出的脉冲频率不同，三极管导通的频率也不相同，从而扬声器根据不同频率的脉冲发出的声音也不相同，发音电路如下图2-4所示： 图3-4四软件设计4.1.软件设计主程序设计的第一步为初始化，初始化I/O口，设置定时器定时时间，写定时器工作方式寄存器，设置允许T0中断。刚开始需要将存储单元置1，全部置1之后更新显示缓冲区。接着进行显示初始化，开定时器T0，这样就可以开始显示了。设置完以后程序就不断检测按键情况。检测使用软件去抖，也就是第一次检测到有键按下后，如果有键按下则执行相应指令。本设计还设计了防误操作程序，也就是对于一个键，按一下和一直按
12、着的效果是一样的，这样可以防止用户还没放开此键时，程序已进行第二次或多次同样的操作。图4-1程序中根音选取的是C调三个8度内的音符，共21个音。每个音符对应频率由定时器T0产生(音符频率及对应计数初值见附表)。为了程序调用方便，每个音符都对应一个编码，占用一个字节。在程序中以查表的方式加载计数初值。当值为00H时表示空拍，与节拍码配合完成节拍发音。节拍码也占一个字节，其总时间长度等于基本时间乘以节拍码的值。节拍码值为01H时，表示当前乐曲结束，为00H时，表示全部乐曲结束。为了编码简单，一般节拍码高半字节表示整拍，低半字节表示分数，只要基本延时设定恰当即可，为了及时响应键盘操作，键扫描指令安排
13、在基本延时时间子程序中。按键每按下一次，乐曲数目计数器R5加1或减1，然后根据R5的内容转向不同的乐曲。系统初始化后，进入播放功能。开始从第一首曲目开始循环播放。播放过程中如果出现跳选曲目则进入相应的曲目程序程序设计流程如图4-1所示。五.系统调试与仿真5.1软件仿真阶段 单片的程序用KEIL 编写的。在keil内建立工程后建立汇编文件，编写MCS-51程序。1、 编译成功后，分模块调试，分别采用“白盒”和“黑盒”测试法验证程序的正确性2、 将调试成功的各模块，合并到总程序中，进行总体性能测试。3、 联调PROTEUS进行硬件仿真，单步，断点调试，观察运行结果，并修改源程序5.2系统的仿真调试
14、阶段基于单片机的音乐播放器的是利用PROTEUS软件来实现电脑仿真的，仿真步骤如下：4、 打开PROTEUS软件，选择器件，连接电路图；5、 添加已经编译的HEX文件到单片机内；6、 单步运行，观察结果，比较预定结果，修改源程序；7、 总体调试运行；8、 分组测试，看是否达到任务要求。5.3硬件安装调试 单片机系统进行软件盒硬件调试成功后最后一步是进行硬件的连接和物制作，我们的硬件是在试验台上进行的，虽然与设计的电路不太相同，不过可以适当修改源程序，以适应实验台的要求9、 根据实验台情况和设计要求连接电路图；10、 在连接的电路上，进行模块测试，就是用简单的程序进行调试以确定电路连接正确；11
15、、 将修改后的程序下载到单片机里，可以用伟福仿真系统，进行单步和断点调试，将运行结果和实验现象与预定值进行比较，再适当修改程序以达到要求。 六.总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不
16、仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会前所遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中
17、遇到了很多编程问题，最后在周向红老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在周老师那里我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！参考文献1、 单片机原理与应用 王迎旭等编 机械工业出版社2、 51系列单片机设计实例 楼然苗等编 北京航空航天大学出版社3、 计算机硬件技术基础实验教程 黄勤等编 重庆大学出版社4、微型计算机接口技术及应用 刘乐善主编 华中科技大学出版社5、单片微型计算机原理及接口技术陈光东等编 华中科技大学出版社6、单片机典型模块设计实例导航 求是科技编著 人民邮电出版社出版7、单片机程序设计实例 先锋工作室编著 清华大学出
18、版社出附录A：音乐播放器电路设计图附录B：程序清单OUT BIT P3.7N EQU 10PLAY_K BIT P3.2XSDAT BIT P1.4GW BIT P1.0SW BIT P1.1BW BIT P1.2QW BIT P1.3SJGW EQU 2AHSJSW EQU 2BHSJBW EQU 2CHSJQW EQU 2DH ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PGINT0 ORG 000BHLJMP PGT0ORG 0013HLJMP PGINT1ORG 001BHLJMP PGT1ORG 0023HLJMP WRONGNOPNOPLJMP WRONG
19、ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HSET_TAB: MOV A,R2MOVC A,A+DPTRMOV R0,AINC R0INC R2MOV A,R2MOVC A,A+DPTRMOV R0,AINC R0INC R2INC R3CJNE R3,#N+1,SET_TABMOV R0,#40HMOV 31H,#01AJMP K1START: MOV 30H,#2MOV DPL,R0INC R0MOV DPH,R0ANL A,#0FHC2_4: CJNE A,#2,C3_4MOV A,23HSWAP AANL A,#0FHCJNE A,#4,C2P1_8C
20、2P1_4: MOV 24H,#250SJMP NOTEC2P1_8: MOV 24H,#125 SJMP NOTEC3_4: CJNE A,#3,C4_4 MOV A,23H SWAP A ANL A,#0FH CJNE A,#4,C3P1_8C3P1_4: MOV 24H,#187 SJMP NOTEC3P1_8: MOV 24H,#94SJMP NOTEC4_4: MOV A,23H SWAP A ANL A,#0FH CJNE A,#4,C4P1_8C4P1_4: MOV 24H,#125 SJMP NOTEC4P1_8: MOV 24H,#62NOTE: MOV A,#1MOVC A
21、,A+DPTRMOV 25H,ANEXT: MOV A,30HMOV DPL,R0INC R0MOV DPH,R0DEC R0MOVC A,A+DPTRMOV R2,AJZ STOPANL A,#0FHMOV R5,AMOV A,R2SWAP AANL A,#0FHJNZ SINGCLR TR0AJMP SING1SING: DEC AADD A,25HRL AMOV 22H,AMOV DPTR,#TABLE2MOV A,22HINC AMOVC A,A+DPTRMOV TH0,AMOV 21H,ASETB TR0SING1: LCALL DELAY1 INC 30H JNB PLAY_K,P
22、USE LJMP NEXTPUSE: LCALL DISP LCALL DISPLAY JNB PLAY_K,$-3STOP: CLR TR0K1: LCALL DISP JB NEXT_K,K2 LCALL DISPLCALL DISPLAYJNB NEXT_K,$-3MOV A,31HCJNE A,#N,K1_2 K1_1: MOV R0,#40H MOV 31H,#01 SJMP K2 K1_2: INC 31H INC R0K2: LCALL DISPJB LAST_K,K3LCALL DISPLCALL DISPLAYJNB NEXT_K,$-3MOV A,31HCJNE A,#1,
23、K2_2K2_1: MOV R0,#40H+2*(N-1) MOV 31H,#N SJMP K3K2_2: DEC 31H DEC R0 DEC R0K3: LCALL DISPJB PLAY_K,K1LCALL DISPLAYJNB PLAY_K,$-3AJMP STARTNOPNOPLJMP WRONGPGT0: MOV TL0,20HMOV TH0,21HCPL P3.7RETINOPNOPLJMP WRONGPGINT0: RETIPGINT1: RETIDELAY1: MOV R7,#02DELAY2: MOV R4,24HDELAY3: MOV R3,#248 DJNZ R3,$D
24、JNZ R4,DELAY3DJNZ R7,DELAY2DJNZ R5,DELAY1RETPGT1: RETIDELAY4: MOV R4,#20DELAY5: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,DELAY5 RETTABLE1: DW SONG1,SONG2,SONG3TABLE2: DW 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524 DW 64538,64684,64777,64820,64898,64968,65030 DW 65058,65110,65157,65178,65217,65252,65282SONG1: DB
25、44H,02HDB 42H,82H,82H,82H,84H,02H,72HDB 62H,72H,62H,52H,48HDB 12H,62H,62H,52H,44H,02H,82HDB 72H,62H,52H,32H,48HDB 00HSONG2: DB 43H,04HDB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0B4H,0A4H,04HDB 82H,01H,81H,0F4H,0D4HDB 0B4H,0A4H,04HDB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4HDB 0C4H,0B4H,04HDB 82H,01H,81H,94H,84HDB 0B4H,0A4H,04HDB 82H,0
26、1H,81H,94H,84HDB 0C4H,0B4H,04H,00HSONG3: DB 44H,04HDB 44H,54H,64H,44HDB 44H,54H,64H,44HDB 64H,74H,88HDB 64H,74H,88HDB 82H,92H,82H,72H,64H,44HDB 82H,92H,82H,72H,64H,44HDB 44H,84H,48HDB 44H,14H,48HDB 00HDISPLAY: PUSH ACCPUSH PSWMOV DPTR,#XSTABMOV A,SJGWMOVC A,A+DPTRACALL DSOUTCLR GWACALL DS1MSSETB GWM
27、OV A,SJSWMOVC A,A+DPTRACALL DSOUTCLR SWACALL DS1MSSETB SWMOV A,SJBWMOVC A,A+DPTRACALL DSOUTCLR BWACALL DS1MSSETB BWMOV A,SJQWMOVC A,A+DPTRACALL DSOUTCLR QWACALL DS1MSSETB QWPOP PSWPOP ACCRETDSOUT: MOV R0,#8DSLOOP: RLC A MOV XSDAT,C SETB XSCLK CLR XSCLK DJNZ R0,DSLOOP RETDS1MS: MOV R1,#10DS1LO: MOV R
28、2,#100 DJNZ R2,$ DJNZ R1,DS1LO RETXSTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH;0,1,2,3DB 66H,6DH,7DH,07H;4,5,6,7DB 7FH,6FH,77H,7CH;8,9,A,BDB 39H,5EH,79H,71H;C,D,E,FDISP: MOV 26H,#5MOV A,31HMOV B,#10DIV ABMOV SJGW,BMOV SJSW,AMOV SJBW,#0LJMP WRONGWRONG: CLR EAMOV DPTR,#ERRPUSH DPLPUSH DPHRETIERR: CLR APUSH ACCPUSH ACCRETIEND电气与信息工程系课程设计评分表项 目评 价设计方案的合理性与创造性硬件制作或软件编程完成情况*硬件制作测试或软件调试结果*设计说明书质量设计图纸质量答辩汇报的条理性和独特见解答辩中对所提问题的回答情况完成任务情况独立工作能力组织纪律性（出勤率）综合评分 指导教师签名：_ 日 期：_ 注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容； 此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
