基于51单片机的自动音乐播放器设计毕业论文Word文件下载.docx
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助教
填写日期:
2014年4月20日
摘要
为了人们在快节奏的日常生活,优化工厂、事业单位、公司等的计时系统,采用了依靠单片机为基础设计了一种的自动音乐播放器。
本设计利用单片机89C58RD+的计数和定时功能,来完成对时间的定时和显示功能。
并且,通过对定时器初值的设定来产生不同频率的声音,利用定时器中断来对音乐节拍长度的控制。
通过LM386N1音频功率放大器的音频放大功能,将单片机控制输出的信号放大,然后通过扩音器播放乐曲。
通过MAX232型芯片,可以转换PC机上的电压和单片机的电源电压,再通过相应串口接入PC机,这样就能从PC机上将用C语言编写的程序代码下载到单片机上。
最后可以在数码管上显示时间,当到达之前设定的时间之后,扩音系统就会自动播放一段连续而美妙动听的音乐。
此设计规避了传统闹钟的难听并且刺耳声音,而变成的是美妙动听的音乐,能给处于当前快节奏生活的人们的日常生活提供精确的计时,且因为成本较低,值得推广。
关键词:
单片机;
自动音乐播放;
音频转换;
时间显示;
LM386N1音频功率放大器。
Abstract
Topeopleinthefastpaceofdailylife,optimizationoffactories,institutions,companiessuchastimingsystem,basedonmicrocomputerwasadoptedtodesignakindofautomaticmusicplayer.Thisdesignusingthesinglechipmicrocomputer89c58rd+countandtimingfunctions,tocompletetheregularanddisplayfunctionoftime.And,throughtothesettingoftheinitialvalueoftimertogeneratedifferentfrequenciesofsound,usingatimerinterrupttocontrolofthebeatofthemusiclength.ThroughtheaudioamplifierfunctionLM386N1audiopoweramplifier,thesingle-chipmicrocomputercontroloutputsignalamplification,andthenthroughloudspeakers.ThroughMAX232chip,canconvertthevoltageofpowersupplyvoltageofPCandmicrocontroller,againthroughthecorrespondingaccessPCserialport,soyoucanfromthePCtodownloadprogramcodewritteninClanguagetothesinglechipmicrocomputer.Lasttimecanbedisplayedonthedigitaltube,when,afterarrivinginsettingthetimebeforethepublicaddresssystemwillautomaticallyplayacontinuousanddelightfulmusic.Thisdesigntoavoidthetraditionalalarmclockuglyandharshvoice,andbecomethebeautifulmelodyofmusic,cangiveinthefast-pacedlifeofthePeople'
sDailylifetoprovideaccuratetiming,andbecauseoflowercost,isworthpromoting.
Keywords:
singlechipmicrocomputer;
Automaticmusicplayback;
Audioconversion;
Timedisplay;
LM386N1audiopoweramplifier.
目录
第一章绪论1
第二章系统硬件的设计2
2.1设计目的2
2.2硬件电路结构2
2.389C51单片机芯片介绍3
2.489C51单片机的基本组成3
2.5硬件电路设计4
第三章音乐播放器的系统软件设计8
3.1音频脉冲产生的原理8
3.2节拍产生原理与音乐频率转换8
3.3音阶的实现9
3.4音频转换流程图10
3.5主程序设计流程10
第四章系统调试及分析12
4.1硬件调试12
4.2软件调试13
4.3仿真结果14
4.4演示效果15
结论16
致谢17
参考文献18
附录19
第一章绪论
本设计系统是基于单片机控制实现完成音乐播放功能的设计,在现实生活中具有其广泛的应用及实际意义。
因而在设计的时候,会着重考虑该系统的稳定跟便利的特点,通过设计出来的系统为人们提供更加丰富多彩的生活。
系统的设计是先是通过系统硬件设计,加强对单片机的认识,硬件的设计是通过元器件的功能和使用方法进行的。
音乐播放器的音阶原理及系统软件实现,软件程序的设计,系统的软件设计是根据单片机对其它元器件的控制进行设计的。
以实现系统的采集功能。
本设计通过对测量放大器性能指标的分析,明确设计原理跟设计思路,提出多个需要使用电路搭建电路的方案,并对每个方案的优缺点进行逐一系统地对比,最终得出此毕业设计方案。
通过对测量放大器的设计,论文中进行了对于稳压电源设计原理和思路的一系列的讨论,通过分析讨论之后,最终定下该电源电路设计方案,以达到设计要求。
本次毕业设计主要通过对测量放大器以及稳压电源的设计,系统性地熟悉并掌握了一般电子系统的一般的设计方法跟思路,熟悉了一些常用的电子元器件,并对大学所学的模电跟51单片机知识得到了巩固跟加强,熟悉了电路调试仿真的一系列基本方法,使自己能将课本中所学的理论知识得以应用,为自己的设计能力得以加强。
第二章系统硬件的设计
2.1设计目的
设计一个音乐播放器,通过按钮控制单片机,播放所要求的音乐片段,并通过放大电路和蜂鸣器输出美妙动听音乐,同时还可以通过数码管显示播放信息。
2.2硬件电路结构
该系统中最主要的电路有电源电路(为整个系统提供必须的电源),晶振电路(为单片机提供一定频率的系统时钟),单片机(小型CPU,起控制作用),显示电路(控制数码管显示),键控电路(进行按键切换),复位电路(使整个系统恢复到初始状态),发声电路(主要有三极管进行功率放大)组成:
2.389C51单片机芯片介绍
AT89C51单片机有很好的可擦除性能以及兼容性,该产品为很多嵌入式控制系统提供了更高性价比及更佳灵活的方案。
引脚排列和外形如图2-4所示
(二)稳压芯片LM7912的主要参数
主要参数:
最大输出电流:
1A
输出电压:
–12V
图2-1AT89C51引脚序列及外形图
2.489C51单片机的基本组成
·
一个8位的80C51微处理器(CPU)
4K字节可编程闪烁存储器
寿命:
1000写/擦循环
数据保留时间:
10年
全静态工作:
0Hz-24MHz
三级程序存储器锁定
128×
8位内部RAM
32可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
5个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片内振荡器和时钟电路
2.5硬件电路设计
(1)晶振电路
此电路的两个电容的频率一致,形成共振,从而达到一个稳定的频率。
。
最主要作用是为单片机提供一定频率的系统时钟。
晶振提供的时钟频率越高,意味着单片机运行速度也就越快。
图2-2晶振电路
(2)复位电路
复位电路工作原理如下图所示,复位方式有上电复位跟手动按钮复位两种。
通电后电路对电容进行充电,此过程使其处于高电平状态,在高电平状态时能达到复位,按下按键后电路的电容处于放电状态,即低电平,不能复位。
图2-3复位电路
(3)发声电路
发声电路是用三极管(PNP)驱动蜂鸣器低电平正常发声,对于PNP管,基极接低电平,发射极接VCC,BE导通。
集电极接负载接地,CE导通。
当I/O口输出是高电平是,三极管处于截止状态。
图2-4发声电路
(4)按键电路
本来按键开关有四个引脚,但自己所做的设计只能用到其中两个引脚,若开关按下的时候电路处于导通状态,四个开关处于并联状态,相互不会产生任何电压电流的影响。
图2-5按键电路
(5)电源电路
通过USB口提供电流,再经过两个滤波电容过滤掉其中的交流电流,使其变成单一的直流电流。
图2-6电源电路
(6)显示部分电路
该部分由4个晶体管控制4个数码管,晶体管的原理和发声电路里的晶体管的原理是一样的,当晶体管的基极是低电平时,数码管处于显示状态,相反,处于高电平时,晶体管处于截止状态,而数码管也处于截止状态。
显示部分分为位选部分和段选部分:
图2-7显示部分分为位选部分
图2-24是段选部分,由P0控制数码管的段选,从而显示你想要的数字,图2-24为共阳极数码管,当I/O为低电平时,相应的段位的灯就会亮,相反,当I/O为高电平时,相应的段位的灯就不会亮。
图2-8显示部分分为段选部分
(7)PC机与单片机通信接口
使用时需要注意的是MAX232有两组输入,两组输出,你在使用时输入输出要同号,即与单片机相连的端,输入选的是T-IN2,输出选R-OUT2,与串口座DB9相连端同样选择输入端RR-IN2,输出端RR-OUT2。
图2-9单片机与PC机通信部分
第三章音乐播放器的系统软件设计
3.1音频脉冲产生的原理
音频振动会导致声音的产生,频率的高低决定了声音的高低。
音频大致处于20HZ-200KMH之间。
其中正常耳朵能辨识声音频率大致为200HZ-20KHZ。
音乐是由音符组成的,而不同的音符对应不同的振荡频率。
单片机的定时器可以产生不同频率,在驱动通过蜂鸣器,就可以播放音乐了。
如果要产生音频脉冲,需要算出该音频的周期T,然后除以2得到半周期T/2时间,再通过让单片机的某个I/O口反向,就能够在单片机的这个I/O引脚得到次频率的脉冲。
3.2节拍产生原理与音乐频率转换
通常音阶频率都是是固定不变的,然而节拍则有快慢的区别,拍子的长短与节奏的快慢成反比。
控制发音有调用延时程序和采用定时中断两种方式。
据节拍原理的特征,可设定每0.4S为1拍,1/4拍就是0.1S,只要设定延时时间就可以求得节拍时间。
假设1/4拍为1DELAY(延时),则1拍应为4DELAY,则以后的诸如3/4拍等均可以依次类推。
表3-1为节拍时间设定表
表3-2节拍码对照表
1/4节拍
1/8节拍
节