完整版单片机音乐播放器本科带程序最新版毕业论文.docx

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完整版单片机音乐播放器本科带程序最新版毕业论文

基于单片机的音乐播放器

作者：

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专业：

指导教师：

专业技术职务

2007年3月

摘要

本文介绍了基于AT89C2051单片机的乐曲播放器的硬件设计和软件设计过程。

本系统实现了播放乐曲，并可以通过按键随时播放下一曲和上一曲，同时显示当前播放乐曲的条目的功能。

播放的乐曲可以通过软件的方式进行添加和删除。

通过实际的实验证明，该系统具有硬件设计简单，软件可调整性大，系统稳定可靠等优点。

关键词：

AT89C2051，乐曲播放器

Abstract

Keywords

目　　录

引言

简简单单的几个音符，却展现了它奇特多彩的个性，呈现出一个色彩斑斓的世界。

人们的生活离不开音乐，音乐可以陶冶人们的情操,使心灵变得纯净、美好,使人的大脑变得聪明、伶俐;音乐可以让生活充满欢乐、祥和;音乐甚至可以治理环境,让人与人之间的关系变得更亲近、和谐。

音乐的基本要素是指构成音乐的各种元素，包括音的高低、音的长短、音的强弱和音色。

由这些基本要素互相结合，形成音乐的常用的“形式要素”，例如：

节奏、曲调、和声，以及力度、速度、调式、曲式、织体等。

1、节奏：

音乐的节奏是指音乐运动中音的长短和强弱。

音乐的节奏常被比喻为音乐的骨架。

节拍是音乐中的重拍和弱拍周期性地、有规律地重复进行。

我国传统音乐称节拍为“板眼”，“板”相当于强拍；“眼”相当于次强拍（中眼）或弱拍。

2、曲调：

曲调也称旋律。

高低起伏的乐音按一定的节奏有秩序地横向组织起来，就形成曲调。

曲调是完整的音乐形式中最重要的表现手段之一。

曲调的进行方向是变幻无穷的，基本的进行方向有三种：

“水平进行”、“上行”和“下行”。

相同音的进行方向称水平进行；由低音向高音方向进行称上行；由高音向低音方向进行称下行。

曲调的常见进行方式有：

“同音反复”、“级进”和“跳进”。

依音阶的相邻音进行称为级进，三度的跳进称小跳，四度和四度以上的跳进称大跳。

3、和声：

和声包括“和弦”及“和声进行”。

和弦通常是由三个或三个以上的乐音按一定的法则纵向（同时）重叠而形成的音响组合。

和弦的横向组织就是和声进行。

和声有明显的浓、淡、厚、薄的色彩作用；还有构成分句、分乐段和终止乐曲的作用。

4、力度：

音乐中音的强弱程度。

5、速度：

音乐进行的快慢。

6、调式：

音乐中使用的音按一定的关系连接起来，这些音以一个音为中心（主音）构成一个体系，就叫调式。

如大调式、小调式、我国的五声调式等。

调式中的各音，从主音开始自低到高排列起来即构成音阶。

7、曲式：

音乐的横向组织结构。

8、织体：

多声音乐作品中各声部的组合形态（包括纵向结合和横向结合关系）。

近十几年来，单片机作为微计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速，已经对人类社会产生了深远的影响。

单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集及处理、科技计算、商业管理及办公室自动化等方面获得了广泛的应用。

单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低可靠性和通用灵活性等特点，尤其是美国Intel公司生产的MCS—51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性好、结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在我国已经得到广泛的应用。

由于MCS—51单片机易于学习、掌握、性能价格比高，另外以MCS—51单片机的基本内核为核心的各种扩展型、增强型的单片机不断推出，所以在今后若干年内，MCS—51系列单片机仍是我国在单片机应用领域中首选机型。

单片机技术在自动控制领域中有着十分广泛的应用。

如汽车、航空、电话、传真、视频等，很多行业设计自动控制情况下，通常会涉及单片机技术。

本次毕业设计内容是基于单片机音乐播放器，“单片机音乐播放器”是一个比较贴近实际生活的题目，也有一定的趣味性。

因此，我们对设计始终保持了较浓的兴趣，设计中始终以贴近实际为原则，包括硬件电路的可行性，软件程序的编译运行的可靠性，电路的成本价格等都做了相应的考虑。

作为单片机的重要硬件资源之一，利用定时器可以产生各种固定频率的方波信号，也可以产生包括"Do"、"Re"、"Me"--等音阶在内的各种频率声音。

将各个音阶连接在一起，便可组成一支曲子或是演奏一段旋律。

基于这个思想，本次毕业设计了一款特殊的"音乐播放器"，其核心器件采用AT89C2051单片机。

本播放器具有电路简单，功能强大等特点。

单片机基本知识

1.1单片机的特点及发展概况

单片机是一个单芯片形态,面向控制对象的嵌入式应用计算机系统.它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域.从此,计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。

1.2单片机的基本组成

单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上,构成一台功能独特的,完整的单片微型计算机.

1.3单片机的特点

单片机独特的结构决定了它具有如下特点.

（1）高集成度,高可靠性

单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上,集成度很高,体积自然也是最小的.芯片本身是按工业测控环境要求设计的,内部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU.单片机程序指令,常数及表格等固化在ROM中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性高.

（2）控制功能强

为了满足对对象的控制要求,单片机的指令系统均有极丰富的条件:

分支转移能力,IO口的逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门的控制功能.

（3）低电压,低功耗

为了满足广泛使用于便携式系统,许多单片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V,而工作电流仅为数百微安.

（4）优异的性能价格比

单片机的性能极高.为了提高速度和运行效率,单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术.单片机的寻址能力也已突破64KB的限制,有的已可达到1MB和16MB,片内的ROM容量可达62MB,RAM容量则可达2MB.由于单片机的广泛使用,因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉,其性能价格比极高.

1.4单片机的应用

由于单片机功能的飞速发展,它的应用范围日益广泛,已远远超出了计算机科学的领域.小到玩具,信用卡,大到航天器,机器人,从实现数据采集,过程控制,模糊控制等智能系统到人类的日常生活,到处都离不开单片机.其主要的应用领域如下。

（1）在测控系统中的应用

单片机可以用于构成各种工业控制系统,自适应控制系统,数据采集系统等.例如,工业上的锅炉控制,电机控制,车辆检测系统,水闸自动控制,数控机床及军事上的雷达,导弹系统等。

（2）在智能化仪器仪表中的应用

单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化,智能化,多功能化和综合化等方向发展.单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正,线性化的处理等难题迎刃而解。

（3）在机电一体化中的应用

单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化,控制走向智能化,构成新一代的机电一体化产品.这是机械工业发展的方向。

（4）在智能接口中的应用

计算机系统,特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理,单片机与主机并行工作,可大大提高系统的运行速度.例如,在大型数据采集系统中,用单片机对模数转换接口进行控制不仅可提高采集速度,还可以对数据进行预处理.如数字滤波,误差修正,线性化处理等.

（5）在人类生活中的应用

单片机由于其价格低廉,体积小巧,被广泛应用在人类生活的诸多场合,如洗衣机,电冰箱,空调器,电饭煲,视听音响设备,大屏幕显示系统,电子玩具,信用卡,楼宇防盗系统等.单片机将使人类的生活更加方便舒适,丰富多彩。

1.5单片机的发展概况

单片机出现的历史并不长,它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体上同步.1970年微型计算机研制成功后,随即在1971年,美国Intel公司生产出了4位单片机4004,它的特点是结构简单,功能单一,控制能力较弱,但价格低廉.1976年Intel公司推出了MCS-48系列单片机,它以体积小,功能全,价格低等特点获得了广泛的应用,成为单片机发展进程中的一个重要阶段,此可谓是第一代单片机.在MCS-48系列单片机的基础上,Intel公司在20世纪80年代初推出了第二代单片机的代表MCS-51系列单片机.这一代单片机的主要技术特征是为单片机配置了完美的外部并行总线和串行通信接口,规范了特殊功能寄存器的控制模式,以及为增强控制功能而强化布尔处理系统和相关的指令系统,为发展具有良好兼容性的新一代单片机奠定了良好的基础.近几年出现了具有许多新特点的单片机,可称之为第三代单片机.它以新一代的80C51系列单片机为代表.同时16位单片机也有很大发展.

尽管目前单片机品种繁多,但其中最为典型的仍当属Intel公司的MCS-51系列单片机.它的功能强大,兼容性强,软硬件资料丰富.国内也以此系列的单片机应用最为广泛.直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型.在今后相当长的时间内,单片机应用领域中的8位机主流地位还不会改变.

1.6AT89C2051单片机

89C2051是由ATMEL公司推出的一种小型单片机，95年出现在中国市场。

其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。

1.6.1引脚

89C2051共有20条引脚，2051继承了8031最重要引脚。

P1口共8脚，准双向端口。

P3.0～P3.6共7脚，准双向端口，并且保留了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3..1的串行通讯功能，P3.2、P3..3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器输入功能。

在引脚的驱动能力上面，89C2051具有很强的下拉能力，P1,P3口的下拉能力均可达到20mA。

相比之下，89C5187C51的端口下拉能力每脚最大为15mA，但是限定9脚电流之和小于71mA。

这样，引脚的平均电流只9mA。

89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管。

为了增加对模拟量的输入功能，2051在内部构造了一个模拟信号比较器，其输入端连到P1.0和P1.1口，比较结果存入P3.6对应寄存器，（P3.6在2051外部无引脚）。

对于一些不大复杂的控制电路我们就可以增加少量元件来实现，例如，对温度的控制，过压的控制等。

1.6.2电源

　　89C2051有很宽的工作电源电压，可为2.7～6V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的14。

89C2051工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电态仅为20nA。

这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。

1.6.3存储器

　　89C2051片内含有2k字节的Flash程序存储器，128字节的片内RAM,与80C31内部完全类似。

由于2051内部设计全静态工作，所以允许工作的时钟为0～20MHz,也就是说，允许在低速工作时，不破坏RAM内容。

相比之下，一般8031对最低工作时钟限制为3.5MHz，因为其内部的RAM是动态刷新的。

89C2051不允许构造外部总线来扩充程序数据存储器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一类的引脚。

1.6.4内部IO控制

　　89C2051在内部IO控制上继承了MCS51的特性：

5路2级优待中断，串等口，2路定时器计数器。

1.6.5程序保密

89C2051设计有2个程序保密位，保密位1被编程之后，程序存储器不能再被编程除非做一次擦除，保密位2被编程之后，程序不能被读出。

1.6.6软硬件的开发

　　89C2051可以采用下面2种方法开发应用系统。

（1）由于89C2051内部程序存贮器为Flash，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备一个可以编程89C2051的编程器即可。

调试人员可以采用程序编辑-编译-固化-插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的MCS-51程序员