基于51单片机的自动音乐播放器设计毕业论文.docx

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基于51单片机的自动音乐播放器设计毕业论文

本科毕业论文（设计）

题目:

基于51单片机的自动音乐播放器设计

院系：

电子与通信工程学院

专业：

通信工程

姓名：

张志顺　　

指导教师：

陈冬云

教师职称：

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