基于单片机控制的mp3音乐播放器的设计.docx

基于单片机控制的mp3音乐播放器的设计.docx

《基于单片机控制的mp3音乐播放器的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机控制的mp3音乐播放器的设计.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于单片机控制的mp3音乐播放器的设计

摘要

目前流行的MP3播放器的音质已相当好，但略感遗憾的是除了选择歌曲和显示歌名外，绝大部分播放器没有诸如随意弹奏乐曲、乐曲节奏跳动等功能。

而随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一。

要为现代人工作、生活提供更好的更方便的服务就需要从单片机技术着手，一切向着数字化控制、智能化控制方向发展。

本设计是采用单片机为核心设计的数字音乐播放器。

本设计在实现音乐的播放及歌曲名显示等基本功能的基础上进行了扩展，添加了彩灯伴奏、按键弹奏、显示音乐节拍等功能。

本论文给出了系统方案的建立、硬件电路的详细设计及软件的程序实现。

并通过软硬件的联立调试，验证了设计方案的可行性。

关键词：

多功能；MP3音乐播放器；单片机；按键弹奏

Abstract

ThecurrentpopularMP3playersoundhasbeenquitegood,butfeelregretfulslightlyisinadditiontothechoiceofsongsanddisplaythesongname,mostplayerswithoutsuchasrandomplaymusicrhythm,musicandotherfunctions.Butaspeoplelivingstandardriseceaselessly,SCMcontrolisoneofthegoalsthatpeoplepursue.Forthemodernlifeofwork,toprovidebetterandmoreconvenientserviceneedsfromproceedtowardtheSCMtechnology,alldigitalcontrol,intelligentcontroldirection.

Thisdesignistheuseofsingle-chipmicrocomputerasthecoredesignofthedigitalmusicplayer.Thedesignintheimplementationofmusicplayingandthesongnamedisplayandotherbasicfunctionsbasedontheexpansion,addinglightsaccompaniment,playbutton,displaythebeatofthemusicandotherfunctions.

Thispapergivesasystemscheme,hardwareestablishmentdetailedcircuitdesignandsoftwareprogram.Andthroughthesoftwareandhardwareofsimultaneousdebugging,verifythefeasibilityofthedesignscheme.

Keywords:

multifunction;MP3musicplayer;singlechipmicrocomputer;playbutton

1引言

二十世纪九十年代以来，计算机、信息、电子、控制、通信等技术得到迅速发展，促使了社会生产力的提高，也使人们的生产方式和生活方式产生了日新月异的变化。

随着人们生活水平的提高及对音乐的喜爱，对音乐播放器的品质，功能，品种等提出了越来越多的要求，表现在对控制系统性能、可靠性等要求越来越高。

而品质的提高，功能的更新，可靠性的增强，品种的变化无不与产品的核心控制部分水平的提高密不可分。

家用音乐播放器产品及其它有关消费电器产品都是一些开环或闭环控制系统，都由核心控制部分，执行部分与人机界面三部分组成。

而最为重要的控制部分一般是由单片机来执行完成的，这就必将导致和促进单片机在音乐领域应用的发展。

现在这些由单片机实现的音乐播放器的功能越来越强、费用越来越低。

例如，就目前市场上的MP3的功能越来越强大体积却越来越小，价格也逐渐便宜，被大多数人所能接受。

但这些音乐播放器也或多或少的存在着一些问题，解决这些问题，非智能化的单片机莫属。

本设计由硬件电路设计和软件程序设计两大部分组成。

整个硬件电路是由中心控制、播放、选曲、显示、电子琴和彩灯等模块组成，中心控制模块采用AT89S52单片机，播放模块是由8550NPN三极管和电磁蜂鸣器组成，采用LCD1602显示模块，电子琴设有8个按键，其中7个作为音符输入，另外1个作为模式转换按键，实现用户自弹作曲。

软件程序运用C语言编程实现。

2硬件设计

2.1硬件电路的设计框图

硬件电路如图1所示由控制模块、按键模块、LCD显示模块、扬声器播放模块、彩灯伴奏模块组成。

按键模块共由8个按键组成，其中1个键用于实现播放器自动播放和自行弹奏两模式间的转换，其余7个键作为音符的输入或音乐的播放选择。

LCD显示模块利用LCD1602对当前播放的歌曲名称进行显示。

彩灯伴奏模块则是LED通过控制模块的控制伴随音乐节奏闪亮。

扬声器播放模块由三极管及无源蜂鸣器组成，通过控制模块的控制对当前音乐进行播放。

2.2硬件电路设计模块的选定

2.2.1中心模块

目前应用较为流行的单片机有AVR和51单片机。

51系列的单片机优点之一在于，它从内部硬件到软件有着一套完整的按位操作系统，即位处理器，也称布尔处理器，它的处理对象不是字或字节，而是位，这就意味着它不仅能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，例如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，这一点使其他种类单片机很难实现的。

51系列的单片机的另一个优点便是具备了乘法和除法指令，其中八位除以八位的除法指令商为八位，精度显得有些不足，因此在应用方面不是很多，但八位乘以八位的乘法指令积为十六位，这样的精度已经足以满足大部分应用的要求了，更为重要的是，直接具备了乘法与除法指令，这就使得在实际应用时，使用者不必额外编写相应的子程序以备调用，与其他系列单片机相比，51系列的单片机在编程操作方面的简便与实用性无疑上了一个新台阶。

而同属指令系统规范完整这一范畴所带来的便利还包括了二进制—十进制调整指令DA，可将二进制变为BCD码，这使得十进制的计量更为快捷简便，省去了其他系列单片机还需要编写调用相应子程序的冗余过程，节省了大量的劳动力和时间。

AVR单片机作为一个新兴起的系列，也具有了大多数新兴事物的特点，即在原有系列的基础上，拥有高性能、高速度、甚至是更低的功耗，但这些优化与更新的性能背后，也存在着一些问题，例如其价格相比之下显得较为昂贵，此外，它的32个通用寄存器中前16个寄存器都不能直接与立即数打交道，而不像51系列的单片机中所有的通用寄存器均可直接与立即数打交道，因而AVR系列的单片机在通用性方面无疑有所下降。

由此可见，较高的价格、较低的适用性，这两点便是AVR单片机进行市场推广所存在的最大制约。

所以，从本系统设计的功能需求及成本考虑，51单片机性价比更高，AT89S52是拥有2个外部中断，2个16位定时器，2个可编程串行UART的单片机。

中心控制模块采用AT89S52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。

2.2.2播放模块

播放模块是由8050NPN三极管和电磁蜂鸣器组成。

AT89S52输出高电平控制信号，启动8050NPN三极管使信号放大，从而启动电磁蜂鸣器。

与LM386和喇叭的组合相比较，该播放模块存在一定噪声，音响效果较差。

但由于所需驱动功率较小，驱动器件要求不高，并能降低设计成本。

因此，必须选用8050NPN三极管和电磁蜂鸣器则能满足系统要求[1]。

2.2.3显示模块

LED数码管是一种数显器件。

我们知道，发光二极管（英文缩写为LED）是由半导体材料制成的、能将电信号转换成光信号的结型电致发光器件。

如果把发光二极管制成条状，再按照一定方式连接，组成数字“8”，就构成LED数码管，简称LED。

使用时按规定使某些笔段上的发光二极管发光，即可组成0~9的一系列数字。

液晶显示器，简称LCD（LiquidCrystalDisplay），是一种液晶利用光调制的受光型显示器件。

LCD的特点是体积小、形状薄、重量轻、耗能少（1～10微瓦/平方厘米）、低发热、工作电压低（1.5～6伏）、无污染，无辐射、无静电感应，尤其是视域宽、显示信息量大、无闪烁，并能直接与CMOS集成电路相匹配，同时还是真正的“平板”式显示设备。

常见的基于单片机设计的音乐播放器基本不能显示歌曲信息。

该音乐播放系统设计上增加液晶显示器，可为使用者提供曲目信息。

由于LED数码管只能显示数字而无法显示其他中英文字符，从设计的成本及功能的角度考虑，采用LCD1602显示模块，它可以显示每首曲目的英文名字。

LCD1602驱动电路简单，可以由单片机直接输出命令驱动[2]。

2.2.4电子琴模块

电子琴设有8个按键，其中7个作为音符输入，另外1个作为模式转换按键，实现用户自弹作曲。

7个按键分别代表7个音符，包括中音段的全部音符。

通过软硬件设计，模式转换按键触发外部中断，中断使程序跳转，实现模式转换，启动电子琴。

然后通过查询电子琴所按下的按键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序人口，实现自编歌曲。

当需要取消电子琴编曲功能时，再次按下模式转换按键引起外部中断．即可退出电子琴功能而返回到原来音乐播放处。

2.3各硬件电路的具体设计

2.3.1AT89S52控制模块的设计

AT89S52控制模块如图2所示，由核心芯片AT89S52单片机、单片机复位电路及外接晶振组成。

如图2所示，电容C5、C9和12M晶振与单片机引脚XTAL1和XTAL2相连构成外接晶振电路。

AT89S51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入和输出端。

在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路，为单片机的工作提供时序。

而XTAL1端和XTAL2端将电容C5和C5与内部的反相放大器连接起来组成并联谐振电路，C5、C9取31pF，对频率有微调作用。

AT89S51单片机有一个复位引脚，复位条件是：

在时钟电路工作后，当外部电路在RST引脚施加持续2个机器周期以上的高电平时，使系统复位。

一般只要保持正脉冲的宽度为10微秒，就可是单片机安全复位。

本系统采用按键手动复位，在上电瞬间，RST引脚电位与VCC相同，随着电容上充电电压的增加，RST引脚电位逐渐下降。

在单片机运行期间，按下按键电容瞬间放电，RST引脚电位与VCC相同，系统复位；随着按键的断开，电容又开始充电，RST引脚电位电位逐渐下降，系统开始正常工作。

图2AT89S52最小系统

2.3.2按键模块的设计

键盘在系统中作用在于手动切换播放器模式、音乐弹奏时音符的输入以及曲目的选择。

因在本系统中需要的按键并不多，单片机的I/O数完全可以满足，所以采用了独立式键盘设计，如图3所示。

如图示，按键均低电平有效。

此外，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。

在设计键盘的时候，还要考虑去抖问题。

常见的去抖的方法有两种：

硬件方法和软件方法。

单片机中常用软件法，因此在硬件方面将不做处理。

如图3所示，键盘输入电路中共用到八个按键，S1键用于播放器模式的切换，在软件中计算S1键按下的次数，一次为播放模式，二次为自行弹奏模式；S2~S8键在播放器为自动播放模式时为曲目选择键，即七个按键依次对应一首歌曲，按下其中一个键就播放对应的歌