基于51单片机的音乐播放器.docx
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1、单片机课程设计报告题 目 音乐播放器 专业班级 电气1201 学 号 XXXXXXXX 学生姓名 XXX 指导教师 付文秀老师 学院名称 机械与电气工程系 完成日期: 2014年 5月22日目录一、概述:2二、实验目的:2三、实验设计:2四、调试与仿真:6五、板子外观:14六、设计及调试中的体会:14一、概述:现当今,单片机的应用无处不在。利用单片机控制的万年历也多不胜举。时钟芯片也相当之多,而利用单片机存储音乐,控制播放最为广泛。它有功能多价格优外围电路简单的特点,备受音乐爱好者及音乐芯片制造商的青昧。本实验,用80C51单电机及少数外围实现音乐播放器功能,并伴有彩灯闪烁。C语言是一种编译型
2、程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,并具备汇编语言的功能。此外,C语言程序具有完善的模块程序结构,从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此,使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。C语言来编写目标系统软件,会大大缩短开发周期,且明显地增加软件的可靠性,便于改进和扩展,从而研制出规模更大、性能更完备的系统。因此,用C语言进行8051单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。设计时采用Keil C软件编程,用protues软件仿真,核心器件采用灵活性高且价格低廉的AT89C51芯片。设计完成后系统可播放自编歌曲,同时发光二极管随着歌曲的不同而闪烁。本课程设计的目
3、的是学习运用C语言开发单片机应用软件,了解为将来从事单片机应用系统的开发打下坚实的基础。二、实验目的:(1)强化、加大深度和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力; (2)培养针对课题需要,选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,提高组成系统、编程、调试的下手能力; 过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统研发、研制的过程,软硬件设计的方法、内容及步骤。三、实验设计:3.1、设计电路图:3.2、设计思路:总体原理:乐曲中不同的音符,实质就是不同频率的声音。通过单片机产生不同的频率的脉冲信号,经过放大电路,由蜂鸣器放出,就产生了美妙和谐的乐曲。片机
4、产生不同频率脉冲信号的原理:(1)要产生音频脉冲,只要算出某一音频的脉冲(1/频率),然后将此周期除以2,即为半周期的时间,利用定时器计时这个半周期的时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相,然后重复计时此半周期的时间再对I/O反相,就可以在I/O脚上得到此频率的脉冲。 (2)利用8051的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下,改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法如下例如,频率为523Hz,其周期天/523 S=1912uS,因此只要令计数器计时956uS/1us=956,在每计数956次时就将I/O反接,就可得到中音DO(532Hz)。计数脉冲值与频率的关系公式如下:N=Fi
5、/2/Fr (N:计数值,Fi:内部计时一次为1uS,故其频率为1MHz,Fr:要产生的频率 )(3) 其计数值的求法如下:T=65536-N=65536-Fi/2/Fr计算举例:设K=65536,F=Fi=1MHz,求低音DO(261Hz)、中音DO(523Hz)、高音DO(1046Hz)的计数值。T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=65536-/2/Fr=65536-/Fr低音DO的T=65536-/262=63627中音DO的T=65536-/523=64580高音DO的T=65536-/1047=65059(4)C调个音符频率与计数值T的对照表如下表所示:音 符 频率(Hz
6、) 简谱码(T值) 音 符 频率(Hz) 简谱码(T值)低1DO 262 63628 #4FA# 740 64860#1DO# 277 63731 中5SO 784 64898低2RE 294 63835 #5SO# 831 64923#2RE# 311 63928 中6LA 880 64968低3M 330 64103 #6 932 64994低4FA 349 64103 中7SI 988 65030#4FA# 370 64260 高1DO 1046 65058低5SO 392 64260 #1DO# 1109 65085#5SO# 415 64331 高2RE 1175 65110低6LA
7、 440 64400 #2RE# 1245 65124#6 466 64463 高3M 1318 65157低7SI 494 64524 高4FA 1397 65178中1DO 523 64580 #4FA# 1480 65198(5)每个音符使用1个字节,字节的高4位代表音符的高低,低4位代表音符的节拍,下表为节拍码的对照。但如果1拍为0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设1/4节拍为1DELAY,则1拍应为4DELAY,以此类推。所以只要求得1/4拍的DELAY时间,其余的节拍就是它的倍数,如下表为1/4和1/8节拍的时间设定。 (6)移调一般的歌曲,有3/
8、8、2/4、3/4、4/4等节拍类型,但不管有几拍,基本上是在C调下演奏的。如果是C调,则音名C唱Do,音名D唱Re,音名E唱Mi,音名E唱Mi,音名F唱Fa,音名G唱So,音名A唱La,音名B唱Ti等。但是,并不是所有的歌曲都是在C调下演奏的,还有D调、E调、F调、G调等。D调是将C调各音符上升一个频率实现的,即C调下的音名D在D调下唱Do,C调下的音名E在D调下唱Re,C大调的音名F在D调下上升高半音符F#唱Mi,C调下的音名G在D调下唱Fa,C调下的音名C在D调下上升高伴音C#符唱Ti。这种唱法称为移调。3.3、音乐代码库的建立方法:(1)先找出乐曲的最低音和最高音范围,然后确定音符表T
9、的顺序。(2)把T值表建立在TABLE1,构成发音符的计数值放在“TABLE”。(3)简谱码(音符)为高位,节拍为(节拍数)为低4位,音符节拍码放在程序的“TABLE”处。(4)音符节拍码00H为音乐结束标记。3.4、实验器件介绍:AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失
10、存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示AT89C51外形图及引脚序列主要特性:与MCS-51 兼容 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1288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
11、钟电路管脚说明:VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P
12、2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被
13、内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示表2.1 P3口被选功能口管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平
14、时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效
15、。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。芯片擦除:整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字
16、节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。四、调试与仿真:Keil C51单片机软件开发系统:1. 系统的整体结构C51工具包的整体结构中,其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE),可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编
17、辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件,也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件,以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试,也可由仿真器使用直接对目标板进行调试,也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。2. 采用KEIL 开发的89c51单片机应用程序步骤:(1)在uVision 集成开发环境中创建新项目(Project),扩展文件名为.UV2,并为该项目选定合适的单片机CPU器件(本设计采用ATMEL 公司下的AT89C51)(
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