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【摘 要】本音乐播放器是利用STC89C51单片机结合内部定时系统及数码管显示,设计一个简易的微电脑音乐盒.本文分析了基于51单片机的音乐播放器的硬件电路和软件的设计的具体过程,包括数据处理子程序的设计、显示子程序的设计,最后针对仿真过程及结果进行了具体的分析与说明.
【关 键 词】单片机音乐播放器
一、前言
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上,相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备.概括的讲：一块芯片就成了一台计算机.单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量.采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大.目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹.导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机.
利用单片机实现音乐播放有很多优点,例如外部电路简单,控制方便、成本低等.本文分析了基于51单片机的音乐播放器的硬件电路和软件的设计的具体过程,运用89C51单片机定时器产生固定频率的方波信号,驱动喇叭发出旋律,按下按键可以演奏预先设置的歌曲旋律,最重要的是还可以通过程序设计输入特定
歌曲来演奏.
二、硬件设计
该音乐播放器的硬件电路设计方框图和硬件总体电路图如图1和图1所示：
通过TXAL1与TXAL2输入时钟信号,通过p1.0～p1.7输出控制现实控制信号的显示,有p3.2、p3.3与p3.5分别作为上一曲、下一曲和开始暂停的控制输入.
显示电路是一个8位共阴极LED数码管.单片机的P0.0-P0.7分别与数码管的A、B、C、D、E、F、G、DP相连接.
晶振电路由两个30pF的电容和一个6Mhz的晶体振荡器组成.节点1与单片机的XTAL2相连接,节点2与单片机的XTAL1相连接,从而为单片机提供时间信号,为音乐的播放节拍控制提供基本时间单位：当晶体振荡频率为6.MHz,定时器工作在方式1下时,若各音阶相对应的定时器计数初值为X,则可根据下式计算X：1/（f×2）等于（216-X）×12/（6×106）
控制电路,键一与p3.2相连、键二与p3.3相连、键3与p3.5相连.当电键按下时接口接低电平,从而实现对音乐播放器的控制.键一联通实现上一曲更换,键二联通实现下一曲更换,键三联通实现开始暂停操作.
发声电路由数字扬声器连接p2.0接口实现音乐的输出,由控制电路发出操作指令后,单片机调用相应程序,并将音乐信号由p2.0口输出,通过驱动扬声器发出美妙的音乐.
图1硬件电路设计方框图
图2硬件总体电路图
三、软件设计
软件设计是产生音乐的重要部分,音乐各音符所对应的频率和音乐的节拍都是通过软件的设计来实现的,软件设计的好坏直接决定了产生的音乐是否正确.软件设计流程图如图3所示.主程序实现对单片机进行初始化后,进入曲目识别子程序,进行歌曲曲目判断.确定歌曲曲目后,数码管再进行显示.然后,子程序对是否播放进行循环判断,得到播放中断的指令后再进行播放.
执行播放后,关闭数码管显示并调用查表子程序进行播放音乐.在播放音乐的过程中,查表子程序循环判断音乐是否结束.当音乐结束时,程序跳转回曲目识别子程序.
图3软件设计流程图
四、系统仿真分析
仿真很好的实现了程序的主要功能,音效良好,说明电路的设计和程序的设计达到了要求.音乐播放器很好的实现了播放/暂停、上一曲、下一曲的功能,并满足了数码管显示的特殊要求.
51系列单片机,体积小、重量轻、抗干扰能力强,对环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好.本设计以51单片机为主控系统,实现了单片机控制音乐播放的功能.功能多样,设计简单,性能稳定,具有很强的应用价值.
本论文得到大学生创新创业训练项目基金支持.