基于单片机控制音乐播放器

郑州科技学院

《单片机原理及应用》课程设计

题目基于单片机的音乐

控制器的设计与实现

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目录

0引言 (2)

1 设计方案 (3)

2系统设计 (6)

2.1硬件原理 (6)

2.2软件原理 (11)

3 实验与仿真 (13)

4结论 (15)

参考文献 (17)

附录1 仿真电路图 (18)

附录2 程序 (18)

0 引言

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片，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

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。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

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。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

利用单片机实现音乐播放有很多要点，例如外部电路简单，控制方便等，因而备受广大单片机爱好者的喜爱。通过音乐发声器的设计方案，掌握C语言的编程方法。并熟练的运用AT89S52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，最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己喜欢的歌曲来演奏，本设计采用简易音阶编码直觉式输入法方便设计音乐旋律。

1设计方案

本设计是以AT89S52芯片的电路为基础，外部加上放音设备，以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。用户可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软、硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值，为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。

本文设计的音乐盒，是基于单片机设计制作的电子式音乐盒。与传统的机械式音乐盒相比更小巧，音质更优美且能演奏和弦音乐。电子式音乐盒动力来源是电池，制作工艺简单，可进行批量生产，所以价格便宜。基于单片机制作的电子式音乐盒，控制功能强大，可根据需要扩展其显示、选歌功能，使用方便。根据存储容量的大小，可以尽可能多的存储歌曲。另外，可以设计彩灯外观效果，使音乐盒的功能更加丰富。

设计的课题是―基于单片机的音乐播放器设计‖，它是以单片机AT89C52作为硬件核心控制部件，结合负脉冲电路和LM386功率放大器，数码管构成典型的显示电路，以及其他外围设备组成的音乐播放系统。

根据音乐演奏控制器所要实现的显示与选曲及音乐产生功能原理，系统包括演奏扬声器、选曲、播放和显示几部分。其中，S1开关用来选曲，通过显示器显示歌曲序号。S2按钮用作播放。所设计的单片机乐曲播放控制器不仅能够播放悦耳的歌曲，同时设置按钮使所设计的程序能在五首歌曲之间进行选曲，并通过显示器使其显示歌曲序号。本文设计的音乐演奏控制器是通过控制单片机内部的定时器来产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音节的声音，再利用延迟来控制发音时间的长短，即控制音调中的节拍。同时设置按钮使所设计的程序能在五首歌曲之间进

行选曲、设计显示器使其显示歌曲序号。

1.1实现功能

硬件方面：

（1）可以通过按键进行曲目的选择；

（2）可以通过按键进行曲目的播放和停止；

（3）CPU可以控制声音的音节和长短；

（4）音频数据信息记录需要大量非易失性数据存储器实时快速地记录数据。因此需要具有掉电保护功能的大容量存储器；

（5）可以通过显示器知道曲目的序号；

软件方面：

（1）系统中外扩的各器件的初始化工作均在主程序中完成，其次，要设计如何调

用显示子程序以及乐曲播放程序。

（2）在实际的控制过程，常要求有实时时钟，以实现定时或延时控制，所以需要此类中断服务程序。

（3）由于按键为机械开关结构，机械触点的弹性及电压突跳等原因，往往在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动。为保证键识别的准确，在电压信号抖动的情况下不能进行状态的输入。为此需要进行去抖动处理的中断服务程序。

1.2方案选择

方案一：用四个按键控制音乐的播放。3个按键选择3首不同的音乐播放，另一个按键控制音乐的停止。按下播放键，用一点简单的控制之后，才开始播放音乐。比如，用定时器控制，亮灯倒计时10秒然后触发音乐播放。

方案二：用4*4小键盘来实现音乐的选择播放，1～A按键控制播放

10首音乐，C～F按键分别实现欢迎页面、上一首、下一首、停止播放。方案三：为了充分利用实验板的功能，进一步扩充音乐盒的功能。设计用七段显示数码管LCD显示播放时歌曲序号。设置三个键，一个按键控制开机、播放、暂停音乐，另外两个按键分别实现上一首、下一首。（1）在方案1中，共用了4个按键，其中3个按键控制播放3首音乐，另一个键

控制音乐播放的停止。但是只能选择3首音乐，不能显示是哪首歌局限性太强。

（2）在方案3中，共用了3个按键，其中一个键用于控制开机、播放、暂停，另两个键用于上一首与下一首切换。使用数码管作为显示输出。功能过于单一，显示效果不佳。

考虑到设计要求和时间上的局限，本次课程设计使用了方案二。

本次设计是一个基于AT89C52系列单片机的音乐盒，依据单片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个多功能多功能音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路、蜂鸣器以及显示电路组成。使用一个按键来控制开始，播放和暂停。利用两个按键分别切换上一曲和下一曲来演奏出不同的乐曲，共三首音乐，蜂鸣器发出某个音调，与之相对应的LED亮起。本设计利用KEIL编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试，配合PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试。

音乐盒的系统结构以AT89C51单片机位控制核心，加上矩阵按键、时钟复位电路、蜂鸣器、LCD模块组成。单片机负责接收按键的输入，根据输入控制音乐播放曲目和音乐花样灯的显示样式以及蜂鸣器发音。系统组成框图如图1-1所示。