单片机的音乐播放器设计
摘 要本文选择了“基于单片机的电子音乐播放器设计”作为研究课题，设计了一款以51单片机作为主要控制芯片的智能控制系统， 实现了多首音乐存储、音乐调取、音乐播放以及音乐名显示等功能的电子音乐播放器控制系统，使得电子音乐播放器突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了电子音乐播放器控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款电子音乐播放器控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 电子音乐播放器控制系统的发展背景 1
（二） 电子音乐播放器系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器件的选择 3
（二） AT89S51单片机 4
（三） LCD1602点阵显示器简介 5
（四） 无源蜂鸣器介绍 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 方案设计 7
1. 蜂鸣器输出音符原理 7
2. 中音DO产生原理 7
3. 其它音符的参数表 7
4. 乐曲合成 8
（二） 电子音乐播放器系统的系统结构框图设计 8
（三） 最小系统设计 9
（四） 点阵显示器电路设计 10
（五） 电声转换电路设计 10
（六） 按键电路 11
四、 软件系统设计 12
（一） 电子音乐播放器系统的软件工作流程设计 12
（二） 点阵显示工作流程设计 13
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 19
附录三 程序 20<
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br /> 附录四 实物图 33
附录五 PCB图 34
引言
电子音乐播放器控制系统的发展背景
电子音乐播放器控制系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配乐曲存储芯片、高清晰度解码器、音频功放、扬声器、高精度液晶屏、按键以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发，过去使用最为广泛的一类音乐播放器为MP3，这类播放器的典型特点是以MP3解码器作为核心部分，通过微处理器的驱动实现对乐曲的解码和播放。本课题将要设计的这种电子音乐播放器控制系统主要为了完成电子音乐的存储、播放等功能，能够实现这种功能的系统在很早以前就已经出现了，较早期的电子音乐播放器系统在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，类似于钢琴的发音原理，设计者将发音金属片和敲打部件通过特殊的机械原理进行结合，设计出一个能够自动发出固定乐曲的音乐盒，这就是最为传统的音乐播放器。随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统电子音乐播放器系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如乐曲存储、乐曲修改以及系统更新等功能的加入，使得传统电子音乐播放器系统更加具有实用性，使用者在用这种传统电子音乐播放器系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统电子音乐播放器系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统电子音乐播放器系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的电子音乐播放器系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将液晶屏、扬声器以及各种无线通信模块的搭配，实现了手机、wifi遥控音乐盒等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型电子音乐播放器控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能电子音乐播放器系统的最佳搭配。
电子音乐播放器系统的国内外发展现状
电子音乐播放器控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到电子音乐播放器控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于电子音乐播放器系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于电子音乐播放器控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进电子音乐播放器系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得电子音乐播放器系统也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的电子音乐播放器控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对电子音乐播放器控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了电子音乐播放器控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是电子音乐播放器控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析。
本课题将以AT89S51单片机作为主控芯片，在芯片外部设计复位电路和晶振电路，将这三者通过一定的电路连接方式实现51单片机最小系统，实现乐曲电脉冲信号的生成和输出。通过AT89S51单片机对LCD1602液晶屏的驱动，实现了乐曲名的显示。通过机械按键的配置，实现了对音乐的选择和播放/暂停等功能。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/AT89S51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
目录
一、 引言 1
（一） 电子音乐播放器控制系统的发展背景 1
（二） 电子音乐播放器系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控器件的选择 3
（二） AT89S51单片机 4
（三） LCD1602点阵显示器简介 5
（四） 无源蜂鸣器介绍 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 方案设计 7
1. 蜂鸣器输出音符原理 7
2. 中音DO产生原理 7
3. 其它音符的参数表 7
4. 乐曲合成 8
（二） 电子音乐播放器系统的系统结构框图设计 8
（三） 最小系统设计 9
（四） 点阵显示器电路设计 10
（五） 电声转换电路设计 10
（六） 按键电路 11
四、 软件系统设计 12
（一） 电子音乐播放器系统的软件工作流程设计 12
（二） 点阵显示工作流程设计 13
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 元件列表 19
附录三 程序 20<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
br /> 附录四 实物图 33
附录五 PCB图 34
引言
电子音乐播放器控制系统的发展背景
电子音乐播放器控制系统就是指一种内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配乐曲存储芯片、高清晰度解码器、音频功放、扬声器、高精度液晶屏、按键以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发，过去使用最为广泛的一类音乐播放器为MP3，这类播放器的典型特点是以MP3解码器作为核心部分，通过微处理器的驱动实现对乐曲的解码和播放。本课题将要设计的这种电子音乐播放器控制系统主要为了完成电子音乐的存储、播放等功能，能够实现这种功能的系统在很早以前就已经出现了，较早期的电子音乐播放器系统在组成上以机械结构占据主要部分，在功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，类似于钢琴的发音原理，设计者将发音金属片和敲打部件通过特殊的机械原理进行结合，设计出一个能够自动发出固定乐曲的音乐盒，这就是最为传统的音乐播放器。随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统电子音乐播放器系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如乐曲存储、乐曲修改以及系统更新等功能的加入，使得传统电子音乐播放器系统更加具有实用性，使用者在用这种传统电子音乐播放器系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统电子音乐播放器系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统电子音乐播放器系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的电子音乐播放器系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将液晶屏、扬声器以及各种无线通信模块的搭配，实现了手机、wifi遥控音乐盒等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型电子音乐播放器控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能电子音乐播放器系统的最佳搭配。
电子音乐播放器系统的国内外发展现状
电子音乐播放器控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到电子音乐播放器控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于电子音乐播放器系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于电子音乐播放器控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进电子音乐播放器系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得电子音乐播放器系统也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的电子音乐播放器控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对电子音乐播放器控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了电子音乐播放器控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是电子音乐播放器控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析。
本课题将以AT89S51单片机作为主控芯片，在芯片外部设计复位电路和晶振电路，将这三者通过一定的电路连接方式实现51单片机最小系统，实现乐曲电脉冲信号的生成和输出。通过AT89S51单片机对LCD1602液晶屏的驱动，实现了乐曲名的显示。通过机械按键的配置，实现了对音乐的选择和播放/暂停等功能。
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的AT89C51/AT89S51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
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