单片机的音乐播放器设计
摘 要本课题对当前大量电子音乐盒播放器相关产品的普遍性能做了一个总体调查后发现，在使用性能以及产品成本方面还有一段很大的空间可以上升，尤其是在功率消耗方面，因此本文选用了STC89C51单片机来作为控制器芯片，结合了无源蜂鸣器、高清晰度液晶屏等核心器件，设计了一款可以实现多首音乐存储、音乐调取、音乐播放以及音乐名显示等功能的电子音乐盒播放器控制系统，在软件上使用了C语言进行程序代码编写，经过了大量的仿真测试得出系统中软硬件实现了良好的兼容，并且系统实现了课题预期确立的所有功能指标。
目录
一、 引言 1
（一） 电子音乐盒播放器控制系统的发展背景 1
（二） 电子音乐盒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） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） LCD1602液晶屏简介 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） 电子音乐盒播放器系统的硬件结构框图设计 8
（三） 51单片机最小系统设计 9
1. 晶振电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） 电声转换电路设计 11
（六） 按键电路 11
四、 软件系统设计 13
（一） 电子音乐盒播放器系统的软件工作流程设计 13
（二） 液晶屏显示流程设计 14
五、 实物制作安装 15
（一） 硬件调试 15
1. 实物展示 15
2. 曲目播放 16
（二） 调试总结 17
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 元件列表 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2
附录三 PCB 23
附录四 程序 24
引言
电子音乐盒播放器控制系统的发展背景
电子音乐盒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盒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，较早期的电子音乐盒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盒播放器系统中，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，使得传统电子音乐盒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盒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盒播放器系统内部。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，传统电子音乐盒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盒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盒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盒播放器系统的最佳搭配。
电子音乐盒播放器系统的国内外发展现状
电子音乐盒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盒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，但是对于电子音乐盒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盒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盒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，使得电子音乐盒播放器系统也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电子音乐盒播放器系统的发展基础上，设计出一款能够实现电子音乐盒播放器功能的智能电子音乐盒播放器控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电子音乐盒播放器系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述。
本课题将以STC89C51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STC89C51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
控制器的选取
本文考虑到了上一章对控制系统所设定的功能指标等参数，最终从众多类型的控制器中选择出了两款，分别为我们熟知的高性价比单片机STC89C51和进入市场不久的新型高性能单片机STM32，这两款单片机无论在开发资料普及度还是成熟度上，都已经达到了很高的程度，如果选择其中一个用于本文所设计的系统中，能够大大提高控制系统的稳定度、性价比以及各项功能指标参数，由于这两款芯片同属于单片机范畴，因此相似点较多，下面对这两款单片机进行各项性能对比，从而最终选择出更适合的一个来作为本文所设计系统的核心控制器。
目录
一、 引言 1
（一） 电子音乐盒播放器控制系统的发展背景 1
（二） 电子音乐盒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） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机介绍 4
（三） LCD1602液晶屏简介 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） 电子音乐盒播放器系统的硬件结构框图设计 8
（三） 51单片机最小系统设计 9
1. 晶振电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） 电声转换电路设计 11
（六） 按键电路 11
四、 软件系统设计 13
（一） 电子音乐盒播放器系统的软件工作流程设计 13
（二） 液晶屏显示流程设计 14
五、 实物制作安装 15
（一） 硬件调试 15
1. 实物展示 15
2. 曲目播放 16
（二） 调试总结 17
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录一 原理图 21
附录二 元件列表 2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2
附录三 PCB 23
附录四 程序 24
引言
电子音乐盒播放器控制系统的发展背景
电子音乐盒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盒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，较早期的电子音乐盒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盒播放器系统中，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，使得传统电子音乐盒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盒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盒播放器系统内部。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，传统电子音乐盒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盒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盒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盒播放器系统的最佳搭配。
电子音乐盒播放器系统的国内外发展现状
电子音乐盒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盒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，但是对于电子音乐盒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盒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盒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，使得电子音乐盒播放器系统也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电子音乐盒播放器系统的发展基础上，设计出一款能够实现电子音乐盒播放器功能的智能电子音乐盒播放器控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电子音乐盒播放器系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述。
本课题将以STC89C51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STC89C51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
控制器的选取
本文考虑到了上一章对控制系统所设定的功能指标等参数，最终从众多类型的控制器中选择出了两款，分别为我们熟知的高性价比单片机STC89C51和进入市场不久的新型高性能单片机STM32，这两款单片机无论在开发资料普及度还是成熟度上，都已经达到了很高的程度，如果选择其中一个用于本文所设计的系统中，能够大大提高控制系统的稳定度、性价比以及各项功能指标参数，由于这两款芯片同属于单片机范畴，因此相似点较多，下面对这两款单片机进行各项性能对比，从而最终选择出更适合的一个来作为本文所设计系统的核心控制器。
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