基于51单片机的多功能音乐播放器.doc

论文题目毕业设计（论文）题目：基于51单片机的多功能音乐播放器1基于51单片机的多功能音乐播放器Based on 51 single-chip multi-function music player总计 毕业设计（论文） _37_ 页表 格 _7_ 个插 图 _20_ 幅南昌工程学院本(专)科毕业设计(论文)摘 要当今社会基于单片机的音乐播放器也是越来越多，因为单片机体积小、作用多、稳定性高，用单片机做音乐播放器简单容易实现控制，基于单片机的音乐播放器在许多方面都有应用，比如MP3、MP4、扩音器等等。它是利用定时器产生各种固定的频率的方波信号，也可以产生音律中的几个音阶在内的各种频率的声音，将这些产生的不同频率的声音连接起来就能产生一首曲子或者是一段旋律了。基于这个思路，设计了一款可以上翻、下翻、确定以及功能选择的音乐播放器;为了体现播放歌曲过程中的动态效果，增加了8个彩灯，在系统工作是能够循环点亮增加了一个1602液晶显示模块，可以显示当前播放的音乐名;此系统还增加了一个1302时钟芯片来显示时间和调整时间。通过对系统硬件的仿真，能够实现歌曲的播放和时间的调整。关键词:AT89S52单片机 多功能音乐播放器 液晶显示 Protel1AbstractTodays society is based on the single chip music player is also more and more, because single chip small size, function and stability is high, with single-chip computer music player, simple and easy to control, music player based on single-chip microcomputer application in many ways, such as MP3, MP4, microphone, and so on. Timer it produces various fixed-frequency square wave signals, can also have a rhythm of the sounds of various frequencies, scales, to connect these different frequencies of sound can create a tune or melody. Based on this thought, design has a paragraph can Shang turned, and Xia turned, and determines and features select of music play Manager; to reflected play songs process in the of dynamic effect, increased has 8 a lantern, in system work is to cycle points light increased has a 1602 LCD displayed module, can displayed current play of music name; this system also increased has a 1302 clock chip to displayed time and adjustment time. Through the simulation of the system hardware, song playback and time adjustment can be achieved.Keyword：AT89S52 single-chip; multi-function music player; Liquid crystal display;prortel目 录摘 要1第一章 绪论11.2 电子音乐的背景意义11.3 电子音乐的发展和趋势11.4 单片机的概述2第二章 设计方案52.1 设计的方案52.1.2软件设计方案52.2 方案的特点6第三章 硬件设计73.1 电路组成和工作原理73.1.1 电路组成73.1.2 工作原理73.2 AT89S52的简介73.2.1 AT89S52的功能概述73.2.2 AT89S52引脚图83.3 电路各部分的介绍93.3.1 晶振电路93.3.2 复位电路103.3.3 键盘电路113.3.4 DS1302时钟电路133.3.5 显示电路143.3.6 彩灯电路153.3.7 扬声器电路163.3.8 稳压电源电路17第四章 液晶显示原理和LCD1602简介194.1液晶显示原理介绍194.2 LCD1602简介20第五章 软件设计245.1 软件流程图设计245.2程序分析265.2.1 键盘扫描程序265.2.2 液晶显示程序265.2.3 乐谱29第六章 仿真316.1硬件的调试和仿真31结论32致 谢33参考文献34附录一：35附录二：36第一章 绪论1.2 电子音乐的背景意义音乐是人类的灵魂，自从创造了音乐，人的灵魂就有了一个依靠。在每个人的心灵里，都有些别人不知道的东西。唯有音乐，才能洋溢着心中的激情。音乐是一条钥匙，这条钥匙能打开心灵的交流。音乐在变化，只因为人们的追求在不断的变化。音乐带给人们享受，同样人们给了音乐的载体音乐播放器。随着社会的发展，人类不仅追求物质的富裕，也会追求心灵上的享受，而音乐可以洗涤人的心灵，所以人们会不断追求音乐播放器的高质量。目前许多人都致力于制作基于单片机的多功能音乐播放器！当今社会基于单片机的音乐播放器也是越来越多，因为单片机体积小、作用多、稳定性高，用单片机做单片机简单容易实现控制，基于单片机的音乐播放器在许多方面都有应用，比如MP3、MP4、扩音器等等。还可以作为许多系统的辅助功能，单片机的重要硬件资源之一的音乐播放器，它是利用定时器产生各种固定的频率的方波信号，也可以产生音律中的几个音阶在内的各种频率的声音，将这些产生的不同频率的声音连接祁连就能产生一首曲子或者是一段旋律了。基于这个思路，我设计了一款可以上翻、下翻、确定以及功能选择的音乐播放器;为了体现播放歌曲过程中的动态效果，增加了8个彩灯，在系统工作是能够循环点亮增加了一个1602液晶显示模块，可以显示当前播放的音乐名;此系统还增加了一个1302时钟芯片来显示时间和调整时间。这是一个基于AT89S51单片机的设计，本音乐播放器具有电路简单、功能强大、易于拓展的特点，整个系统还添加了四个按键，可实现歌曲的选择、时间的调整、功能的选择。1.3 电子音乐的发展和趋势早期音乐的声音播放是靠模拟电路实现的，它主要是产生电子音频列和编辑人耳所能听到的所有泛音。电子音乐器拥有混合新音色和非常规音色制作方式的极大优势，创作音乐的效率因此被大大的提高了，从而推动新的音乐风格的诞生。60多年来，电子音乐器发展历程为:由开始的录音机音乐到合成器音乐然后到如今的电脑音乐这三大阶段。自从电子音乐的诞生后，电子乐器便逐步的开始发展，之后电子乐器运用到电子音乐中也变得越来越可行，而且广被人们接受。如果没有这个发展，之后电脑音乐播放器的诞生应用和当代电子音乐在我国的快速发展就将变得遥不可及。音乐播放器的设计是一门集计算机技术和数字多媒体技术为一体的综合设计。因为中国计算机技术和宽带网络技术的快速发展，多媒体播放器的发展与应用受到越来越多人的重视。在当今这个信息的社会，以多媒体为特征的信息技术和信息产业的发展及应用将对人类社会产生更大的影响和具有更大的作用。作为多媒体其中一个重要组成部分，音乐可以对信息的包装进行一定改变，还实现了知识信息数字化，所以当人们获取知识信息有极大的方便和获得无穷的乐趣。恰当适宜的人机界面、各式各样的多媒体教学软件、引人入胜的电子游艺节目、还有身临其境的多媒体导购系统、多种多样的信息家电和快捷方便的网上查询应用等等，始终渗透着多媒体的实际作用，它引领着人们进入到一个绘声绘色的世界。同时伴随着多媒体的发展和推广运用，各行各业的相互渗透和飞速发展也被推动着，极大地改变了人们的生活方式和工作环境。很实在地说，多媒体产业的发展，引起了计算机工业的一次革命，人类社会也因此正在发生着巨大的变革。多媒体软件开发的水平很大程度上决定了多媒体技术的发展。当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术莫过于多媒体技术，这是新一代电子技术发展和竞争人们关注的焦点。多媒体技术融计算机、文本、动画、图像、声音、通信和视频等多种功能于一体，借助越来越普及的高速信息网，计算机的全球联网和信息资源共享将会实现，因此多媒体技术被广泛应用在图书、教育、通信、医疗、咨询服务、金融、军事等诸多行业，并正慢慢地改变着我们生活的方式。人类社会正在进入信息化时代，社会分工也越来越细，人际交往也越来越频繁，人们生活方式和劳动方式的基本特征将转化为交互性、群体性、协同性和分布性，其间绝大部分的工作都需要群体的坚持才能完成。可是，在现实生活中，会影响和阻碍上述工作方式的因素有多，如打电话的时候对方不在。即使电话交流，也只能够通过声音来传递，是很难看见某些重要的图纸资料的，而如果要面对面的进行交流讨论，又需要很花时间的长途交通和昂贵的出差花费，如果采取这种方式就会造成效率较低、花费时间长、花销很大的缺点。今天，有了多媒体计算机技术和通信技术的发展，多媒体和通信两者相结合而形成的多媒体通信和分布式多媒体信息系统就可以较好地解决上面所说的问题。因为网络技术的不断发展和互联网的慢慢普及，使用者对网络产品需求量也不断增长。如今市场上流行着的网络音乐播放器虽然数不胜数，但都或多或少有着许多不同的缺2陷，比如：1、某些没有记忆功能；使用者在下一次播放的时候想但却不能从上次离开的那个曲目开始听；2、没有身份认证功能；这样就不能够对媒体播放器里面的歌曲专有性进行有效的保护；3、功能的组合与用户的习惯相违背；界面比较复杂而且操作相对太难等。未来人们对娱乐要求也会越来越高，一款精致的、符合用户操作习惯的完美的音乐播放器是非常值得去研究和开发，并使用到生活当中去的。 1.4 单片机的概述单片机又称单片嵌入式控制器,这个芯片集成了一个计算机系统。概括的讲：这样的芯片就等于是一台计算机。它的体积小、成本低、价格便宜，同时，是学习和使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。AT89S52系列单片机有5个中断源，两个外部中断，两个内部中断，一个串行中断，中断分为高优先级和低优先级，每个中断源的优先级都可以由软件来设定。AT89S52单片机中断系统的组成:它由4个与中断有关的特殊功能寄存器、中断允许控制寄存器IE、中断优先级管理和中断顺序查询逻辑电路等组成。1.4.1 单片机的发展和趋势现在可以说是单片机发展最盛的时期，世界上各个芯片制造公司都推出了自己制造的有特色单片机，从8位、16位到32位，品种非常之繁多，有与主流C51系列兼容的，当然其中也不乏与之不兼容的，但它们各有特色，相辅相成，为单片机的应用提供了非常广阔的领域。纵观，我们可以预示出单片机未来的发展趋势，大致有：1、微型单片化、序、，、一块，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW、WDT，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就更强大。此外，现在人们都追求体积小、重量轻的产品，这就要求单片机除了具有功能强和功耗低的优点外，还需要其体积要小。现在的单片机大部分都具有多种封装形式，其中SMD变得越受欢迎，于是使得由单片机构成的系统朝着微型化的方向发展。2、 低功耗CMOS化之前，MCS-51系列的8031推出时它的功耗达到了630mW，而现在的单片机一般都在100mW上下，在这样的情况下单片机功耗被要求需要越来越低，所以现在的各个单片机制造商基本都选择采用CMOS。像80C51就采用了HMOS和CHMOS。虽然CMOS功耗低，但受到物理特征的影响，其工作速度表现的不够高，而CHMOS就具备了高速和低功耗兼具的特点，这些特征，对于要求低功耗的像使用电池供电的应用场合就更适合。所以今后一段时期单片机发展的主要途径就是发展这种工艺。3、主流与多品种共存虽然现在单片机的品种非常多，也各有特色，但以80C51为核心的单片机仍然占了市场的主流，兼容其结构和指令系统的产品也有很多，如：PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以目前为止80C51占据了单机片的半壁江山。当然，与此同时，Microchip公司的PIC精简指令集合也有着强大的发展趋势，中国台湾的HOLTEX公司近年的单片机产量日益增加，与其低价质优的优势，表现出它的市场竞争力，并且占据了一定的市场份额。此外还不乏其他有竞争力的产品，如MOTOROLA公司的产品，这可是日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将保持稳定，并不存在某个单片机会发展成一统天下的垄断局面，它们之间走的是相辅相成、依存互补、共同发展的道路。九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。高度集成化、低功耗是芯片的目前发展方向，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL公司的R6500。 4第二章 设计方案2.1 设计的方案2.1.1硬件设计方案电路以AT89C51为主控制器，采用利用独立式键盘组成的4个按钮键盘来控制歌曲的播放，其中S2、S3、S4、S5分别为功能键的上翻键、下翻键、确定键以及功能选择键。显示电路采用液晶显示器LCD1602进行显示，时间显示芯片采用的是1302芯片，同时实现对时间的调整，晶振采用12MHz，音乐信号由P30口输出，经喇叭发声而播放歌曲，时钟信号由P1口的P1.4、P1.5、P1.6的I/O口输出，液晶显示器LCD1602显示歌曲名和时间，8个彩灯采用共阳的接法，与P0口相连，对P0口送入一个从低位到高位的循环的低频信号，这样就实现了8个彩灯循环的工作。如图2.1所示。时间显示AT89S52单片机晶振电路独立式键盘扬声器电路图2.1方案框架图复位电路液晶显示屏彩灯电路电源电路DS1302时钟电路2.1.2软件设计方案在程序中，有许多的ASCII码，每个ASCII码对应的是一个初值，每个初值对应一个频率，而每个频率对应的就是一个音调，单片机中以T0定时器产生定时时间，一个是脉冲方波的频率，一个是一个音调的延时时间，系统播放音乐器是以键盘为主要控制电路，键盘程序以键盘扫描为主，当有按键按下时，程序响应下按键，并跳转到相应的功能子程序，运行，当要播放歌曲时，系统会先取歌曲的首地址，将事先设置好的曲谱加载到单片6机中通过I/O口送到扬声器，通过不同的频率值，扬声器发出不同的音调。2.2 方案的特点本方案使用了液晶显示屏，编程简单，显示稳定，占用CPU时序少，并且可以实现许多的功能，独立式键盘对于少量的按键来说，它的结构简单，功能清晰，让人一看就明白。液晶显示器，都有许多可扩展的功能，并且在播放音乐时简单实用，在使用上及其功能的实现上都又许多的优点。更重要的是液晶显示器是当今电子设计的主流，通过这次设计，我能够学习到许多东西。音乐播放器电路原理图见附录一所示。6第三章 硬件设计3.1 电路组成和工作原理3.1.1 电路组成设计的电路有以上设计方案就可以知道，电路原理图见附录一所示，主要包括AT89S52单片机控制系统、复位电路、晶振电路、独立式键盘电路、时间的显示和调整电路，液晶显示电路，8个彩灯电路、电源电路以及扬声器电路构成。系统以AT89S52为核心，主要负责对数字信号的逻辑处理和控制作用，在其引脚上还接有：复位电路、晶振电路、显示电路、彩灯、按钮、扬声器。硬件中AT89C51单片机的P0口作为8个彩灯的控制信号口，P1口的其中P1.0P1.3用作控制键盘，一个键对应一个接口，用来扫描四个按键，另外P1.4P1.6用作连接1302时钟芯片。单片机的P2口作为LCD1602液晶显示的控制接口，P3口其中的P3.2P3.4与LCD1602的三个使能端相连，控制液晶显示屏的工作。P3.5用来控制蜂鸣器的工作，工作电路采用12HZ的晶振频率，起振中的C1、C2为30pf。3.1.2 工作原理本音乐播放器是用单片机来设计制作完成，其功能的实现主要通过软件编程来实现完成的，AT89S52单片机片内带有8KB的ROM和片内256K的RAM，并且允许在系统内改写或用编程器编程。通过程序编程，设定四个按键对应的功能，当按键按下时，单片机检测到I/O口有低电平，单片机判断并进行工作，之行相应的代码，显示电路采用LCD1602显示屏，可以显示两行，一行显示歌曲名字，一行显示时间，同时P0口开始循环输送低电平，使8个彩灯循环工作。3.2 AT89S52的简介3.2.1 AT89S52的功能概述单片机作为一个系统的核心处理部分，单片机具有许多的功能，它也是在结构简单，功能强大让大家能很快的接受。8AT89S52拥有一个8位的处理器和控制器，内还含有一个运算器，可直接对数据进行运算和操作，适用于逻辑控制。除了之前，还含有8位片内ROM和256片内RAM。两个16位的定时/计数器。单片机具有中断功能，5个中断源，两个外部中断，两个定时中断，一个串行中断。3.2.2 AT89S52引脚图图3.1 AT89S52引脚图AT89S52总共有40个引脚，如图3.1所示为AT89S52单片机的引脚图，可分为三种：电源及时钟电路、控制电路和I/O口引脚。下面介绍在本设计用到引脚功能：电源引脚：VCC：接+5V电源；VSS：接数字地；时钟引脚：XTAL1、XTAL2：连接外部晶振电路的两个引脚，引进外部的晶振频率；控制引脚：RST：复位引脚，连接外部的复位电路，通过复位电路在引脚上加上持续时间大于2个机器周期的高电平，可以对单片机进行复位操作；I/O口：P0口：可用地址口或是数据口和通用I/O口；P1口：单功能的I/O口；8P2口：是一个双功能的I/O口，可用作输出线和通用I/O口线；P3口：可用作通用I/O口，当不用作通用I/O时，P3口还有第二功能，不同的引脚就有不同的功能，其中有读/写控制口，中断源，。3.3 电路各部分的介绍3.3.1 晶振电路图3.2 晶振电路晶振电路用于产生AT89S52单片机工作时所必需的控制信号，52单片机正是在时钟信号的控制下，严格的按时序执行指令进行工作。AT89S52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的输入端为单片机引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚连接石英晶体和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，将时钟脉冲直接送入单片机的内部时钟电路，如图3.2所示为连接单片机的晶振电路，晶振电路的微调电容选用的是两个30pf的，晶振振荡器的频率一般选用1.212MHZ，在本设计内采用的是12MHZ的石英晶体振荡器，微调电容的大小会影响振荡器频率的高低、稳定性和快速性。石英晶体的频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快，但是晶振频率越高单片机运行速度越快对单片机的存储速度要求也越高，所以在选用晶振频率的时候应选用合适的。3.3.2 复位电路图3.3 复位电路单片机的复位是由外部的复位电路实现的，复位电路一般有两种：一种是上电自动复位，另一种是按扭复位。本设计采用的是按钮复位的电路。如图3.3所示。因为晶振电路的晶振频率选用的是12MHZ，所以复位电路比较适合使用一个22uf的电容和一个1k的电阻串联，然后用一个按钮和电容并联而成的电路。单片机的复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器用来一直噪声，在每个机器周期的S5P2，施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。当按钮S1被按下时，电路给AT89S52的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平，就可使52单片机复位，单片机复位后，系统的PC值初始化为0000H，是AT89S52单片机从程序存储器的0000H单元开始执行程序，除此之外，当单程序出现“跑飞”或是操作错误使系统处于“死锁”状态时，AT89S52单片机也需要进行复位操作。103.3.3 键盘电路图3.4 键盘电路键盘可分为非编码式键盘和编码式键盘，而在一般的单片机系统中，我们用的按键比较少和简单，所以通常用非编码式键盘，而非编码式键盘又分为独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘。本设计只需要4个键就能实现功能的选择和调整，S2、S3、S4、S5分别对应的功能是上翻键、下翻键、确定键、功能选择键。所以采用的是“一键一线”的独立式键盘，如图3.4所示为设计的键盘电路。四个按键S2、S3、S4、S5分别各自占着一根线，并于单片机的P1.0P1.3相连，四根检测线连在一个与非上，再通过一个非门连接在P3.2/INT0的I/O接口上，这样就实现按键外部中断方式，当按下一个键时,键盘电路通过外部中断口向单片机传送中断申请信号，单片机对键盘响应，检测哪个按键按下。单片机的I/O口直接与电源地相通，对应的接口就会接收到低电平，而其他的接口则是高电平，很容易分辨出按下的是哪个键，单片机就会做出相应的动作和反应。这种独立式键盘具有键盘结构简单、容易识别被按下的按键、各条测试线相互独立、软件结构简单等优点，适合用于少量使用键盘的场合。而这种键盘明显的一个缺点就是不适用于组成大型键盘。矩阵式键盘是把检测线分成两组，一组为行线，另一组为列线，在行与列的交点上放置按键,如图3.5为矩阵式键盘，由图可以看出，一个按键连着两根不同的导线，分别是行线和列线与单片机的I/O口相连，4*4矩阵式键盘共有16个按键，跟独立式键盘相比，显而易见矩阵式键盘更少占用I/O口，所以一般按键超过8个时，都不会选择独立式键盘。图3.5 矩阵式键盘还有一种单片机的键盘就是交互式键盘，通过在交点上放置按键，如图3.6所示，*出为一个按键，检测线不进行分组，跟矩阵式键盘比较，如果交互式键盘有相同的8条检测线，就可以有28个按键，增加了许多按键的数量。但是在使用这种键盘时，它所用的检测线必须具有位操作功能的双向I/O端口。图3.6 交互式键盘键盘的工作方式总共有三种：编程扫描方式、中断方式和定时扫描方式。编程扫描工作方式也成查询方式，它是在CPU在完成其他工作的空余时，调用键盘扫描程序，以响应12键盘输入的要求，所以这样在扫描键盘上就会有个扫描频率的问题，如果扫描频率过高，可能会影响其他程序任务的进行；如果扫描频率过低，则会出现键盘反应迟钝的现象。所以要根据单片机系统的繁忙程度来选择扫描频率。中断方式是在有键盘按下时，硬件就会产生中断申请信号，CPU相应中断信号后对键盘进行扫描，然后再转入相应的键盘处理程序，这种方式大大提高了CPU的工作效率，同时也对按键作出迅速的响应。定时扫描工作方式是利用专门的定时器来产生定时中断申请信号，CPU响应中断信号后边对键盘进行扫描，然后做出相应的键盘处理。3.3.4 DS1302时钟电路图3.7 时钟电路如图3.7所示是系统的时钟电路，用来显示时间和时间调整，电路通过1302时钟芯片将晶振电路和AT89S52单片机的I/O口的P1.4、P1.5、P1.6三个口晶振电路通过两个6pf的微调电容和一个32.75KHZ的石英晶体振荡器，晶振电路连接1302时钟芯片的X1和X2引脚，VCC1引脚上连接外部电池，这样就保证了当系统关闭断电后，时间显示还能显示当前的时间，时间信息一直传送给单片机，断电保持。VCC2引脚上连接+5V的直流电源，1302时钟芯片的复位引脚RST、SCLK引脚和I/O接口分别与P1.4、P1.5、P1.6相连，分别代表复位端、时间端口和数据端口。1302时钟芯片引脚功能如表3.1所示：表3.1 1302时钟芯片引脚功能XTAL1、XTAL2晶振管脚GND接地管脚RST复位脚I/O数据输入/输出引脚SCLK串行时钟VCC1、VCC2电源供电引脚1302时钟芯片内部含有一个实时时钟、日历和31字节的静态RAM，通过串行接口与单片机进行通信，将时钟日历信息传递给单片机。就是因为有VCC1上连接的外部电池电源，这样使得1302时钟芯片具有断电保持的功能，即使断电，下次开启电路时，还能依然显示当前的时间。3.3.5 显示电路图3.8 显示电路14系统的时间显示和歌曲歌名的显示都是通过这个电路显示的，通过LCD1602液晶显示屏的D0D7八个数据引脚与AT89S52单片机的P2的八个I/O口相连，通过单片机的I/O口将处理好的BCD码传输给LCD1602的8个数据口，不同的BCD码都有独特的显示数据。LCD1602的控制信号端RS、RW、EN分别连接P3.2、P3.3、P3.4三个I/O口，GND引脚接上电源地，VCC和VL同时连接+5V电源，背光正极BL+通过一个滑动变阻器与+5V电源相连，这样改变滑动变阻器的阻值就能改变液晶显示屏的背光强度，背光负极BL-接地。如图3.8所示。3.3.6 彩灯电路图3.9 彩灯电路系统要求播放歌曲的时候同时8个彩灯循环点亮，如上图3.9所示，8个彩灯采用共阳接法的方式，再8个彩灯的阴极分别于P0口的8个I/O口相连，当单片机的I/O给个低电平脉冲，所连接的发光二极管就会点亮，要8个彩灯循环点亮，则将P0的8个口一次有顺序的循环的传送低电平脉冲，这样就能实现8个彩灯的循环点亮。3.3.7 扬声器电路图3.10 扬声器电路一个音乐播放器播放歌曲就少不了扬声器，扬声器的接线图如图3.10所示，扬声器通过三极管驱动，利用三极管的放大特性，驱动扬声器，NPN的基集连接单片机的P3.5口，NPN的集电极连接扬声器的一端，扬声器的另一个接口通过一个1K欧姆上拉电阻连接5V的电源，NPN发射集接电源地。从P3.5端口的传送过来的脉冲电流，经过三极管的放大，放大成扬声器能够正常工作的电流。NPN的基极通过一个限流电阻与P3.6相连，其发射极直接与地相连。其集电极上连接扬声器，扬声器通过一上拉电阻与电源相连，当NPN的基极上给个高电平，从电源到地形成一个回路，扬声器工作。当系统单片机通过曲谱程序的初值，通过P3.6给NPN许多的不同频率的脉冲方波信号，经过NPN的放大特性，将电流放大，达到扬声器的工作电流，扬声器就能根据不同频率的方波电流发出不同音调的声音。163.3.8 稳压电源电路图3.11 稳压电源电路如图3.11所示为稳压电源电路,变压器输入端连接220V交流电源。之后由4个二极管组成一个全桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个330uF/25V的电解电容。 假如从电容两端直接连接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动变化，C1两端的电压都会随之发生较大幅度的变化，所以为了要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。 因为我们要输出5V的电压，所以选用7805。 三端稳压器后面接一个105uf的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。最后在C2两端接一个输出电源的插针，可用于与单片机的5V电源。稳压电源的功能如下：1、稳定电压：当电网电压出现瞬间波动的现象时，稳压电源就会对电压幅值进行快速的补偿，使其稳定在2%范围以内；2、多功能综合保护：具有过压保护、欠压保护、缺相保护、短路过载保护等保护功能。 3、尖脉冲抑制：尖脉冲就是电网有时会出现幅值很高，脉宽很窄的脉冲，耐压较低的电子元件会被它击穿。稳压电源能够对这样的尖脉冲起到很好的抑制作用。 4、隔离传导性EMI电磁干扰：AC/DC整流+PFC高频功率因数可以校正大多数的数控设备，数控设备自身具有一定的干扰性，同时对干扰源也有严格要求。稳压电源能够有效隔离电网和设备的相互干扰。5、防雷：具有防雷击能力。稳压电源电路从工作方式上可分为： 可控整流型：输出电压随晶闸管通断时间的变化而变化。 斩波型：输入是不稳定的交流电压，以改变开关电路的占空比，得到单向脉冲直流，再经滤波电路滤波后得到稳定直流电压。 变换器型：不稳定直流电压先经逆变器变换成高频交流电压，再经变压、整流、滤波后，从所得新稳定的直流输出电压。在单片机系统中，运用到5V的情况有许多，所以为了由220V交流电得到5V的直流稳定的电压，设计了这样一个直流稳压电路，下图3.12所示是稳压电路的大致结构图：220V交流电5V直流电输出7805稳压全桥整流稳压图3.12 稳压电路结构图18第四章 液晶显示原理和LCD1602简介4.1液晶显示原理介绍最早在1888年的时候，液晶这一呈液体状的化学物质被人们发现，当有外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列。如果适当的控制分子的排列，光线将能穿越液晶分子。笔记本电脑或桌面系统等都采用的由不同部分组成的分层结构LCD显示屏。位于最后面的一层可以发射光线的背光层是由荧光物质组成的。背光层发出的光线穿过第一层偏振过滤层再进入有着无数水晶液滴的液晶层里。屏幕上的像素是由一个或多个的单元格构成的，而构成单元格的就是液晶层中的水晶液滴。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会发生扭曲，这样穿越其中的光线就会发生有规则的折射，第二层过滤层将对其进行过滤，然后在屏幕上显示出来。对于像掌上电脑所使用的简单的单色LCD显示屏，上述结构已经足够了。但是对于更复杂的显示屏，如笔记本电脑所采用的显示器来说，就需要有专门处理彩色显示的色彩过滤层了。一般来说，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个分别包含有红色，绿色，或蓝色的过滤器的液晶单元格构成。所以，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出各种不同的颜色了。TFTLCD技术能够使图像更加清晰，完美。早期的LCD由于是被动发光器件，速度、效率、对比度都比较差，即使显示的文字十分清晰，但是要快速显示图象就经常会产生阴影，影响视频效果，因此，如今只在掌上电脑等器件上被应用。LCD液晶层中实际单元格数量影响LCD显示器，所以一般只能提供固定的显示分辨率。如果用户需要将800*600的分辨率提升到1024*768的话，只有在特定软件的帮助下才能实现模拟分辨率。就像传统的CRT显示器，应用于桌面系统的LCD也被设计成接收波形模拟信号，而不是直接由PC产生的数字脉冲信号。这主要是因为目前桌面系统中的绝大多数标准显卡还是在将视频信息由最初的数字信号转化为模拟信号之后再传送给显示器显示。即使桌面系统的LCD已经可以接收模拟信号，但LCD本身仍然只能处理数字信息而不能处理模拟信号，因此当从显卡接收到模拟信号之后，还是需要将模拟信号再还原为数字信号后，LCD再对其进行处理。为了解决显示上这方面的不足，最新的桌面LCD采用了一种特殊的连接图形卡，即带有数字连接器图形卡，可以直接向LCD显示器传送数字信号。214.2 LCD1602简介LCD1602液晶显示，前面的16表示液晶显示器的每一行能显示16个字符，02表示总共有两行，LCD1602主要技术参数如下表4.1所示：表4.1 LCD主要技术参数显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mmLCD1602一般有16个引脚，少数也有只有14个引脚的，那就是没有背光功能，LCD1602引脚功能如下表4.2所示：表4.2 LCD1602引脚说明LCD1602引脚说明引脚编号符号引脚说明1VSS接地2VDD电源5v3VL液晶显示偏压4RS数据/命令选择。高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。5R/W读/写选择。高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。6E使能信号。当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。7D08位双向数据线8D18位双向数据线9D28位双向数据线10D38位双向数据线11D48位双向数据线12D58位双向数据线13D68位双向数据线14D78位双向数据线15BLA背光电源正极16BLK背光电源负极三个控制信号端口控制液晶显示的工作，8个数据口接收单片机送来的ASCII码，通过ASCII码判定显示的内容，BLA、BLK两引脚在某些LCD中没有的，这样就不具有背光功能，这两个引脚是调节显示屏的背光强度的。LCD1602具有许多的指令，下表4.3所示是LCD的指令集：表4.3 LCD指令集指令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能执行时间1.清屏0000000001清除DDRAM和AC值，光标复位。1.64us2.归位000000001*AC=0，光标复位、DDRAM内容不变。1.64us3.输入方式设置0000000111数据读、写操作后，AC自动加一；画面平移。40us10数据读、写操作后，AC自动加一；画面不动。01数据读、写操作后，AC自动减一；画面平移。00数据读、写操作后，AC自动减一；画面不动。4.显示开关控制0000001000显示关，光标关，闪烁关。40us001显示关，光标关，闪烁开。010显示关，光标开，闪烁关。011显示关，光标开，闪烁开。100显示开，光标关，闪烁关。101显示开，光标关，闪烁开。110显示开，光标开，闪烁关。111显示开，光标开，闪烁开。5.光标、画面位移00000100*光标向左平移一个字符位，AC值减1。40us01*光标向右平移一个字符位，AC值加1。10*画面向左平移一个字符位，但光标不动。11*画面向右平移一个字符位，但光标不动。6.功能设置00001000*四位数据接口，一行显示，5x7点阵40us001*四位数据接口，一行显示，5x10点阵010*四位数据接口，两行显示，5x7点阵011*四位数据接口，两行显示，5x10点阵100*八位数据接口，一行显示，5x7点阵101*八位数据接口，一行显示，5x10点阵110*八位数据接口，两行显示，5x7点阵111*八位数据接口，两行显示，5x10点阵7.CGRAM地址设置0001A5A4A3A2A1A0设置CGRAM地址。A5A0=03FH40us8.DDRAM地址设置001A6A5A4A3A2A1A0设定下一个要存入数据的DDRAM的地址。40us9.读BF及AC值01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0BF=1：忙；BF=0：准备好。AC值意义为最近一次地址设置（CGRAM或DDRAM）定义。40us10.写数据10数据数据写入DDRAM或CGRAM内。40us11.读数据11数据读取DDRAM或CGRAM钟的内容。40usCD1602有三个控制端，用来控制LCD的启停和功能选择，三个控制信号端为RS、RW、EN，其真值表如下表4.4所示：表4.4 LCD1602信号真值表LCD1602信号真值表RSR/WE功能00下降沿写指令代码01高电平读忙标志和AC值10下降沿写数据11高电平读数据20第五章 软件设计5.1 软件流程图设计本设计主要包括几大模块：单片机初始化模块、液晶显示初始化模块、键盘扫描模块、时间显示和调整模块、播放歌曲模块、歌曲名显示模块、彩灯循环点亮模块和扬声器驱动模块。所以在整个软件程序编程里，整个系统包括的主要程序流程有：主程序、有无按键判断子程序、键盘扫描子程序、歌曲名显示子程序、按键值播放歌曲子程序、播放时间初始化子程序、液晶显示屏写指令子程序、液晶显示屏写数据子程序、播放时间显示子程序、播放歌曲子程序、播放时间更新子程序、时间显示和调整子程序、彩灯循环点亮子程序。程序的整体流程是：程序开始后，先对液晶显示和AT89S52单片机的内存进行初始化，然后判断有无按键按下，当有按键按下时，系统判断按键的键值，并对键值进行储存，先按下功能选择键S5，对时间调整和歌曲调整两个功能的选择，当选择功能为时间调整时，判断是否按下S4键，有按下确定键S4选择调整时、分、秒，当按下一次确定键S4时选择的是时，然后判断是否按下按键S2、S3，当有S2键按下时，对时间的时进行上调，一直增加，以0到24为一循环；当按下S3键时，对时间的时进行上调，一直减少，以00到24为一循环。当再按一次确定键S4时选择的是分，然后判断是否按下按键S2、S3，当有S2键按下时，对时间的分进行上调，一直增加，以00到60为一循环；当按下S3键时，对时间的时进行上调，一直减少，以00到60为一循环。当按下第三次确定键S4时选择的是秒，然后判断是否按下按键S2、S3，当有S2键按下时，对时间的秒进行上调，一直增加，以00到60为一循环；当按下S3键时，对时间的秒进行上调，一直减少，以00到60为一循环。再按一次确定键S4后，时间调整结束。当选择的是歌曲调整时，首先对播放时间初始化，然后按键值存储相应曲谱首地址，取乐谱进行演奏。判断是否有按键按下，如果是按键S2，当前歌曲的首地址减513，对播放时间进行初始化，则歌曲跳转到上一曲目；如果是按键S3，当前歌曲的首地址加513，对播放时间进行初始化，则歌曲跳转到下一曲目；如果是按键S4时，则表示选择到歌曲开始播放或是当前播放歌曲暂停。系统的总流程图如下图5.1所示：24图5.1 系统总流程图5.2程序分析5.2.1 键盘扫描程序MOV A, P1 JNB ACC.S2 KEY0 JNB ACC.S3 KEY1JNB ACC.34 KEY2 JNB ACC.S5 KEY3如上为键盘扫描程序，KEY代表系统按键对应的子程序。系统的键盘工作方式是通过编程扫描方式，当CPU在完成其他工作的空余时间，程序调用键盘扫描程序，判断P1.0到P1.3端口的值，当有按键按下时，其中一个端口的值就会变成低电平，只要判断那个是低电平，则系统程序跳转到相应功能的子程序中。5.2.2 液晶显示程序（1）液晶初始化程序：Viod lcd_Resrt() WR_Com(0x38)； delay（100）； WR_Com(0x01)； delay（100）； WR_Com(0x06)； delay（100）； WR_Com(0x0c)； delay（100）；在用LCD1602液晶显示之前，都应该对LCD液晶进行初始化，以上是LCD1602液晶显示的初始化程序，程序中赋0x38H值，表示设置LCD1602的显示模式，设置16*2显示，5*7点阵显示，8位的数据接口；赋0x01值表示显示清屏；赋0x06表示当前的地址加1，26当写入数据事光标向右移动；赋0x0c值，表示打开显示，但是不显示光标。delay(100)是延时指令，让液晶显示屏有足够的时间进行每一条初始化指令。（2）向液晶显示器写命令数据/*/向液晶显示器写命令函数/*void WR_Com(uchar temp) busy（）； RS=0； RW=0；P2=temp；E=1；E=0； /*/向液晶显示