遥控MP3说明书.doc

课程设计说明书设计题目：遥控MP3的设计学 院：专 业：机械设计制造及其自动化班 级：学 号：姓 名： 指导教师：课 程 设 计 说 明 书目 录1. 课程设计要求12. 系统功能分析与方案确定1红外遥控方案确定1单片机的选择方案确定13. 系统主要硬件电路模块设计33.1液晶屏显示模块33.2蜂鸣器电路模块43.3红外遥控模块43.4单片机CPU最小系统53.5 单片机硬件端口分配54. 程序软件设计与分析64.1系统软件分析及详细技术文件设计64.2系统软件主程序设计64.3外部中断程序设计94.按键检测及处理模块程序设计105. 后续有待完善和提高的工作106结语11参考文献12附录13II课 程 设 计 说 明 书1. 课程设计要求设计一个音乐盒，要求具有以下具体功能：1.可以通过键盘实现音乐的输入；2.通过遥控器对已存的音乐进行播放控制（包括停止、播放、快进、快退、数字选歌）；3. 多种模式（如睡眠模式、野外模式等）。2. 系统功能分析与方案确定红外遥控方案确定根据设计要求的功能，结合单片机课程所学知识，分析如下：系统要求能够实现用红外遥控实现音乐盒的停止、播放、快进、快退、数字选歌以及音乐的输入，那就需要用到红外遥控模块，根据任务书的要求，利用单片机设计一个遥控开关电路，可以拟定以下的方案。在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。考虑到本方案电路是简单的单通道遥控器，可直接产生一个控制功能的震荡频率，再通过红外发光二极管发射出去。当红外接收头接收到控制频率时，由一个电路对其进行解调并产生相应的控制功能。红外线发射/接收控制电路采用单片机来实现，电路简单，可控制多个电器，实用性强。且本设计用到的元器件较少，电路相对简单实用。单片机的选择方案确定根据设计要求的功能，结合单片机课程所学知识，做如下分析：单片机的选择 本设计所用的单片机可以用 C31，AT89C51，羚羊单片机等多种单片机来实现。但是 C31 没有内部存储器，本设计需要编写程序，那么就要用外部扩展，比较麻烦。本设计所编写的程序比较简单，功能也比较少，如用羚羊单片机过于麻烦，大材小用，本设计所用到的输入输出端口也不是很多，所以我们决定用 AT89C51单片机来完成本设计，及方便也很实用。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微 处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与 工业标准的 MCS-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁 存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入 式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。系统要求实现通过键盘实现音乐的输入，可以通过AT89c51单片机所带的红外遥控器来实现这功能。遥控板上有3*7个键，满足七个音的输出。采用红外解码的方法，来遥控一块MP3模块。具有播放，暂停，下一曲，上一曲，音量加和音量减的功能。由于MP3模块输出的音频信号比较若，于是需要连接在功放上方可听见MP3音乐。红外接收，采用红外一体化接收头，遥控板随便选取了一个，通过调试获取了各个按键的码值，于是可以写入控制。在整个系统中，采用一个简单的12864来显示播放的情况，利用一块51单片机来做主控制器。该系统还要实现已存音乐的相互切换，因此用遥控器上的两个键来控制两首已存歌曲的播放。用一个键来控制音乐的停止、播放，两个键分别实现音乐的快进、快退。为便于人机交互，播放的音乐需要在液晶显示屏上直观的显示出来，显示的内容包括播放歌曲名称，播放模式，歌曲的播放状态，由于显示的内容比较简单，所以我采用12864液晶显示屏来实现输出显示。作为一个音乐盒，最重要的部分当然是音乐的播放。我采用蜂鸣器频率的变化实现不同的音调的输出。根据上述分析，由硬件功能可以将本系统分解为以下四个模块：1.蜂鸣器发音软硬件模块，采用蜂鸣器及其接口电路；2.液晶显示软硬件模块，采用12864液晶显示屏及其接口电路；3.红外遥控软硬件模块，采用红外线发射/接收控制电路4.系统CPU模块，采用AT89C51最小系统。3. 系统主要硬件电路模块设计根据上述分析确定的设计方案，本系统主要设计和使用了蜂鸣器电路模块、液晶屏显示模块、红外遥控模块。3.1液晶屏显示模块QC12864B中文字库型液晶显示模块可以显示字母、数字、中文字型及图形，具有绘图及文字画面混合显示功能。可显示128（列） 64（行）点阵。可完成图形显示，也可显示84个（1616点阵）中文汉字。提供三种控制接口：8位微处理器接口、4位微处理器接口、串行接口。模块内置2M-位元中文字型ROM (CGROM) 总共提供8192 个中文字型(1616点阵)，16K-位元半宽字型ROM (HCGROM)总共提供126个符号字型(168点阵)，6416-位元显示RAM (DDRAM)，另外绘图显示画面提供一个64256点的绘图区域（GDRAM），可以和文字画面混和显示。提供多功能指令：画面清除（Display clear）、光标归位（Return home）、显示打开/关闭（Display on/off）、光标显示/隐藏（Cursor on/off）、显示字符闪烁（Display character blink）、光标移位（Cursor shift）、显示移位（Display shift）、垂直画面卷动（Vertical line scroll）、反白显示（reverse display）。12864液晶接口如图3.2。 图3.1红外接收电路模块3.2蜂鸣器电路模块 本系统的音乐播放通过蜂鸣器发出不同的音调从而来实现的，蜂鸣器控制电路如图3.1所示。图3.2蜂鸣器接口电路图3.3红外遥控模块红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。红外遥控键值表如图3.3所示，红外接收器接口如图3.4所示。 图3.3红外遥控键值表 图3.4 红外遥控线路图3.4单片机CPU最小系统本系统CPU采用宏晶科技推出的STC89S52RC，它是一款高速、低功率、超强抗干扰的单片机，指定代码完全兼容传统5051单片机，有E2PROM功能，内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体20M以下时可以省略外部复位电路，本系统便充分利用该CPU的特点，省去了传统的晶振和复位电路。具有为便于后续端口的扩展和使用，本系统已对全部的I/O端口做了上拉电阻设计，考虑到程序代码总量不超过2K字节，完全可以使用片内ROM空间，故而将EA引脚接高位点。如图3.4所示。图表 3.5单片机最小系统3.5 单片机硬件端口分配 为合理利用单片机的端口资源，并且兼顾程序设计的便利，将系统的输出和输入端口作如表3.1配置。表3.1 单片机端口配置表单片机端口外围接口电路硬件模块P2.0-P2.2，P0.0-P0.7液晶显示集成电路模块P3.6蜂鸣器电路模块P3.2红外遥控模块4. 程序软件设计与分析4.1系统软件分析及详细技术文件设计不同音高的乐音是用C、D、E、F、G、A、B来表示，这7个字母就是音乐的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱成简谱的1、2、3、4、5、6、7，相当于汉字“多来米发梭拉西”的读音，这是唱曲时乐音的发音，所以叫“音调”，即Tone。把C、D、E、F、G、A、B这一组音的距离分成12个等份，每一个等份叫一个“半音”。两个音之间的距离有两个“半音”，就叫“全音”。在钢琴等键盘乐器上，CD、DE、FG、GA、AB两音之间隔着一个黑键，他们之间的距离就是全音；EF、BC两音之间没有黑键相隔，它们之间的距离就是半音。通常唱成1、2、3、4、5、6、7的音叫自然音，那些在它们的左上角加上号或者b号的叫变化音。叫升记号，表示把音在原来的基础上升高半音，b叫降记音，表示在原来的基础上降低半音。例如高音DO的频率（1046Hz）刚好是中音DO的频率（523Hz）的一倍，中音DO的频率（523Hz）刚好是低音DO频率（266 Hz）的一倍；同样的，高音RE的频率（1175Hz）刚好是中音RE的频率（587Hz）的一倍，中音RE的频率（587Hz）刚好是低音RE频率（294 Hz）的一倍。4.2系统软件主程序设计 系统软件主程序包括初始化、主循环。初始化主要针对红外遥控模块、液晶显示模块等引荐进行初始化。初始化液晶显示模块通过调用”12864Lcd.h”头文件的初始化函数完成。与此同时，还要对系统工作的标志位和全局变量做初始化，部分标志位和变量的设置及其功能将在个软件模块中详细说明；系统设置的全局变量和标志位如表4.1所示。表4.1全局变量和标志位全局变量及标志位属性功能说明IRDIS2;uchar输出红外信号IRCOM4;uchar显示红外信号code dis1 = 模式：;uchar液晶显示第一行code dis2 = 歌曲：; uchar液晶显示第二行code dis3 = 状态：;uchar液晶显示第三行iichar数组序号jjchar时长cuchar停止时序号flaguchar标记位Flag1uchar标记位Flag2uchar标记位countuchar标志位time=100uchar延时时长大小本系统主要完成液晶模块及蜂鸣器的输出动作，以供操作者观察运行状态。主循环完成上述分析中述及的三个方面的工作，即两首歌的点播，相互切换，歌曲的暂停、播放，以及你快退。具体流程图如图4.1所示，该模块程序键附录main（）函数。NNNY开始终断初始化jj=0;jjtime;jj+ii=0;ii34;ii+初始化LCDbreakFlag=9Flag=1Flag=8Break;c=ii;flag2=1Delay(aii);beep=!beepFlag=9ii=0;ii34;ii+jj=0;jjtime;jj+breakFlag1=1Break;c=ii;flag2=2Break;c=ii;flag2=1Flag1=2&flag2=2ii=c;ii34;ii+jj=0;jjtime;jj+Flag1=2&flag2=1ii=c;ii34;ii+jj=0;jjtime;jj+Flag=8Delay(aii);beep=!beep结束YYYYYNNYNNNYN图4.1主程序流程图4.3外部中断程序设计具体流程图如图4.2所示，该模块程序见附录IR_IN()函数。Flag1=2;显示“on”count=1Count+计算高电平时长IRCOM2=0x44中断入口j=1;j100;j+Flag=1Flag=1计算高电平时长IR信号出现IRCOM2=0x0c中断入口NNIR信号出现count=2中断结束Delay100us(19);flag=0Flag1=1;显示“off”;count=0IRCOM2=0x0cFlag=1Flag=1j=1;j100;j+beep=!beepDelay100us(19);flag=0NYNYYNNYNY图4.2中断程序流程图系统使用外部中断子程序来接受红外线发射的信号。扫键过程：首先判断控制键是否按下，若有控制键按下则进行逐行扫描，按照P口值查找键号。最后按照键号转至相应的发射程序。红外信号发射过程：首先装入发射脉冲个数(发射时为3ms脉冲，停发时为1ms脉冲)，此时若发射脉冲个数为1则返回主程序，若不为1则发1ms脉冲，然后停发1ms脉冲，这样便结束整个发射过程。在实践中，采用红外线遥控方式时，由于受遥控距离,角度等影响，使用效果不是很好，如采用调频或调幅发射接收码，可提高遥控距离,并且没有角度影响。遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程如上：首先初始化，然后按照显示亮度数据设定调光脉冲延时值，看P3.0口的脉冲是否为0，若不为0则调入延时程序，此时P2.7口输出调光脉冲然后返回；若为0则直接返回。4.按键检测及处理模块程序设计对照键位码该程序需要对以下14个按键进行设计：按下0x0c蜂鸣器发出声音“Do”； 按下0x18蜂鸣器发出声音“Ru”； 按下0x5e蜂鸣器发出声音“mi”； 按下0x08蜂鸣器发出声音“fa”； 按下0x1c蜂鸣器发出声音“so”； 按下0x52蜂鸣器发出声音“la”； 按下0x4a蜂鸣器发出声音“si”； 按下0x44音乐进行停止、播放切换，在液晶屏上状态显示分别显示“on”、“off”； 按下0x40音乐播放速度变快，液晶屏上状态显示“fast”； 按下0x43音乐播放速度变慢，液晶屏上状态显示“last”； 按下0x15液晶屏上模式显示“sleep”； 按下0x09液晶屏上模式显示“out”； 按下0x19蜂鸣器播放歌曲1，并在液晶屏上歌曲显示“1”； 按下0x0d蜂鸣器播放歌曲2，并在液晶屏上歌曲显示“2”。5. 后续有待完善和提高的工作本系统设计了一套音乐播放系统，完成了本次课程设计给出的基本要求，随着设计的逐步推进，我对系统的功能也有了更加深入的理解，我认为可以在以下几个方面更进一步提高和完善：.音乐输入几首歌改为通过USB将电脑上的歌曲直接在音乐盒中播放，使得该音乐盒更贴近使用者的要求；.外接一个播放音乐装置，使得单片机能放出歌声来。6结语经过三个礼拜的努力， 我在金老师的耐心帮助和自己的努力下终于完成了此次设计，并按设计要求实现了音乐盒的各项功能。通过这次设计使我们从中学到到了很多课本上学不到的知识，了解了红外遥控器的现状和发展趋势，并学会了用单片机开发产品的完整的过程，明白了设计的概念。通过自己亲自去动手和调试我明白的实践的重要性，明白了理论结合实践的含义，同时也大大的提高了自 己的动手能力和团队合作能力，这在我以后的工作中都是非常有用的。 在这次设计中，金老师不厌其烦的给我讲解问题和修正错误，在此表示衷心 的感谢！参考文献1 刘祖京. 实用接口技术M. 北京：北京工业大学出版社，1999.2 王彤. C语言在测量与控制中的应用M. 北京：机械工业出版社，2009.3 闫玉德,俞虹. MCS-51单片机原理与应用（C语言版）M. 北京：机械工业出版社，2002.4 谢维成,杨加国. 单片机原理及应用及C51程序设计. 北京：清华大学出版社，2009.附录/*系统软件源程序*/#include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /*TS12864A-3 端口定义*/ #define LCD_data P0 /数据口 sbit LCD_RS = P20; /寄存器选择输入 sbit LCD_RW = P21; /液晶读/写控制 sbit LCD_EN = P22; /液晶使能控制 sbit LCD_PSB = P23; /串/并方式控制 sbit LCD_RST = P25; /液晶复位端口 void delay100us(unsigned int us);sbit IRIN = P32; /红外遥控 sbit beep= P36; /蜂鸣器 /sbit RELAY = P13; /继电器 uchar c,flag,flag1,flag2,count,time=100;uchar code dis1 = 模式：; uchar code dis2 = 歌曲：; uchar code dis3 = 状态：; unsigned char code a =12,13,15,13,11,12,13,12,15,13,12,13,15,17,19,12,13,15,17,17,15,13,13,12,15,17,19,13,15,17,19,12,19,13;unsigned char code b =8,8,8,12,4,8,8,8,8,12,4,8,8,8,8,24,16,4,4,8,8,8,16,4,4,8,8,8,4,4,8,8,24 ; unsigned char ii,jj;#define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); uchar IRDIS2; uchar IRCOM4; void delay0(uchar x); /x*0.14MS void lcd_pos(uchar X,uchar Y); /确定显示位置 /*/ /* */ /* 延时函数 */ /* */ /*/ void delay(int ms) while(ms-) uchar i; for(i=0;i250;i+) _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /*/ /* */ /*检查LCD忙状态 */ /*lcd_busy为1时，忙，等待。lcd-busy为0时,闲，可写指令与数据。 */ /* */ /*/ bit lcd_busy() bit result; LCD_RS = 0; LCD_RW = 1; LCD_EN = 1; delayNOP(); result = (bit)(P0&0x80); LCD_EN = 0; return(result); /*/ /* */ /*写指令数据到LCD */ /*RS=L，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=指令码。 */ /* */ /*/ void lcd_wcmd(uchar cmd) while(lcd_busy(); LCD_RS = 0; LCD_RW = 0; LCD_EN = 0; _nop_(); _nop_(); P0 = cmd; delayNOP(); LCD_EN = 1; delayNOP(); LCD_EN = 0; /*/ /* */ /*写显示数据到LCD */ /*RS=H，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=数据。 */ /* */ /*/ void lcd_wdat(uchar dat) while(lcd_busy(); LCD_RS = 1; LCD_RW = 0; LCD_EN = 0; P0 = dat; delayNOP(); LCD_EN = 1; delayNOP(); LCD_EN = 0; /*/ /* */ /* LCD初始化设定 */ /* */ /*/ void lcd_init() LCD_RST = 0; /液晶复位 delay(30); LCD_RST = 1; delay(5); LCD_PSB = 1; /并口方式 lcd_wcmd(0x34); /扩充指令操作 delay(5); lcd_wcmd(0x30); /基本指令操作 delay(5); lcd_wcmd(0x0C); /显示开，关光标 delay(5); lcd_wcmd(0x01); /清除LCD的显示内容 delay(5); /*/ /* */ /* 主程序 */ /* */ /*/ main() uchar i; IE = 0x81; /允许总中断中断,使能 INT0 外部中断 TCON = 0x01; /触发方式为脉冲负边沿触发 IRIN=1; /I/O口初始化 / RELAY=1; delay(10); /延时 lcd_init(); /初始化LCD lcd_pos(0,0); /设置显示位置为第一行的第1个字符 i = 0; while(dis1i != 0 ) /显示字符 lcd_wdat(dis1i); i+; lcd_pos(1,0); /设置显示位置为第二行的第1个字符 i = 0; while(dis2i != 0) lcd_wdat(dis2i); i+; lcd_pos(2,0); i = 0; /设置显示位置为第三行的第1个字符 while(dis3i != 0) lcd_wdat(dis3i); i+; while(1) if(flag=8) /标记1 for(ii=0;ii34;ii+) for(jj=0;jjtime;jj+) if(flag=9) break; if(flag1=1) break;c=ii; flag2=1; delay0(aii); delay0(10); beep=!beep; if(flag=9) /标记2 for(ii=0;ii33;ii+) for(jj=0;jjtime;jj+) if(flag=8) break;if(flag1=1) break;c=ii;flag2=2; delay0(bii); delay0(10); beep=!beep; if(flag1=2&flag2=2) for(ii=c;ii34;ii+) for(jj=0;jjtime;jj+) delay0(aii); delay0(10); beep=!beep; if(flag1=2&flag2=1) for(ii=c;ii33;ii+) for(jj=0;jjtime;jj+) delay0(bii); delay0(10); beep=!beep; /*/ /* */ /* INT0外部中断子程序 */ /* */ /*/ void IR_IN() interrupt 0 using 0 uchar j,k,N=0; EX0 = 0; delay0(15); if (IRIN=1) EX0 =1; return; /确认IR信号出现 while (!IRIN) /等IR变为高电平，跳过9ms的前导低电平信号。 delay0(1); for (j=0;j4;j+) /收集四组数据 for (k=0;k=30) EX0=1; return; /0.14ms计数过长自动离开。 /高电平计数完毕 IRCOMj=IRCOMj 1; /数据最高位补“0” if (N=8) IRCOMj = IRCOMj | 0x80; /数据最高位补“1” N=0; /end for k /end for j if (IRCOM2!=IRCOM3) EX0=1; return; if(IRCOM2=0x15) /睡眠模式 lcd_pos(0,3); lcd_wdat(s); lcd_pos(0,4); lcd_wdat(l); lcd_pos(0,5); lcd_wdat(e); lcd_pos(0,6); lcd_wdat(e); lcd_pos(0,7); lcd_wdat(p); else if(IRCOM2=0x09) /户外模式 lcd_pos(0,3); lcd_wdat(o); lcd_pos(0,4); lcd_wdat(u); lcd_pos(0,5); lcd_wdat(t); lcd_pos(0,6); lcd_wdat( ); lcd_pos(0,7); lcd_wdat( ); if(IRCOM2=0x44) /停止/播放 count+;if(count=1) flag1=2; lcd_pos(2,3); /on lcd_wdat(o); lcd_pos(2,4); lcd_wdat(n); lcd_pos(2,5); lcd_wdat( );lcd_pos(2,6); lcd_wdat( );if(count=2) flag1=1;/aa=2; lcd_pos(2,3); /off lcd_wdat(o); lcd_pos(2,4); lcd_wdat(f);lcd_pos(2,5); lcd_wdat(f);lcd_pos(2,6); lcd_wdat( );count=0; if(IRCOM2=0x40) /快进 time=150; lcd_pos(2,3); lcd_wdat(f); lcd_pos(2,4); lcd_wdat(a);lcd_pos(2,5); lcd_wdat(s);lcd_pos(2,6); lcd_wdat(t); if(IRCOM2=0x43) /快退 time=50; lcd_pos(2,3); lcd_wdat(l); lcd_pos(2,4); lcd_wdat(a);lcd_pos(2,5); lcd_wdat(s);lcd_pos(2,6); lcd_wdat(t); else if(IRCOM2=0x19) /第一首 flag=8; lcd_pos(1,4); lcd_wdat(