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1、自主创新实践题 目 单片机音乐播放器 院 系 中德机电学院 专 业 机电一体化技术 班 级 机电1002班 姓 名 学 号 100101239 指导教师 2012年11月音乐播放器摘要: 目前市场上有许多音乐播放器或音乐盒，可以说是各式各样，有的使用了单片机控制、有的没有使用到单片机，但是最终都能实现播放音乐的效果。本次项目主要研究了以单片机控制音乐的播放，使我们实现对单片机的功能和编程有一定的了解。单片机的发展趋势是不断地实行微型化、低功耗、高速化、集成更多资源、通信及网路功能加强、专用型单片机发展加快。关键字：单片机、控制、音乐前言自从1975年美国德克萨斯仪器公司（TI公司）的第一个单片
2、机TMS-1000问世以来，迄今为止，仅30多年的历史，单片机技术已发展成为计算机技术的一个独特分支，在众多领域尤其是在智能化仪器仪表、检测和控制系统中得到了广泛应用。目前，单片机的应用领域极为广泛，已深入到国民经济的各个领域，对各行各业的技术改造和产品的更新换代起着积极的推动作用。单片机的应用领域主要有以下几个方面：生产自动化、实时测控、智能化产品、智能化仪表、信息通讯技术、科学研究、国防现代化。本次项目所研究的是以单片机来实现对音乐的播放功能，通过最简单的元件组合实现应有的音乐播放效果，从而通过此项目的研究学习能够对单片机的工作原理及其应用具有一定的了解和认知。本次项目中所介绍的单片机是人
3、们常用的AT89C51单片机，经过这次项目的研究分析，对AT89C51单片机的结构、程序编写、端口及其各端口的作用等都有着严谨的控制应用。本次的项目是我们高职高专生自己研究的一个课题，在编写或研究中难免存在一些疏漏之处，恳请老师及相关读者不吝赐教，以利进步。编者：刘兆华2012年11月目 录前言2第1章、音乐播放器的结构41.1音乐播放器的组成41.2单片机的引脚图5第2章、音乐播放器的工作原理6 2.1用定时器发音设计6 2.2硬件原理图72.3单片机发音原理8第3章、音乐播放器的音乐处理及单片机的程序10 3.1乐曲预处理10 3.2音符序列进行处理11 3.3乐曲播放程序设计12附录17
4、参考文献18第1章、音乐播放器的结构1.1音乐播放器的组成元件规格数量单片机AT89C511个单片机插槽1个晶振12MHz1个普通陶瓷电容20pf2个电解电容10uf1个电阻4.7k、10k各一个复位按钮1个三极管90132个蜂鸣器有源1个数据线插槽2*51个USB接口1个万用板一块导线若干表1-11.2单片机的引脚图图1-1第2章、音乐播放器的工作原理2.1用定时器发音设计1.设定TCi定时、模式12.单片机晶振频率fosc、机器周期Tcy=12/fosc、待发音符频率fx、半周期Tx=1/（2*fx）3.TCi计数初值 X = 2nN = 2nTx/Tcy = 2n(1/（2*fx）)/(
5、 12/fosc)= 2nfosc/(24*fx)4.THi= (216fosc/(24*fx)/256 TLi = (216fosc/(24*fx) -（(216fosc/(24*fx)/256）*2562.2硬件原理图图2-12.3单片机发音原理1.发声电路：见 解例22.一段音乐需要的是两个元素：一个是音符，另一个是节拍3.发声参数：以高音Si为例，其频率f=1976Hz，则周期T=506S，半周期T1=253S4.为使各音调发音比较准确，采用以相对较小的时间单位（8.33S）循环特定次数（发音参数）以产生各音的半周期T1。用此关系，列出如下3个8度音阶的发音参数表：3个8度音阶的发音参
6、数表低音频率T1参数中音频率T1参数高音频率T1参数Do2621908219Do523956115Do104647857Do#2771805217Do#554903108Do#110945154Re2941701204Re587852102Re117542651Re#3111608193Re#62280497Re#124540248Mi3301515182Mi65975991Mi131837945Fa3491433172Fa69871686Fa139735843Fa#3701351162Fa#74067681Fa#148033841So3921276153So78463877So1568319
7、38So#4151205145So#83160272So#166130136La4401136136La88056868La176028434La#4641078129La#93253664La#186526832Si4941012121Si98850661Si197625330注：例如高音Si的发音参数=253/8.33=30表2-15.节拍产生：本例以4分音符为1拍，速度每分钟120拍。最短音符是8分音符（时值250ms），可设定1个延时函数或定时中断控制节拍第3章、音乐播放器的音乐处理及单片机的程序3.1乐曲预处理1.乐曲由音阶和节拍形成2.软件包括：1个程序，3个乐曲数据数组（音符名序
8、列、对应时值数、对应发声参数）3.演奏歌谱：图3-13.2音符序列进行处理为了便于编程（查表法获取音阶等参数）1.先列出歌中所出现的音符由低到高序列 56123562.再将其编号 0、1、2、3、4、5、6、73.对照歌谱，将谱中音符序列用对应的音符编号代替，获得歌曲数据 65457656 4565421543 34556432 5432120（每个用逗号隔开）4.再产生每个音符对应的时值数（50ms的倍数）15、5、10、10、10、5、5、20、10、5、5、10、10、5、5、5、5、20、15、5、10、5、5、10、10、20、15、5、5、5、5、5、305.按首列音符高低序列从音
9、阶表中找出对应发声参数依次列出：153、136、115、102、91、77、68、576.上面后3个数据序列（数组）即是本例播放的歌曲数据3.3乐曲播放程序设计1.音阶和节拍可分别用延时函数或定时器中断方法实现2.本例音阶用延时函数，节拍用T0定时中断3.程序;music.asm; 世上只有妈妈好 ; 使用延时函数产生音阶; T0定时控制节拍; 因3个数组均在ROM中，只能用查表指令取数，DPTR要分别作; 3个数组的基址指针，其中音阶、节拍数组指针是移动的; 音调转换数据（延时参数表）基址是固定的ORG0BZ BITP1.0AJMPMAINORG000BHAJMPSVT0ORG0030HMA
10、IN:MOV SP,#60HSJMPMAMA; 小提琴定音RING:MOV R2,#10G: MOV R5,#0G1:MOV R6,#255G0:MOV R7,#2 DJNZR7,$ DJNZR6,G0 CPL BZ DJNZR5,G1 DJNZR2,G MOV R2,#15D: MOVR5,#0D1:MOV R6,#170D0:MOV R7,#2DJNZR7,$ DJNZR6,D0 CPL BZ DJNZR5,D1 DJNZR2,D MOV R2,#22AA:MOV R5,#0A1:MOV R6,#114A0:MOV R7,#2 DJNZR7,$ DJNZR6,A0 CPL BZ DJNZR
11、5,A1 DJNZR2,AA MOV R2,#33E: MOVR5,#0E1:MOV R6,#76E0:MOV R7,#2 DJNZR7,$ DJNZR6,E0 CPL BZ DJNZR5,E1 DJNZR2,ESJMPRINGAJMPMAINORG000BHAJMPSVT0ORG0030HMAIN:MOVSP,#60HMOVDPTR,#BEATD ; ROM 数据区首址MOVR6,#33 ; 33 音符数据PLAY:MOVTMOD,#01H ; T0定时50msMOVTH0,#15536/256MOVTL0,#15536-(15536/256)*256MOVIE,#82H ; 允许T0中断P
12、USHDPH ; 保存当前音符节拍基址PUSHDPLMOVA,#0 ; 发1个音，取音符节拍时值MOVCA,A+DPTRMOVB,#5 ; 250ms=50msx5MULABMOVR5,A ; 节拍控制时值MOVA,DPL ; 计算音阶数据表基址ADDA,#33MOVDPL,AJNC$+4INCDPHMOVA,#0 ; 取音阶参数MOVCA,A+DPTRMOVDPTR,#TONED ; 设置音调转换数据基址MOVCA,A+DPTRSETBTR0 ; 节拍控制开始(T0中断)PLAY0:ACALLSONG ; 发声CJNER5,#0,PLAY0 ; 节拍时值控制CLRTR0 ; 时值到，关T0P
13、OPDPL ; 恢复上一音符基址POPDPHINCDPTR ; 指向下一音符DJNZR6,PLAY ; 控制全曲AJMPMAIN ; 重复SVT0:MOVTH0,#15536/256MOVTL0,#15536-(15536/256)*256DECR5RETISONG:MOVR3,A ; R3放延时参数SONG1:MOVR2,#4DJNZR2,$ ; 8uSDJNZR3,SONG1CPLP1.0RETBEATD:DB3,1,2,2,2,1,1,4 ; 节拍控制nx250msDB2,1,1,2,2,1,1,1,1,4DB3,1,2,1,1,2,2,4 DB3,1,1,1,1,1,6SONGD:DB6,5,4,5,7,6,5,6 ; 音符数据DB4,5,6,5,4,2,1,5,4,3 DB3,4,5,5,6,4,3,2 DB5,4,3,2,1,2,0TONED:DB153,136,115,102,91,77,68,57 ; 延时参数表END附录以单片机控制的音乐播放器在设计时常用的网站 百度 单片机爱好者 单片机学习网 全国大学生电子设计竞赛网参考文献1董少明，单片机原理与应用，中国铁道出版社，2007年2付晓光，单片机原理与应用技术，清华大学出版社，2004年3徐仁贵，微型计算机接口技术及应用，机械工业出版社，1997年18