单片机数字音乐盒设计

单片机数字音乐盒设计摘要：本设计是采用单片机为核心设计的数字音乐播放器。它可以实现音乐的播放，可以通过功能键来选择乐曲，播放或暂停，上一曲或下一曲，并可以通过LCD屏幕显示正在播放的歌曲的序号，以及播放时间。开机时有英文欢迎提示字符。本音乐播放器可以播放十首歌曲。主控芯片采用AT89C51，采用汇编语言进行编程，编程后利用KEIlC51进行编译，用Proteus软件来仿真。关键词：数字音乐盒；单片机；智能化DigitalMusicBoxDesignCHENYINGInstructor:HUKEYONGAbstract：Thisdesignisusingmicrocontrollerasthecoredesignofthedigitalmusicplayer.Itcanplaymusic.Itcanfunctionkeystoselectasong,playorpauseononeorthenextone.andtheserialnumberofthesongthatisplaying,aswellasplaytimecanbedisplayedthroughtheLCDscreen.Englishbootwelcomepromptcharacters.Themusicplayercanplaytensongs.ThemasterchipisAT89C51,assemblylanguageisprogramming,programmingbyKEIlC51compile,thenusingProteussoftwaretosimulate.Keywords：DigitalMusicBox,SCM,Intelligent目录1引言..............................................................11.1单片机总体功能简介............................................12系统设计..........................................................12.1总体设计方案..................................................12.2系统硬件设计..................................................22.3主要元器件介绍................................................42.3.1AT89C51单片机.............................................42.3.2LM016L液晶显示器..........................................52.4PROTEUS软件介绍................................................63软件设计及仿真....................................................73.1程序流程......................................................73.2系统初始化程序设计............................................73.3音调的确定....................................................83.4项目仿真......................................................9总结...............................................................10参考文献：.........................................................10附录一.............................................................11附录二.............................................................1111引言目前，各种传感器、变送器、控制仪表已经普遍采用单片机应用系统。它测量、处理、控制功能于一单片机是单片微型机的简称，故又称为微控制器MCU。通常由单块集成电路芯片组成，内部含有计算机的基本功能部件：中央处理器CPU，存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。1.1单片机总体功能简介单片机是在工业测控需要背景下而产生的，在一个应用系统中。按照测控系统的特点和要求，单片机的应用可分为单机应用和多机应用两大类。我们这次要完成的单片机课程设计就是它的单机应用，下面介绍一下单片机应用领域内的主要内容。（1）智能产品单片机与传统机械产品相结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化，购成新一代机电一体化产品。目前，利用单片机构成的智能产品已广泛应用于家用电器、办公设备、数控机床、纺织机械、工业设备等行业。（2）智能仪表目前，各种传感器、变送器、控制仪表已经普遍采用单片机应用系统。它测量、处理、控制功能于一体，具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音等功能。单片机构成的智能仪表，能使仪表具有数字化、智能化、多功能化、综合化等优点。（3）测控技术用于单片机结构的各种工业控制系统中的数据采集系统具有工作稳定可靠、抗干扰能力强的优点。（4）智能接口在计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中，除通用外部设备外，还由许多外部通信、采集、多路分配管理、驱动控制等接口。这些外部设备与接口如果完全由主机进行管理，势必会造成主机负担过重，运行速度降低，接口的管理水平也不可能提高。如果用单片机进行接口的控制与管理，单片机与主机可并行加工处理，可以大量降低接口的通信密度，极大的提高了接口控制广利水平。在一些通用计算机外部设备上，以实现了单片机的键盘管理、打印机控制、硬盘驱动控制等。2系统设计2.1总体设计方案（1）利用AT89C51单片机的I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，2从而演奏乐曲。（2）LCD液晶显示歌曲的序号、播放时间，开机时显示英文欢迎字符。（3）用键盘控制10首歌曲的播放，并设置开机键、暂停键、上一曲、下一曲控制键。2.2系统硬件设计硬件功能模块划分：单片机最小系统模块、按键模块、蜂鸣器电路模块、LCD液晶显示屏模块。系统结构框图如图2.1所示图2.1数字音乐盒系统结构框图（1）单片机最小系统模块最小系统模块包括单片机、复位电路、晶振电路以及电源电路。如图2.2所示图2.2单片机最小系统（2）按键模块选用4X4矩阵键盘，如图2.3所示，1~4端口扫描行，5~8端口扫描列LCD液晶显示AT89C51单片机复位电路晶振电路电源电路蜂鸣器电路4X4按键矩阵电路3图2.3按键模块4x4键盘构成与键盘对应功能如图2.4所示图2.4键盘对应功能图（3）蜂鸣器电路模块蜂鸣器电路模块由单片机接口外接两个1K电阻、一个100欧电阻和一个NPN型三极管来驱动扬声器。其主要任务是输出大信号和大功率，对音频信号有效不失真的进行放大以推动扬声器发出声音。如图2.5所示曲一曲二曲三曲四曲五曲六曲七曲八曲九曲十下曲上曲暂停开机42.5蜂鸣器电路（4）LCD液晶显示屏模块LCD液晶显示屏如图2.6所示，D0~D7为传送数据信息引脚，E为使能信号引脚，而当RS为1，R/W为0时，设定为将数据信息写入LCD的数据暂存区图2.6LCD液晶显示屏模块2.3主要元器件介绍2.3.1AT89C51单片机本系统采用的是51系列的AT89C51单片机。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）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。图2.7为AT89C51单片机的管脚图。5图2.7AT89C51单片机管脚图VCC:正电源端GND:单片机的接地端XTAL1/XTAL2:片内振荡电路输入/输出端，两端跨接晶体或陶瓷谐振器，与单片机内部反相器构成稳定的自激振荡器。发出的脉冲直接送入片内定的控制部件RESET:复位端EA/VPP:寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。ALE/PROG:地址锁存允许/编程脉冲输入端。PSEN:寻址外部程序存储器，选通外部EPROM的端口（OE）。P0.0~P0.7P1.0~P1.7P2.0~P2.7:准双向I/O口。P3.0~P3.7:具有特定的第二功能（准双向I/O口）。2.3.2LM016L液晶显示器LM016L液晶模块采用HD44780控制器，HD44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。IR用于寄存指令码，只能写入不能读出，DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据，BF为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，DDTAM6用来存储显示的字符，能存储80个字符码，CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160种和5*10点阵字符32种。图2.8为LM016L液晶显示屏的引脚图图2.8LM016L液晶显示屏引脚图VSS：一般接地VCC：接电源（+5V）V0：液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。RS：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。R/W：R/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。E：E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。DB0~DB7：底4位三态、双向数据总线0~6位RS、R/W寄存器选择控制如表2.1所示：表2.1RS、R/W寄存器选择控制表RSR/W操作说明00写入指令寄存器（清除屏等）01读busyflag（DB7），以及读取位址计数器（DB0~DB6）值10写入数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据2.4proteus软件介绍Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。运行proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置view菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令，在pickdevices窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在source菜单的7Definecodegenerationtools菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目；在so