【正文】 83。 17 結(jié)論 19 參考文獻 20 附錄 1 整體電路圖及實物圖 21 附錄 2 電路元件 22 附錄 3 程序源碼 23 致謝 錯誤 !未定義書簽。 齊齊哈爾大學(xué) 1 第 1 章 緒論 概述 利用單片機演奏音樂是單片機愛好者的興趣之一，應(yīng)用的范圍也比較廣泛。 所謂音樂播放器 ， 由單片機進行信息處理 ，再經(jīng)過信號放大，由蜂鳴器發(fā)出樂曲聲。我們知道，振動產(chǎn)生聲音 ，振動頻率不同 所發(fā)出的聲音也就不同。 有規(guī)律的振動發(fā)出的聲音叫“樂音” 。音樂由音頻和節(jié)拍構(gòu)成， 音頻即發(fā)聲的頻率 ； 節(jié)拍即延時的長短 。 因此利用單片機的定時器 ， 產(chǎn)生一定頻率的方波 ，即可以產(chǎn)生一定頻率的聲音 。再利用單片機軟件延時的方法來產(chǎn)生不同的節(jié)拍。把音頻和節(jié)拍結(jié)合起來，進行合理的排列，即可播放出比較悅耳的音樂。 本文比較詳細地介紹了音樂播放器的 工作 原理、設(shè)計思路、硬件的選擇及相關(guān)作用、軟件的實現(xiàn)方法 以及詳細的程序清單。 控制單片機播放音樂 的方式有很多， 多 數(shù)使用者利用單片機存儲音樂與控制播放 。本設(shè)計利 用 AT89S52 單片 機及少數(shù)外 圍電路控制音樂播放 ，產(chǎn)生兩 首不同的歌曲。 對于單片機產(chǎn)生音樂 ， 關(guān)鍵是控制頻率的輸出。 本設(shè)計采用了定時器 T0 中斷的方法產(chǎn)生不同頻率 的脈沖 ，從而產(chǎn)生不同頻率的聲音。此外，使用紅外一體化頭 SM0038 接收紅外信號，通過外部中斷 INT1 來進行對紅外信號的解碼，由單片機內(nèi)部程序?qū)Σ煌逆I值完成不同的操作。并且使用常用的無源蜂鳴器進行發(fā)聲， 實現(xiàn)了 一個簡單的 遙控 音樂播放器 的功能 。 主要功能 本 設(shè)計以單片機為核心實現(xiàn)紅外遙控 音樂播放器 功能 ，主要 完成 功能為兩首歌 曲 的選擇播放 、暫停、暫停后斷點播放 、 結(jié)束播放歌曲，播放 下一曲，播放上一曲等功能。同時，使用數(shù)碼管顯示紅外信號解碼后的鍵值。其中為了方便，將 32 位的二進制紅外信號編碼解碼為 8位 16進制編碼。其中，本設(shè)計只顯示紅外信號解碼后 8位 16進制編碼中的兩位數(shù)據(jù)碼，其它的用戶編碼與數(shù)據(jù)碼的反碼共 6位不予顯示。本設(shè)計中使用常見的家用紅外遙控器進行控制，使用其中的 2 兩個數(shù)字鍵（對應(yīng)功能選擇 2 兩首歌曲），音量加、減兩個按鍵（對應(yīng)功能上一曲、下一曲），頻道加、減兩個按鍵（對應(yīng)功能暫停、結(jié)束播放），以及確定鍵（對應(yīng)功能播放歌曲） 。 齊齊哈爾大學(xué) 2 第 2 章 電路設(shè)計 整體電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，紅外遙控音樂播放器 可以分為三個模塊進行設(shè)計： ： 單片機最小系統(tǒng) ， 或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) ， 是指用最少的元件組成的單片機可以工作的 最小的 系統(tǒng) 單元。 對 51 系列單片機來說 ， 最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括 ： 單片機、 時鐘 電路、復(fù)位電路 。本設(shè)計中使用的單片機為 AT89S52，晶振電路使用 12MHZ 的晶振。 復(fù)位電路 ： 由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成 ， 當系統(tǒng)一上電 ， RST 腳將會出現(xiàn)高電平 ， 當 RST 腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復(fù)位 。 ： 本電路主要用于對紅外遙控器發(fā)出的紅外信號進行解碼，然后程序根據(jù)解碼后的不同鍵值相應(yīng)完成不同的功能 。 ： 本部分電路用于顯示紅外遙控器不同按鍵所對應(yīng)的不同按鍵值，實物中用兩位 16 進制數(shù)在數(shù)碼管上進行顯示 。 播放電路主要用蜂鳴器來播放不同的音樂曲目。 分析各模塊電路的功能，畫出原理 框圖如 圖 21所示 ： 圖 21 紅外遙控音樂播放器原理框圖 A T 8 9 S 5 2 單片機 復(fù)位電路 單片機時鐘電路 紅外解碼 電路 紅外解碼 顯示電路 音樂播放電路 齊齊哈爾大學(xué) 3 電路 模塊 設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)電路 單片機最小系統(tǒng)電路如 圖 22所示： 圖 22 單片機最小系統(tǒng)電路圖 由 圖 22可以知道，單片機 最小系統(tǒng)主要由 復(fù)位 電路 、 時鐘 電路 等 組成 。 ： 由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成 ， 并結(jié)合 電容電壓不能突變 的性質(zhì) ， 可以知道 ，當系統(tǒng)一上電 ， RST 腳將會出現(xiàn)高電平 ， 并且 ， 這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定 。 典型的 51 單片機當 RST 腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復(fù)位 ， 所以 ， 適當組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位 。 一般教科書推薦 C 取 10uF， R 取 左右。當然也有其他取法的 ， 原則就是要讓 RC 組合可以在 RST 腳上產(chǎn)生不少于 2個機周期的高電平 。 單片機復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現(xiàn)死機 ， 按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行 。 單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行 。 電路 ： 單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端，如果引腳 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接上晶體振蕩器（晶振）或陶瓷振蕩器就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩電路，該振蕩電路的輸出可直接送入內(nèi)部時序電 齊齊哈爾大學(xué) 4 路。 單片機的時鐘可由兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 (1)內(nèi)部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式即是由單片 機內(nèi)部的高增益反相放大器和外部跨接的晶振、微調(diào)電容構(gòu)成時鐘電路產(chǎn)生時鐘的方法 。 外接晶振（陶瓷振蕩器）時， CC2 的值通常選擇為 30Pf 左右； C C2 對頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在 ～ 12MHz 之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機引腳 XTALl 和 XTAL2 靠近。由于內(nèi)部時鐘方式外部電路接線簡單，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中大多采用這種方式。內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生的時鐘信號的頻率就是晶振的固有頻率，常用 fsoc 來表示。 (2)外部時鐘方式。外部時鐘方式即完全用單片機外部電路產(chǎn)生時鐘的方法，外部電路產(chǎn)生的時鐘信號被直接接到單片機的 XTAL1 引入，此時 XTAL2 開路。 EA/Vpp， 決定了單片機訪問內(nèi)部或外部的程序存儲器 。 EA 高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但當程序計數(shù)器（ PC）值超過 0FFFFH 時，單片機自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器。當 EA 低電平時，不管單片機有無內(nèi)部存儲器，只訪問外部存儲器 [1]。 紅外解碼電路 紅外解碼電路 如 圖 23所 示： 圖 23 紅外解碼電路圖 由圖 23知道 ，紅外解 碼電路中主要元件為紅外一體化接收頭 SM0038。 一體化紅外接收頭 SM0038 是集信號放大、濾波、檢波、整形于一體的紅外接收器，電路內(nèi)置 PIN 二極管和前置放大器，采用可以紅外濾波的環(huán)氧樹脂材料封裝，可靠性高，不易受環(huán)境影響并可以防止非控制信號的輸出脈沖出現(xiàn)。 齊齊哈爾大學(xué) 5 內(nèi)部 結(jié)構(gòu) 如圖 24所示： 圖 24 SM0038內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 SM0038 內(nèi)置帶通濾波器、積分器、和自動增益控制電路以抑制各種干擾和噪音。數(shù)據(jù)信號和干擾信號的主要區(qū)別在于載波頻率、脈沖波長和工作周期上。所以數(shù)據(jù)信號應(yīng)該滿足載波信號的頻率盡量接近帶通濾 波器的中心頻率（ 38KHZ）；脈沖長度在 300us以上；數(shù)據(jù)的編碼類型相兼容。而本系統(tǒng)選用的 SM0038 在這三方面和 NEC 編碼格式是相配的 顯示及播放電路 顯示及播放電路如 圖 25所示： 圖 25 顯示及播放電路圖 齊齊哈爾大學(xué) 6 ： 八進制 3 態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。 其真值表如 表 21所示 ： 表 21 74HC573真值表 由真值表可知： 當 ——OE ＝ 0、 LE＝ 1時 ,輸出端數(shù)據(jù)等于輸入端數(shù)據(jù) ； 當 ——OE ＝ 0、 LE＝ 0 時 ， 輸出端保持不變 ； 當 ——OE ＝ 1時， 無論 LE、 D為何 ,輸出端為高阻態(tài) 。 74HC573與 74HC138在電路中主要用于由數(shù)碼管組成的顯示電路。在數(shù)碼管顯示時，如果 要維持一個數(shù)據(jù)的顯示，往往要持續(xù)的快速的刷新。尤其是在四段八位數(shù)碼管等這些要選通的顯示設(shè)備上。在人類能夠接受的刷新頻率之內(nèi)，大概每三十毫秒就要刷新一次。這就大 大占用了 處理器的處理時間，消耗了處理器的處理能力，還浪費了處理器的功耗。 鎖存器的使用可以大大的緩解處理器在這方面的壓力。當處理器把數(shù)據(jù)傳輸?shù)芥i存器并將其鎖存后，鎖存器的輸出引腳便會一直保持數(shù)據(jù)狀態(tài)直到下一次鎖存新的數(shù)據(jù)為止。這樣在數(shù)碼管的顯示內(nèi)容不變之前，處理器的處理時間和 I/O引腳便可以釋放。可以看出，處理器處理的時間僅限于顯示內(nèi)容發(fā)生變化的時候，這在整個顯示時間上只是非常少的一個部分。而處理器在處理完后可以有更多的時間來執(zhí)行其他的任務(wù)。這就是鎖存器數(shù)碼管顯示方面的作用 :節(jié)省了寶貴的 MCU 時間。 鎖存器 就是把當前的狀態(tài)鎖存起來 ， 使 CPU 送出的數(shù)據(jù)在接口電路的輸出端保持一段時間鎖存后狀態(tài)不再發(fā)生變化，直到解除鎖定 。 還有 一 些芯片具有鎖存器，比如芯片74LS244 （ 3 態(tài) 8 位緩沖器 ） 就具有鎖存 器 的功能，它可以通過把一個引腳置高 電平 后，輸出就會保持現(xiàn)有的狀態(tài)，直到把該引腳清 0后才能繼續(xù)變化。 緩沖寄存器又稱緩沖器，它分輸入緩沖器和輸出緩沖器兩種。前者的作用是將外設(shè)送來的數(shù)據(jù)暫時存放，以便處理器將它取走；后者的作用是用來暫時存放處理器送往外設(shè)的數(shù)據(jù)。有了數(shù)控緩沖器，就可以使高速工作的 CPU 與慢速工作的外 設(shè)起協(xié)調(diào)和緩沖作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的同步。由于緩沖器接在數(shù)據(jù)總線上，故必須具有三態(tài)輸出功能。 ：三 通道輸入、八通道輸出譯碼器 。 其真值表如 表 22所示 ：