【正文】 A B D E F G A B C E F G A B C D F G A B C D E G A B C D E F A B C D E F G B C D E F G A Re Mi Fa So La Ti 表 1 C 調(diào)在各調(diào)中的音名 二、音樂軟件的設(shè)計 （一）音樂代碼庫的建立方法: ★.先找出樂曲的最低音和最高音范圍，然后確定音符表 T 的順序。如果是 C 調(diào)，則音名 C 唱 Do，音名 D 唱 Re，音名 E 唱 Mi，音名 E 唱 Mi， 音名 F 唱 Fa，音名 G 唱 So，音名 A 唱 La，音名 B 唱 Ti 等。但如果 1 拍為 秒，1/4 拍是 秒，只要設(shè)定延遲時間 就可求得節(jié)拍的時間。 一、單片機產(chǎn)生不同頻率脈沖信號的原理 ★.要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的脈沖（1/頻率） ，然后將此周期除以 2， 即為半周期的時間，利用定時器計時這個半周期的時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的 I/O 反相，然后重復(fù)計時此半周期的時間再對 I/O 反相，就可以在 I/O 腳上得到此頻率 的脈沖。同理，方波信 15 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 號通過發(fā)光二極管可以使二極管閃爍發(fā)光，產(chǎn)生韻律燈的效果。在閑置模式下，CPU 停止工作。有 余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要 求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 （三）振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高 電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。如想 禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示 13 四川師范大學(xué)成都學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 表 1 P3 口被選功能 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位 地址信號和控制信號。并因 此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 第 2 章 系統(tǒng)硬件原理及設(shè)計 一、核心器件 AT89C51 介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理 器，俗稱單片機?；谶@個思想，我設(shè)計了一款特 殊的音樂播放器，本播放器可實現(xiàn)播放、暫停、復(fù)位等功能。芯片向高度集成化、低功耗方向的發(fā)展，使得單片機在 大量數(shù)據(jù)的實時處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復(fù)雜工業(yè)過程控制、高級機器人 以及局域網(wǎng)等方面得到大量應(yīng)用。 Microchip 公司的 PIC 精簡指令集合 而 （RISC） 也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的 HOLTEX 公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其底 價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。CMOS 雖然功耗低，但由于其物理特征 決定其工作速度不夠高，而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于 要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場合。 此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低 外，還要求其體積要小。 此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 8 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計 （三）在工業(yè)控制中的應(yīng)用: 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 V CC PD 內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi) 電電 R1 GND XTAL1 Rf XTAL2 C1 C2 石石石石石 陶陶陶陶陶 (外內(nèi)) 圖 4 內(nèi)部振蕩器等效電路圖 二、單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 （一）在智能儀器儀表的應(yīng)用: 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點， 廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、 溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。而產(chǎn)生這種 基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時鐘電路。復(fù)位后，PC 程序計數(shù)器的內(nèi)容為 0000H，其他特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài)如表 所示。其封裝形式有兩種：雙列直插封裝(DIP) 形式和方形封裝形式，如圖所示。采用總線結(jié) 構(gòu)可以減少信息傳輸線的根數(shù)，提高系統(tǒng)可靠性，增強系統(tǒng)靈活性。 89C51 的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷允許控制器 IE、中斷優(yōu)先級控制器 IP、定時器控 制器 TCON(中斷標(biāo)志寄存器)等構(gòu)成， IP、 IE、 TCON 均為 SFR 特殊功能寄存器(見表 )。 T0 和 T1 在 TCON 和 TMOD 的控制下可工作在定時器模式或計數(shù)器模式下，每種模式 下又有不同的工作方式。 （1）并行 I/O 端口: 89C51 有四個 8 位并行 I/O 端口，分別命名為 P0 口、P1 口、P2 口和 P3 口，它們 都是 8 位準(zhǔn)雙向口，每次可以并行輸入或輸出 8 位二進制信息。 程序存儲器是可讀不可寫的，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。 專用寄存器組主要用來指示當(dāng)前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，存放特定的操作數(shù)，指示 指令運行的狀態(tài)等。指令譯碼器 ID 是用于分析指令操 作的部件，指令操作碼經(jīng)譯碼后產(chǎn)生相應(yīng)于某一特定操作的信號。 控制器主要由程序計數(shù)器 PC、指令寄存器 IR、指令譯碼器 ID 和定時控制邏輯電路等構(gòu) 成。 (2) 累加器(ACC)： 用來存放參與算術(shù)運算和邏輯運算的一個操作數(shù)或運算的結(jié)果。 （二）中央處理器(CPU): CPU 是單片機內(nèi)部的核心部件， 是一個 8 位二進制數(shù)的中央處理單元， 主要由運算器、 控制器和寄存器陣列構(gòu)成。設(shè)計完成后系統(tǒng)可播放自 編歌曲，同時發(fā)光二極管隨著歌曲韻律閃爍。 本文由yuwenyi999貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。根據(jù)要求設(shè)計一款音樂播放器，能實現(xiàn)音樂播放的簡單 功能，同時為了美化，添加了韻律閃爍彩燈，設(shè)計時采用Keil軟件編程，用protues軟 件仿真，核心器件采用靈活性高且價格低廉的AT89C51芯片。 1 四川師范大學(xué)成都學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 第 1 章 緒論 一、單片機基礎(chǔ)知識介紹 （一）89c51 單片機包括: 一個 8 位的 80c51 微處理器，片內(nèi) 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM/SFR，用以存放可以讀 寫的數(shù)據(jù)， 如運算的中間結(jié)果， 最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； 片內(nèi) 4kb 程序存儲器 Flash ROM，用以存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格；4 個 8 位并行 I/O 口 P0~P3，每個端口既可 用作輸入，也可用作輸出；兩個 16 位的定時器/計數(shù)器，每個定時器/計數(shù)器都可設(shè)置 成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或者定 時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制；具有 5 個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)；一個全 雙工 UART（通用異步接受發(fā)送器）的串行 I/O 口，用于實現(xiàn)單片機之間或者單片機與 PC 機之間的串行通信；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接， 最高允許震蕩頻率為 24MHz；89c51 與 80c51 相比具有節(jié)電工作方式，即休閑方式及掉 電方式。 2 四川師范大學(xué)成都學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計 (1) 算術(shù)邏輯單元(ALU)： 89C51 中的 ALU 由加法器和一個布爾處理器組成。 2．控制器: 控制器是單片機內(nèi)部按一定時序協(xié)調(diào)工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件。指令寄存器 IR 用 于存放 CPU 根據(jù) PC 地址從 ROM 中讀出的指令操作碼。通用寄存器組用來存放過渡性的數(shù)據(jù)和地址，提高 CPU 的運行速度。這種結(jié)構(gòu)的單片機稱 為哈佛型結(jié)構(gòu)單片機。單片機的 I/O 端口分為并行 I/O 端口和串行 I/O 端口，它們的結(jié)構(gòu)和作用并不相同。TH0、TL0、THTL1 都是 SFR 中的特殊 功能寄存器。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述 中斷過程所需要的部分電路。單 片機內(nèi)的 CPU、存儲器、I/O 接口等單元部件都是通過總線連接到一起的。這 40 條引腳可分為 I/O 端口線、電源線、控制線、外接晶體線四部分。 1．復(fù)位原理: 89C51 單片機的復(fù)位靠外部電路實現(xiàn)，信號由 RESET(RST)引腳輸入，高電平有效， 在振蕩器工作時，只要保持 RST 引腳高電平兩個機器周期，單片機即復(fù)位。 ＋5 V VCC C 10μF RST R k ? 89C51 VSS 1k ? ＋5 V VCC C 10μF RST R k ? 89C51 VSS MAX750 ＋5 V 89C51 VCC 10μF WDO PESET 10 k ? 1 RST 2 89C51 WDI (a) (b) (c) (a)上電復(fù)位電路；(b) 手動復(fù)位電路；(c) 自動復(fù)位電路 圖 2 單片機復(fù)位電路圖 3．89C51 時鐘電路: 單片機內(nèi)各部件之間有條不紊的協(xié)調(diào)工作，其控制信號是在一種基本節(jié)拍的指揮下 按一定時間順序發(fā)出的，這些控制信號在時間上的相互關(guān)系就是 CPU 時序。 當(dāng)在放大器兩個引腳上外接 一個晶體(或陶瓷振蕩器)和電容組成的并聯(lián)諧振電路作為反饋元件時，便構(gòu)成一個自激 振蕩器，如下圖所示。 （二）在家用電器中的應(yīng)用: 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、 空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 （五）單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用: 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀， 超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制 造出具有自己特色的單片機芯片。 （即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝） 和 CHMOS（互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝） 。 所以 80C51 占據(jù)了半壁江山。 九十年代以后， 單片機在結(jié)構(gòu)上采用雙 CPU 或內(nèi)部流水線， CPU 位數(shù)有 8 位、 位、 16 32 位，時鐘頻率高達 20MHZ，片內(nèi)帶有 PWM 輸出、監(jiān)視定時器 WDT、可編程計數(shù)器陣列 PCA、DMA 傳輸、調(diào)制解調(diào)器等。將各個音 階連接在一起，便可組成一支曲子或是演奏一段旋律。在此基礎(chǔ)上，可以添加按鍵，LED 顯示屏等模 塊，實現(xiàn)切換歌曲，歌名顯示，動感音樂屏等功能。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲 器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 GND：接地。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校 驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行 讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外 部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字 節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無 效。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH） ，不管 是否有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。 此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟 件可選的掉電模式。 二、硬件電路設(shè)計 電路主要由 AT89C51 芯片，LED 發(fā)光二極管，喇叭，晶振電路組成，由引腳輸出定 時器產(chǎn)生的各種固定頻率的方波信號，然后由喇叭產(chǎn)生各種頻率的聲音。通過單片機產(chǎn)生不同的頻率 的脈沖信號，經(jīng)過放大電路，由蜂鳴器放出，就產(chǎn)生了美妙和諧的樂曲。 T=65536N=65536Fi/2/Fr=655361000000/2/Fr=65536500000/Fr 低音 DO 的 T=65536500000/262=63627 中音 DO 的 T=65536500000/523=64580 高音 DO 的 T=65536500000/1047=65059 ★.C 調(diào)個音符頻率與計數(shù)值 T 的對照表如下表所示： 音 符 低 1DO 1DO 低 2RE 2RE 低 3M 低 4FA 4FA 低 5SO 5SO 低 6LA 6 低 7SI 中 1DO 頻率（Hz） 簡譜碼（T 值） 音 符 262 277 294 311 330 349 370 392 415 440 466 494 523 63628