【文章內(nèi)容簡介】 率；而節(jié)拍則控制同一個(gè)音調(diào)保持的時(shí)間的長短；若改變節(jié)拍的大小，則音調(diào)產(chǎn)生時(shí)間相應(yīng)變化，若操作音調(diào)與節(jié)拍按一定規(guī)律組合，就能產(chǎn)生美妙而和諧的樂曲了。有了這一概念，那么我們便可以利用51單片機(jī)來設(shè)計(jì)我們的音樂播放器了。我們知道，人耳能夠聽到的聲音頻率大約在20Hz~20KHz范圍內(nèi)，如果利用程序來控制單片機(jī)I/O口進(jìn)行高低電平的變化，在I/O口上就能產(chǎn)生出較高頻率的脈沖波，將這脈沖波輸出給外接的一個(gè)發(fā)聲器件，就能發(fā)出一定頻率的聲音了。此時(shí)再利用編程來使高低電平在一定的時(shí)間內(nèi)變化一定的次數(shù)，就能使輸出頻率發(fā)生改變，音調(diào)也隨之改變。所以，為了得到一定的頻率方波，就要算出此頻率的周期（即頻率的倒數(shù)），然后將此周期折半，即為半周期的時(shí)長。這里我們啟用定時(shí)計(jì)數(shù)器，先定時(shí)半個(gè)周期的時(shí)間，然后改變電平，使其反相，然后再重復(fù)定時(shí)二分之一個(gè)周期時(shí)間，最后再將電平取反，則在相應(yīng)的I/O口上就能得到相應(yīng)頻率的脈沖頻率波。具體操作是利用8051的自帶的內(nèi)部定時(shí)器，并使其工作在工作方式一上，然后往定時(shí)計(jì)數(shù)器裝入初值THO及TLO，便能產(chǎn)生不同頻率的矩形波了。那么如何確定定時(shí)器的初值呢？我們所使用的單片機(jī)震蕩頻率為，通過對定時(shí)器T1溢出后在I/，則定時(shí)器時(shí)間為1/2fn。由（216Xn）*（12/fosc）=1/2fn ,可知：定時(shí)初值 Xn=216fosc/24fn 以音調(diào)2為例，fn=587Hz,則T=1/fn ,定時(shí)初值Xn=216（12*106）/(24*587)=64684=FCAC。我們同樣利用這個(gè)方法來算出每個(gè)音調(diào)對應(yīng)頻率的簡譜碼和初值代碼： 頻率對應(yīng)初值表音符頻率（赫茲）簡譜碼（定時(shí)器值）代碼音符頻率（赫茲）簡譜碼（定時(shí)器值）代碼低1　DO26263628F88C 4 FA74064860FD5C1　DO27763731F8F3中 5 SO78464898FD82低2　RE29463835F95B 5 SO83164934FDA62 RE31163928F9B8中 6 LA88064968FDC8低 3 M33064021FA15 693264994FDE2低 4 FA34964103FA67中 7 SI98865030FE06 4 FA37064185FAB9高 1 DO104665058FE22低 5 SO39264260FB04 1 DO110965085FE3D 5 SO41564331FB4B高 2 RE117565110FE56低 6 LA44064400FB90 2 RE124565134FE6E 646664463FBCF高 3 M131865157FE85低 7 SI49464524FC0C高 4 FA139765178FE9A中 1 DO52364580FC44 4 FA148065198FEAE 1 DO55464633FC79高 5 SO156865217FEC1中 2 RE58764684FCAC 5 SO166165235FED3 2 RE62264732FCDC高 6 LA176065252FEE4中 3 M65964777FD09 6186565268FEF4中 4 FA69864820FD34高 7 SI197665283FF03有了音調(diào)，接下來需要做的便是確認(rèn)每個(gè)音調(diào)所需要演奏的時(shí)間，也就是我們所說的節(jié)拍。這里我們同樣利用定時(shí)器來產(chǎn)生節(jié)拍延時(shí)，用定時(shí)器〇產(chǎn)生一次中斷并設(shè)置時(shí)間為50毫秒，通過控制一個(gè)音調(diào)所對應(yīng)多久的節(jié)拍，即設(shè)置定時(shí)器產(chǎn)生多少次中斷，便可以控制每個(gè)音調(diào)的發(fā)聲時(shí)間。 而樂曲的簡譜的節(jié)拍對照如下：1/4節(jié)拍1/8節(jié)拍節(jié)拍碼節(jié)拍數(shù)節(jié)拍碼節(jié)拍數(shù)11/4拍11/8拍22/4拍21/4拍33/4拍33/8拍41拍41/2拍51又1/4拍55/8拍61又1/2拍63/4拍71又3/4拍77/8拍82拍81拍92又1/4拍91又1/8拍A2又1/2拍A1又1/4拍B2又3/4拍B1又3/8拍C3拍C1又1/2拍D3又1/4拍D1又5/8拍E3又1/2拍E1又3/4拍F3又3/4拍F1又7/8拍 節(jié)拍數(shù)對應(yīng)的節(jié)拍碼所以整個(gè)音樂播放過程設(shè)計(jì)就是：先將音樂的音調(diào)進(jìn)行編碼，存儲(chǔ)到一個(gè)數(shù)組中。然后程序從數(shù)組中取出該編碼，再分離成高低各4位代碼，先處理高四位音調(diào)代碼，找到對應(yīng)的初值賦給定時(shí)器0，使定時(shí)器保持一定頻率振動(dòng)，從而得出相應(yīng)的音調(diào)；再處理低4位，得到節(jié)拍延時(shí)時(shí)間對節(jié)拍延時(shí)。如此重復(fù)，一首曲子便可以演奏完成了。軟件程序大致流程圖： 再一次按？開始程序初始化判斷鍵值并儲(chǔ)存有無紅外信號(hào)？顯示對應(yīng)鍵值的歌曲信息播放時(shí)間初始化取樂譜進(jìn)行演奏有無功能鍵？全部播放完？結(jié)束 暫停？ 上一曲？ 下一曲？等待音樂首地址減一音樂首地址加一圖4 程序流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 程序調(diào)試與下載軟件Keil C51是如今最便捷的單片機(jī)開發(fā)與調(diào)試軟件。Keil提供了包括C語言編譯管理連接器、仿真調(diào)試軟件等在內(nèi)的開發(fā)套件，并通過集成開發(fā)環(huán)境uVision將這些功能集結(jié)在一起[11]。此外，Keil軟件對硬件的要求也不高，奔騰以上的處理器便可，這也是Keil軟件得以流行的主要原因之一。所謂軟件調(diào)試，就是通過對軟件編程、鏈接、執(zhí)行程序代碼來檢查程序中存在的語法和邏輯錯(cuò)誤，然后根據(jù)定位到的錯(cuò)誤或警告對程序進(jìn)行修改的過程。在調(diào)試過程中，會(huì)遇到許多種問題。這時(shí)就需要重新檢查程序是否有錯(cuò)誤并重新編程。Keil軟件能大體識(shí)別程序的語法錯(cuò)誤或邏輯錯(cuò)誤，但有些錯(cuò)誤是無法查出來的，只有通過程序下載到硬件中去才能發(fā)現(xiàn)問題，這里我們通過Keil軟件結(jié)合程序下載軟件STCISP來進(jìn)行程序的綜合調(diào)試與運(yùn)行。 Keil uVision4軟件 STCISP程序下載軟件 原理圖設(shè)計(jì)與PCB制作AD是Altium Designer的簡稱。是Altium公司推出的一款在大家非常熟悉的Protel軟件基礎(chǔ)上升級(jí)而成的功能非常強(qiáng)大的電子產(chǎn)品開發(fā)軟件系統(tǒng)。這個(gè)軟件把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制與自動(dòng)布線、信號(hào)分析和FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)系統(tǒng)等技術(shù)完美融合在一起[12]，AD的出現(xiàn)給了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者一個(gè)很大的驚喜！Altium 。 Altium Designer軟件第六章 結(jié)論本設(shè)計(jì)以51系列單片機(jī)為核心，巧妙的利用了STC89C51芯片的引腳接口，實(shí)現(xiàn)了多種拓展功能——LED燈做伴奏、LCD液晶屏顯示歌曲信息以及使用了紅外遙控作為歌曲播放控制的控制器。論文從理論上分析了設(shè)計(jì)方案的可行性，設(shè)計(jì)者也通過實(shí)際硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，在經(jīng)歷若干曲折后終于實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。在拿到畢設(shè)題目之初，我便開始查閱網(wǎng)絡(luò)資源，看看前人對類似研究內(nèi)容都有做過哪些方面的研究。在經(jīng)過一番思考后，我決定從LED燈、LCD顯示及播放控制三個(gè)方面下手。顯示我采用的是LCD液晶，比起數(shù)碼管僅顯示數(shù)字，本設(shè)計(jì)的LCD能顯示歌曲的更多信息，如歌曲的拼音或英文；而LED作為伴奏模塊，它并不是簡單的重復(fù)著一定的花樣變化，而是根據(jù)音樂節(jié)奏的變化而變化，這便使得音樂更具節(jié)奏感和視覺沖擊感；對于歌曲控制部分，本設(shè)計(jì)則創(chuàng)新性的引入紅外遙控作為控制器，不像矩陣鍵盤，它只用到單片機(jī)的一個(gè)I/O口，利用遙控來控制音樂播放，操作起來也變得十分方便！因?yàn)樽隽巳绱烁淖?，所以技術(shù)要求也隨之變高。在設(shè)計(jì)過程中遇到了諸多困難，例如在研究發(fā)聲原理時(shí)就查閱了很多資料，請教老師和同學(xué)，花費(fèi)了不少時(shí)間和精力；其次便是在將調(diào)試好的程序下載到單片機(jī)里面去之后，發(fā)現(xiàn)并不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，于是只能通過一次又一次的修改來解決問題。本設(shè)計(jì)引入的紅外控制也有著不小的難度，但因?yàn)槲抑坝袑纹瑱C(jī)紅外遙控做過研究，所以在這里應(yīng)用起來也變得簡單而方便。由于時(shí)間原因，本設(shè)計(jì)也并沒有達(dá)到我最理想的狀態(tài)。筆者覺得伴奏模塊可以設(shè)計(jì)成三維LED彩燈甚至舞臺(tái)燈作為伴奏；利用TFT彩屏顯示歌曲中文信息，比如歌名和歌詞；然后使用單片機(jī)結(jié)合MP3解碼芯片STA013芯片，將蜂鳴器換成揚(yáng)聲器，就可以播放MP3高品質(zhì)音樂了。這時(shí)再配合使用紅外遙控，整個(gè)系統(tǒng)便可利用到舞臺(tái)設(shè)計(jì)或者智能家居設(shè)計(jì)。雖說困難重重，但也讓我受益匪淺，我深知自己所學(xué)還很不夠，所以平時(shí)應(yīng)該多請教老師和同學(xué)，多用知識(shí)充實(shí)自己的頭腦，為自己進(jìn)入社會(huì)做準(zhǔn)備！同時(shí)，這將勢必鞭策我在今后的工作和生活中更為發(fā)憤圖強(qiáng)，斗志昂揚(yáng)！參 考 文 獻(xiàn)[1] ［M］.北京：人民郵電出版社，2010[2] ［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009：56[3] 譚浩強(qiáng). ［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005：105[4] 宋躍. 單片機(jī)原理與接口技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011[5] 賈伯年. 傳感器技術(shù)［M］.南京: 東南大學(xué)出版社, 2000[6] 肖運(yùn)虹．顯示技術(shù)［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011：86122. 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