【正文】 % 256 =( ALLT t ? of ∕ 12)% 256 (24) 3 硬件電路設(shè)計(jì) AT89C51 功能簡(jiǎn)介 自從 1971 年微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，導(dǎo)致微型計(jì)算機(jī)正向兩個(gè)主要方向發(fā)展：一是高速度、高性能、大容量的高檔微型機(jī)及其系列化向大、中型計(jì)算機(jī)的挑戰(zhàn)；另一個(gè)是穩(wěn)定可靠、小而廉、能適應(yīng)各種控制領(lǐng)域需要的單片機(jī)。一般情況下，單片機(jī)奏樂時(shí)，其定時(shí)器為工作方式 1，它以振蕩器的十二分頻信號(hào)為計(jì)數(shù)脈沖。為了讓單片機(jī)發(fā)出不同頻率的聲音， 只需將定時(shí)器予置不同的定時(shí)值就可實(shí)現(xiàn)。一首樂曲是由音階和節(jié)拍兩大要素構(gòu)成，不同音階分別對(duì)應(yīng)不同的頻率，發(fā)出不同的音調(diào)，而節(jié)拍則控制發(fā)出音調(diào)時(shí)間的長(zhǎng)短；若將樂曲的音調(diào)連續(xù)發(fā)出，并使其按相應(yīng)的節(jié)拍變化，即可演奏一首樂曲。要想產(chǎn)生音頻脈沖信號(hào)，需要算出某一音頻的周期 (1/頻率 )，然后將此周期除以 2，即為半周期的時(shí)間。 主程序流程圖 通訊接口 存儲(chǔ)器 SD card 液晶顯示 LCD1602 矩形鍵盤 Key board MCU 89C51 MP3 解碼器 VS1003 功率放大器 LM386 D/A轉(zhuǎn)換器 CS4334 揚(yáng)聲器 MIC 8 圖 24 主程序流程圖 電子琴模式演奏 單片機(jī)電子琴演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應(yīng)幅度的諧波頻率，因此單片機(jī)奏樂只需弄清楚每個(gè)樂音的音調(diào)，即相應(yīng)的發(fā)聲頻率。 本系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C51 為核心，主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作。演奏時(shí)， MCU 掃描判斷摁鍵工作情況，并產(chǎn)生相應(yīng)頻率方波，轉(zhuǎn)換，放大，輸出。其整個(gè)工作過(guò)程為： MCU 控制 USB 接口芯片與計(jì)算機(jī)通訊，將從計(jì)算機(jī)上下載的文件存儲(chǔ)于 SDcard。 系統(tǒng)仿真，圖 22 是 Proteus 的仿真圖。 （ 4） 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 （ 3） 提供軟 件調(diào)試 功能。 （ 2 ） 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。它運(yùn)行于Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿 真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是： （ 1） 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。 本系統(tǒng)采用的開發(fā)環(huán)境為 KEIL uVISION2，軟件開發(fā)環(huán)境主界面見圖 21。使用 C 語(yǔ)言肯定要使用到 C 編譯器，以便把寫好的 C 程序編譯為機(jī)器碼 ,這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。像 80C51 就采用了 HMOS（即 5 高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）和 CHMOS（互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD（表面封裝）越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。甚至單片機(jī)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(jī)芯片。 單片機(jī)現(xiàn)在可以說(shuō)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到 32 位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。 （ 3） 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智 能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個(gè)范疇： （ 1） 在智能儀器儀表的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功 4 率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。 單片機(jī)的分類及應(yīng)用 MCS51 系列單片機(jī)主要包括 803 8051 和 8751 等通用產(chǎn)品。概括的講，一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。總結(jié)了本文中音樂系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)基于單片機(jī)的音樂播放器系統(tǒng)的發(fā)展做出合理的展望。包括硬件的調(diào)試和軟件的仿真以及在調(diào)試仿真中遇到的各種問(wèn)題和解決方案。矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)程序、 SD 卡存儲(chǔ)模塊驅(qū)動(dòng)程序、通訊接口 USB 驅(qū)動(dòng)程序、音頻解碼芯片 VS1003 驅(qū)動(dòng)程序、中斷模塊設(shè)計(jì) 。 第四章軟件程序編程。 第三章硬件設(shè)計(jì)。 本文主要研究?jī)?nèi)容 第二章設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及原理。單片機(jī)芯片的問(wèn)世是個(gè)里程碑 ,它標(biāo)志著單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步。還有就是現(xiàn)在大多市場(chǎng)上的音樂播放器都存在著失真問(wèn)題，在追求量的前 提下把握質(zhì)的問(wèn)題才是現(xiàn)在音樂播放器的總局勢(shì)。我相信，單片機(jī)將以低功耗，低電壓，低噪聲，低價(jià)格，高可靠性，高性能化服務(wù)于人類的生活。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)其它行業(yè)的廣泛滲透，以應(yīng)用為中心的分類方法變得更為切合實(shí)際，通用計(jì)算機(jī)具有計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)形式，通過(guò)裝配不同的應(yīng)用 軟件，以類同面目出現(xiàn)并應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)方面，其典型產(chǎn)品為 PC；而嵌入式計(jì)算機(jī)則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。而如車載音樂播放器等也是這種播放器要深入的領(lǐng)域。在工作使用這種音樂播放器的專業(yè)用戶也較去年同期上升 %，從 2020 年 1 月的 11600 萬(wàn)增漲到 2020 年的 15700 萬(wàn)。 音樂播放器國(guó)內(nèi)外發(fā)展 在國(guó)內(nèi)外，這種基于單片機(jī)的音樂播放器都非常流行。業(yè)內(nèi)人士預(yù)言單片機(jī)將是未來(lái)集成電路中發(fā)展 最快的電子產(chǎn)品 ,它將徹底變革人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式。數(shù)字信號(hào)處理器是在模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)以后進(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的專用處理器 ,其處理速度比最快的 CPU 還快 1050 倍。但是，它們?cè)诒ＷC便攜性的同時(shí)，音質(zhì)受到了一部分的損失 。 選題意義 當(dāng)今世界單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，而應(yīng)用在音樂播放器的系統(tǒng)上的例子也不勝枚舉，這類音樂播放器就是單片機(jī)應(yīng)用的一種體現(xiàn)，這種音樂播放器有功能多、價(jià)格廉、外部電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，深受音樂愛好者及音樂芯片制造商的青睞。 90 年代以來(lái)， “電子音樂 ”創(chuàng)作與教育已經(jīng)開始逐步廣泛開展。沒有這個(gè)發(fā)展就不可能有當(dāng)代電腦音樂的出現(xiàn)。電子樂器的發(fā)展在 “電子音樂 ”的誕生后，使人們充分認(rèn)識(shí)到了 “電子樂器 ”運(yùn)用到 “電子音樂 ”中的可行性。 “電子音樂 ”向人們展現(xiàn)出了混合新音色、非常規(guī)音色制作方式的優(yōu)勢(shì)，大大提高了制作和創(chuàng)作音樂的效率，帶動(dòng)了新的音樂風(fēng)格的發(fā)展。電子音樂是對(duì)傳統(tǒng)音樂的延承和背叛，它緊密地依偎著這個(gè) “科技與信息 ”的時(shí)代。電子音樂是一種科技的見證。 電子音樂是現(xiàn)代音樂的一種形式，是一種與古典截然不同的音樂形式。 rectangular keyboard III 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................ 1 課題背景 .......................................................................................................... 1 選題意義 .......................................................................................................... 1 音樂播放器國(guó)內(nèi)外發(fā)展 .................................................................................. 2 本文主要研究?jī)?nèi)容 .......................................................................................... 3 2 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及原理 ........................................................................................................ 3 單片機(jī)概述及簡(jiǎn)介 .......................................................................................... 3 單片機(jī)的分類及應(yīng)用 ............................................................................ 3 開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 .................................................................................................. 5 設(shè)計(jì)框圖 .......................................................................................................... 6 主程序流程圖 .................................................................................................. 7 電子琴模式演奏 ............................................................................................... 8 3 硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 9 AT89C51 功能簡(jiǎn)介 .......................................................................................... 9 AT89C51 主要特性和引腳功能 .......................................................... 10 矩形鍵盤 ........................................................................................................ 13 液晶顯示芯片 LCD1602............................................................................... 14 液晶顯示原理及分類 .......................................................................... 14 LCD1602 尺寸圖 .................................................................................. 15 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù) ...................................................................... 16 存儲(chǔ)器 SD card.............................................................................................. 18 SD 卡的引腳介紹及驅(qū)動(dòng) ..................................................................... 18 SD 卡的初始化 ..................................................................................... 19 數(shù)據(jù)塊的讀寫 ...................................................................................... 21 通訊接口 USB 芯片 CY7C68013................................................................. 25 音頻解碼芯片 VS1003.................................................................................. 26 VS1003 特性介紹 ........................................................