【正文】 播放器的設計 課題內(nèi)容性質(zhì) 軟、硬件開發(fā) 課題來源性質(zhì) 教師收集的結合生產(chǎn)實際的課題 設計 /論文 校內(nèi)（外）指導教師 職 稱 工作單位及部門 聯(lián)系方式 蘭聰花 講師 電子信息工 程學院 18919080769 一、題目說明（目的和意義）： 本設計希望通過對常見電子產(chǎn)品的設計與制作來培養(yǎng)學生綜合運用所學知識 ,分析和解決實際問題的能力，掌握相關繪圖制作軟件，會運用電子儀器進行電路檢測和調(diào)試，強化電子技術應用技能訓練，為今后開展產(chǎn)品技術開發(fā)、設計和制作打下初步的基礎。該系統(tǒng)設計，涉及到電路技術、單片機原理、 Protel 電路設計原理、程序設計、單片機程序燒錄和焊接電路等方面知識，考察了學生對以往學習過的課程的綜合應用能力。通過按鍵控制，系統(tǒng)具有開啟、暫停播放當前曲子的功能；播放前一首、后一首歌曲的功能；控制播放器的播放模式：順序播放、隨機播放、重復單曲、全部重復等功能。所設計的音樂播放器可以播放多首音樂，曲目選擇可以由鍵盤控制，并通過顯示器顯示歌曲序號。 硬件：微機，常用電子元件，實驗室常用電子檢測儀器。 （ 2）完成各種硬件圖的繪制及仿真，完成相應流程圖的繪制和程序的編寫、調(diào)試。 【設計步驟】 熟悉開發(fā)環(huán)境，總體方案設計； 系統(tǒng)硬件設計； 系統(tǒng)軟件設計； 完成畢業(yè)設計報告。 實習地點為嵌入式系統(tǒng)實驗室。 指導教師簽字 教研室 主任簽字 主管系領導簽字 年 月 日 年 月 日 年 月 日 注：本任務書要求一式兩份，一份系部留存，一份報教務處實踐教學科。當鍵盤有鍵按下時，判斷鍵值，啟動計數(shù)器 T0，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅(qū)動蜂鳴器，放出樂曲。 AT89C51 單片機的內(nèi)存較小，就用了一個 74LS373 鎖存器和 27512 外部擴展芯片對該單片機進行了內(nèi)存的擴充，增大了它的存儲空間，讓它可以存儲足夠多的歌曲。 AT89C51 Single chip microputer。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。為了體現(xiàn)樂曲播放過程中的動態(tài)效果 ，增加了 1 只 LED，作隨機閃爍以指示旋律的節(jié)奏。在此基礎上，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。當時為使教會的鐘塔報時，而將大小的鐘表裝上機械裝置，被稱為 “ 可發(fā)出聲音的組鐘 ” 。 傳統(tǒng)的音樂 播放器 多是機械音樂盒，其工作原理是通過齒輪帶動一個帶有鐵釘?shù)蔫F桶轉(zhuǎn)動 ,鐵桶上的鐵釘撞擊鐵片制成的琴鍵，從而發(fā)出聲音。水、灰塵等外在因素，容易使內(nèi)部金屬發(fā)音條變形，從而造成發(fā)音跑調(diào)。與傳統(tǒng)的機械 式音樂播放器相比更小巧，音質(zhì)更優(yōu)美且能演奏和弦音樂?；趩纹瑱C制作的電子式音樂播放器，控制功能強大，可根據(jù)需要選歌，使用方便。另外，可以設計彩燈蘭州工業(yè)學院畢業(yè) 設計說明書（論文） 2 外觀效果，使音樂播放器的功能更加豐富。功能鍵盤采用按鍵開關，通過單片機 P1 口控制，按鍵控制歌曲的順序播放，循環(huán)播放，隨機播放，以及上一曲，下一曲，暫停 /播放，結束。 LCD 播放當前歌曲時，LCD 顯示屏上顯示當前歌曲的序號和歌曲名，并 提示下一曲即將要播放的歌曲。 設計方案 設計一個基于 AT89C51 系列單片機的音樂播放器，利用按鍵切換演奏出不同的樂曲。使用五個按鍵，分別是設置、上一曲、下一曲、暫停 /播放和結束五個按鍵。要產(chǎn)生音頻脈沖，只需算出某一音頻的周期（ 1/音頻）， 然后取半周期的時間定時。如中音 D0，頻率為 523HZ，其周期 T=1/523=1912 微秒，因此只要令計數(shù)器定時 1912/2=956，在每計數(shù) 956 次時將 I/O 口反相，就可得到中音D0(523HZ)。同時啟動 數(shù)碼顯示部分 ，在 LED 顯示歌曲號 ，也可使彩燈長亮和閃爍。 總體設計框圖 單片機接 +5V 電源供電，晶振電路產(chǎn)生單片機所需時鐘信號，通過功能鍵產(chǎn)生外部中斷，控制音樂盒的上一首和下一首曲目，再由 I/O 接口輸出控制蜂鳴器發(fā)聲， LED 顯示，彩燈亮或閃爍。 編程設置好定時時間，通過編程器寫入 AT89S51 單片機系統(tǒng)。總體設計框圖如圖 21 所示。由 AT89S51單片機的定時器每秒鐘通過 口控制 LED 數(shù)碼顯示，復位信號由按鈕輸入，每按下一次，系統(tǒng)恢復原設定狀態(tài)。 如圖 31 所示，單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的。 圖 31 晶振復位電路 電路中的器件可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路參數(shù)。其結果只是機器周期時間不同，影響計算器的X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C13 0 p FC23 0 p FX1CR Y S T A LG ND蘭州工業(yè)學院畢業(yè) 設計說明書（論文） 6 計數(shù)初值。復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲。復位工作是一個純硬件的工作，一般是在上電開始幾毫秒內(nèi)執(zhí)行完畢。經(jīng)過若干毫秒以后，電解電容器被充滿電，這時電阻就沒有電流流過，電阻兩端也就沒有電壓，單片機的復位腳電壓恢復為 0，復位工作結束，單片機開始工作。上電復位是指在給系統(tǒng)上電X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 7/ R D17P 3. 6 / W R16P 3. 5/ T 115P 2. 7/ A 1 528P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1 023P 2. 3/ A 1 124P 2. 4/ A 1 225P 2. 5/ A 1 326P 2. 6/ A 1 427U1A T 89 C 5 1R210 kR110 kC310 u FV C C蘭州工業(yè)學院畢業(yè) 設計說明書（論文） 7 時，復位電路通過電容加到 RST 復位引腳一個短暫的高電平信號，這個復位信號隨著 VCC 對電容的充電過程而回落，所以 RST 引腳復位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。 上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。 LED 顯示電路 二極管 二極管是半導體設備中的一種最常見的器件 ， 大多數(shù)半導體最是由攙雜半導體材料制成 (原子和其它物質(zhì) )發(fā)光二極管導體材料通常都是鋁砷化稼 ， 在純鋁砷化稼中 ， 所有的原子都完美的與它們的鄰居結合 ， 沒有留下自由電子連接電流 。這兩樣額外的條件都使得材料更具傳導性。帶額外 “ 電子空穴 ” 的半導體叫做 P 型半導體，由于帶有正電粒子。 因此，電子空 穴本身就顯示出是從正電區(qū)域流向負電區(qū)域 。這樣排列使電流只能從一個方向流動。在損耗區(qū)中，半導體物質(zhì)會回復到它原來的絕緣狀態(tài) 所有的這些 “ 電子空穴 ” 都會被填滿，所有就沒有自由電子或電子真空區(qū)和電流不能流動 。為了達到目的，連接二極管 N 型一方到電流的負極和 P 型就連接到電流的正極。在 P 型物質(zhì)中的電子空穴就移向另一方向。損耗區(qū)消失，電流流通過二極管。 發(fā)光二極管 LED 主要特點 ： （ 1）在低電壓（ ～ ）、小電流 (5～ 30mA)的條件下工作，即可獲得足夠高的亮度。 （ 3）單色性好，常見顏色有紅、綠、黃、橙等。發(fā)光面形狀分圓形、長方形、異形（三角形等）。 （ 5）防震動及抗沖擊穿性能好，功耗低，壽命長。 （ 6）使用靈活，根據(jù)需要可制成數(shù)碼管、字符管 、電平顯示器、點陣顯示器、固體發(fā)光板、 LED 平極型電視屏等。 顯示接口電路的設計 在單片機應用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有 LED 顯示器（發(fā)光二極管顯示器）。在本系統(tǒng)的設蘭州工業(yè)學院畢業(yè) 設計說明書（論文） 9 計中采用 LED 顯示器。 用單片機驅(qū)動 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，按譯碼方式分為硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用 CPU 時間少。 這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定，占用很少的 CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的電路硬件較多；動態(tài)顯示雖然閃爍，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 LED 發(fā)光器件一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點陣。數(shù)碼管常用的有 10 根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個數(shù)碼管的公共端，兩根之間相連通。 時鐘振蕩電路 AT89C51 中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。外接石英晶體及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30PF? 10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇 40PF? 10PF。采用外部時鐘的電路如圖示。由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。 圖 33 時鐘振蕩電路 按鍵電路 按鍵的開關狀態(tài)通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。閉合和釋放過程都要經(jīng)過一定的過程才能達到穩(wěn)定 ，這一過程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動。為了避免CPU 多次處理按鍵的一次閉合，應采用措施消除抖動。按鍵電路如圖 34 所示。操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，可以實現(xiàn)簡單的人 — 機通信。編碼鍵盤通過硬件的方法產(chǎn)生鍵碼，能自動的識別按下的健并產(chǎn)生相應的鍵碼值，以并行或串行的方式發(fā)送給 CPU，它的接口簡單，X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /