基于AT89S52單片機(jī)的多功能音樂播放器

2 硬件電路設(shè)計(jì)
    整個(gè)硬件電路是由中心控制、播放、選曲、顯示、電子琴和彩燈等模塊組成。該硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2．1 中心控制模塊
    目前應(yīng)用較為流行的單片機(jī)有AVR和51單片機(jī)。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能需求及成本考慮，51單片機(jī)性價(jià)比更高，AT89S52是擁有2個(gè)外部中斷，2個(gè)16位定時(shí)器，2個(gè)可編程串行UART的單片機(jī)。中心控制模塊采用AT89S52單片機(jī)已完全滿足設(shè)計(jì)需要，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)控制。
2．2 播放模塊
    播放模塊是由8550 NPN三極管和電磁蜂鳴器組成。AT89S52輸出高電平控制信號，啟動8550 NPN三極管使信號放大，從而啟動電磁蜂鳴器。與LM386和喇叭的組合相比較，該播放模塊存在一定噪聲．音響效果較差。但由于所需驅(qū)動功率較小，驅(qū)動器件要求不高，并能降低設(shè)計(jì)成本。因此，必須選用8550 NPN三極管和電磁蜂鳴器則能滿足系統(tǒng)要求。
2．3 顯示模塊
    常見的基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的音樂播放器基本不能顯示歌曲。該音樂播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)上增加液晶顯示器，可為使用者提供曲目信息。由于LED數(shù)碼管只能顯示數(shù)字而無法顯示其他中英文字符，并對成本及功能考慮，因此從設(shè)計(jì)的成本及功能的角度考慮，采用LCD一1602顯示模塊，它可以顯示每首曲目的英文名字。LCD一1602驅(qū)動電路簡單，可以由單片機(jī)直接輸出命令驅(qū)動，其電路圖如圖2所示。

2．4 電子琴模塊
    電子琴設(shè)有8個(gè)按鍵，其中7個(gè)作為音符輸入，另外1個(gè)作為模式轉(zhuǎn)換按鍵，實(shí)現(xiàn)用戶自彈作曲。7個(gè)按鍵分別代表7個(gè)音符，包括中音段的全部音符。通過軟硬件設(shè)計(jì)，模式轉(zhuǎn)換按鍵觸發(fā)外部中斷，中斷使程序跳轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換，啟動電子琴。然后通過查詢電子琴所按下的按鍵，讀取電子琴輸入狀態(tài)，跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的程序人口，實(shí)現(xiàn)自編歌曲。當(dāng)需要取消電子琴編曲功能時(shí)，再次按下模式轉(zhuǎn)換按鍵引起外部中斷．即可退出電子琴功能而返回到原來音樂播放處。

3 軟件程序設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)初始化后，進(jìn)入默認(rèn)播放功能。開始從第一首曲目開始循環(huán)播放。如果啟動中斷，判斷是否為模式切換。如果是，則進(jìn)入自編曲電子琴功能，實(shí)現(xiàn)自彈自編。如果不是，則繼續(xù)循環(huán)播放內(nèi)設(shè)音樂。播放過程中如果出現(xiàn)跳選曲目．則進(jìn)入相應(yīng)的曲目程序．程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

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    通過Time0的溢出中斷實(shí)現(xiàn)單頻產(chǎn)生。Time0的溢出中斷發(fā)生后輸出引腳的電壓反向，然后定時(shí)器重新裝入初值。所以編程時(shí)要確定Time0的工作模式和計(jì)數(shù)初值。這里采用工作模式1，定時(shí)器的初值設(shè)定通過軟件重復(fù)實(shí)現(xiàn)。而且定時(shí)器的初值則依據(jù)各音頻頻率設(shè)置。例如：中音Do音頻是523Hz，其周期T=l／523=1 912μs，其半周期為1912／2=956μs。本設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)時(shí)鐘周期是lμs，因此設(shè)置TimeO的計(jì)數(shù)器每計(jì)956次則中斷一次，從而實(shí)現(xiàn)Do的音頻，然后通過中斷觸發(fā)實(shí)現(xiàn)引腳電壓的循環(huán)取反得到相應(yīng)音頻輸出。圖4為液晶顯示的編程流程框圖。

    自編音樂和自動播放2個(gè)模式轉(zhuǎn)換的程序設(shè)計(jì)，代碼如下：

4 仿真與結(jié)果
    采用繪制電路圖軟件PROTEUS和用于編寫程序的KeilCμVision2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真。圖5為PROTEUS仿真環(huán)境下的硬件電路圖。在KeilC μVision2中創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，然后在PROTEUS中為該項(xiàng)目加入Keil C源程序。調(diào)試后，結(jié)果和設(shè)計(jì)目標(biāo)完全吻合。上電后液晶顯示器顯示“Wel-come!”，接著顯示第一首歌曲名字，連續(xù)播放直到手動選擇。同時(shí)4盞彩燈隨著音樂節(jié)奏閃動。按下模式轉(zhuǎn)換按鈕，可以彈奏用戶喜歡的音符和樂曲。

5  結(jié)語
    該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多功能音樂播放器預(yù)期的基本功能和指標(biāo)。采用單片機(jī)最小系統(tǒng)和匯編語言，擴(kuò)展一般音樂播放器的功能，實(shí)現(xiàn)了自彈自唱和自動播放兩種模式的轉(zhuǎn)換，并且能顯示音樂的節(jié)拍跳動和歌曲英文名字。