基于51单片机的多功能音乐播放器

基于51单片机的多功能音乐播放器内容摘要：

单实用， 在使用上及其功能的实现上都 又许多的优点。 更重要的是液晶显示器是当今电子设计的主流，通过这次设计，我能够学习到许多东西。 音乐 播放 器电路原理图见 附录 一 所示。 第三章 硬件设计 7 第三章 硬件设计 电路组成和工作原理 电路组成 设计的电路有以上设计方案就可以知道，电路原理图见附录 一所示 ，主要包括 AT89S52单片机控制系统、复位电路、晶振电路、独立式键盘电路、时间的显示和调整电路，液晶显 示电路， 8 个彩灯电路、电源电路以及扬声器电路构成。 系统以 AT89S52 为核心，主要负责对数字信号的逻辑处理和控制作 用，在其引脚上还接有：复位电路、晶振电路、显示电路、彩灯、按钮、 扬声器。 硬件中 AT89C51 单片机的P0 口作为 8 个彩灯的控制信号口， P1 口的其中 ~ 用作控制键盘，一个键对应一个接口，用来扫描四个按键，另外 ~ 用作连接 1302 时钟芯片。 单片机的 P2口作为 LCD1602 液晶显示的控制接口， P3 口其中的 ~ 与 LCD1602 的三个使能端相连，控制液晶显示屏的工 作。 用来控制蜂鸣器的工作，工作电路采用 12HZ 的晶振频率，起振中的 C C2 为 30pf。 工作原理 本音乐 播放 器是用单片机来设计制作完成，其功能的实现主要通过软件编程来 实现 完成 的 ， AT89S52 单片机片内带有 8KB 的 ROM 和 片内 256K 的 RAM，并且允许在系统内改写或用编程器编程。 通过程序编程，设定四个按键对应的功能，当按键按下时，单片机检测到 I/O 口有低电平，单片机判断并进行工作，之行相应的代码，显示电路采用 LCD1602显示屏，可以显示两行，一行显示歌曲名字，一行显示时间，同时 P0 口 开始循环输 送 低电平，使 8 个彩灯循环工作。 AT89S52 的简介 AT89S52的功能概述 单片机作为 一个系统的核心处理部分，单片机具有许多的功能，它也是在结构简单，功能强大让大家能很快的接受。 南昌工程学院本 (专 )科毕业设计 (论文 ) 8 AT89S52 拥有一个 8 位的处理器和控制器，内还含有一个运算器，可直接对数据进行运算和操作，适用于逻辑控制。 除了之前，还含有 8位片内 ROM 和 256 片内 RAM。 两个 16位的定时 /计数器。 单片机具有中断功能， 5个中断源， 两个外部中断，两个定时中断，一个串行中断。 AT89S52引脚图 图 AT89S52引脚图 AT89S52 总共有 40个引脚， 如图 所示为 AT89S52 单片机的引脚图， 可分为三种：电源及时钟电路、控制电路和 I/O 口引脚。 下面介绍在本设计用到引脚功能： 电源引脚： VCC：接 +5V 电源； VSS：接数字地； 时钟引脚： XTAL XTAL2：连接外部晶振电路的两个引脚，引进外部的晶振频率； 控制引脚： RST：复位引脚，连接外部的复位电路，通过复位电路在引脚上加上持续时间大于 2个机器周期的高电平，可以对单片机进行复位操作； I/O 口： P0 口：可用地址口或是数据 口和通用 I/O 口； P1 口：单功能 的 I/O 口； 第三章 硬件设计 9 P2 口：是一个双功能的 I/O 口，可用作输出线和通用 I/O 口线； P3 口：可用作通用 I/O 口，当不用 作 通用 I/O 时， P3 口还有第二功能，不同的引脚就有不同的功能，其中有读 /写控制口，中断源。 电路各部分的介绍 晶振电路 图 晶振电路 晶振电路 用于产生 AT89S52 单片机工作时所必需的控制信号， 52 单片机正是在时钟信号的控制下，严格的按时序执行指令进行工作。 AT89S52 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的输入端 为单片机引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。 这两个引脚连接石英晶体和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，将时钟脉冲直接送入单片机的内部时钟电路，如图 所示为连接单片机的晶振电路，晶振电路的微调电容选用的是两个 30pf 的，晶振振荡器的频率一般选用 ~12MHZ，在本设计内采用的是 12MHZ 的石英晶体振荡器， 微调电容的大小会影响振荡器频率的高低、稳定性和快速性。 石英晶体的频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快，但是晶振频率越高单片机运行速度越快对单 片机的存储速度要求也越高，所以在选用 晶振频率的时候应选用合适的。 南昌工程学院本 (专 )科毕业设计 (论文 ) 10 复位电路 图 复位电路 单片机的复位是由外部的复位电路实现的，复位电路一般有两种 ：一种是上电自动复位，另一种是按扭复位。 本设计采用的是按钮复位的电路。 如图 所示。 因为晶振电路的晶振频率选用的是 12MHZ，所以 复位电路 比较适合 使用一个 22uf 的电容和一个 1kΩ 的电阻 串联，然后用一个按钮和电容并联而成的电路。 单片机的复位引脚 RST 通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器用来一直噪声，在每个机器周期的 S5P2，施密特触发器的输出电平由复位电路采样一 次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。 当按钮 S1 被按下时，电路给 AT89S52 的复位引脚 RST 加上大于 2 个机器周期的高电平，就可使 52 单片机复位，单片机复位后，系统的 PC 值初始化为 0000H，是 AT89S52 单片机从程序存储器的 0000H 单元 开始执行程序， 除此之外，当单程序出现“跑飞”或是操作错误使系统处于“死锁”状态时， AT89S52 单片机也需要进行复位操作。 第三章 硬件设计 11 键盘电路 图 键盘电路 键盘 可分为非编码式键盘和编码式键盘，而在一般的单片机系统中，我们用的按键比较少和简单，所以通 常用非编码式键盘，而非编码式键盘又分为独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘。 本设计只需要 4 个键就能实现功能的选择和调整， S S S S5 分别对应的功能是上翻键、下翻键、确定键、功能选择键。 所以采用的是“一键一线”的独立式键盘，如图。 四个按键 S S S S5 分别各自占着一根线，并于单片机的 ~ 相连， 四根检测线连在一个与非上，再通过一个非门连接在，这样就实现按键外部中断方式， 当按下一个键时 ,键盘电路通过外部中断口向单片机传送中断申 请信号，单片机对键盘响应，检测哪个按键按下。 单片机的 I/O口直接与电源地相通，对应的接口就会接收到低电平，而其他的接口则是高电平，很容易分辨出按下的是哪个键，单片机就会做出相应的动作和反应。 这种独立式键盘具有键盘结构简单、容易识别被按下的按键、各条测试线相互独立、软件结构简单等优点，适合用于少量使用键盘的场合。 而这种键盘明显的一个缺点就是不适用于组成大型键盘。 矩阵式键盘是把检测线分成两组，一组为行线，另一组为列线，在行与列的交点上放南昌工程学院本 (专 )科毕业设计 (论文 ) 12 置按键 ,如图 为矩阵式键盘，由图可以看出，一个按键连着两根不同的导线 ，分别是行线和列线与单片机的 I/O 口相连， 4*4 矩阵式键盘共有 16 个按键，跟独立式键盘相比，显而易见矩阵式键盘更少占用 I/O 口，所以一般按键超过 8 个时，都不会选择独立式键盘。 图 矩阵式键盘 还有一种单片机的键盘就是 交互式键盘 ， 通过在交点上放置按键，如图 所示， *出为一个按键， 检测线不进行分组，跟矩阵式键盘比较，如果交互式键盘有相同的 8条检测线，就可以有 28 个按键，增加了许多按键的数量。 但是在使用这种键盘时，它所用的检测线必须具有位操作功能 的双向 I/O 端口。 图 交互式键盘 键盘的工作方式总共有三种：编程扫描方式、中断方式和定时扫描方式。 编程扫描工作方式也成查询方式，它是在 CPU 在完成其他工作的空余时，调用键盘扫描程序，以响应第三章 硬件设计 13 键盘输入的要求，所以这样在扫描键盘上就会有个扫描频率的问题，如果扫描频率过高，可能会影响其他程序任务的进行；如果扫描频率过低，则会出现键盘反应迟钝的现象。 所以要根据单片机系统的繁忙程度来选择扫描频率。 中断方式是在有键盘按下时，硬件就会产生中断申请信号， CPU 相应中断信号后对键盘进行扫描，然后再转入相应的键盘处 理程序，这种方式大大提高了 CPU的工作效率，同时也对按键作出迅速的响应。 定时扫描工作方式是利用专门的定时器来产生定时中断申请信号， CPU 响应中断信号后边对键盘进行扫描，然后做出相应的键盘处理。 DS1302时钟电路 图 时钟电路 如图 所示是系统的时钟电路，用来显示时间和时间调整，电路通过 1302 时钟芯片将晶振电路和 AT89S52 单片机的 I/O 口的 、 、 三个口晶振电路通过两个6pf 的微调电容和一个 的石英晶体振荡器，晶振电路连接 1302 时钟芯片的 X1 和X2 引脚， VCC1 引脚上连接外部电池，这样就保证了当系统关闭断电后，时间显示还能显示当前的时间，时间信息一直传送给单片机，断电保持。 VCC2 引脚上连接 +5V 的直流电源，1302 时钟芯片的复位引脚 RST、 SCLK 引脚和 I/O 接口分别与 、 、 相连，分别代表复位端、时间端口和数据端口。 1302 时钟芯片 引脚功能如 表 所示： 南昌工程学院本 (专 )科毕业设计 (论文 ) 14 表 1302时钟芯片引脚功能 XTAL XTAL2 晶振管脚 GND 接地管脚 RST 复位脚 I/O 数据输入 /输出引脚 SCLK 串行时 钟 VCC VCC2 电源供电引脚 1302 时钟芯片内部含有一个实时时钟、日历和 31 字节的静态 RAM，通过串行接口与单片机进行通信，将时钟日历信息传递给单片机。 就是因为有 VCC1 上连接的外部电池电源，这样使得 1302 时钟芯片具有断 电保持的功能，即使断电，下次开启电路时，还能依然显示当前的时间。 显示电路 图 显示电路第三章 硬件设计 15 系统的时间显示和歌曲歌名的显示都是通过这个电路显示的，通过 LCD1602 液晶显示屏的 D0~D7 八个数据引脚与 AT89S52 单片机的 P2 的八个 I/O 口相连，通过单片 机的 I/O口将处理好的 BCD 码传输给 LCD1602 的 8 个数据口，不同的 BCD 码都有独特的显示数据。 LCD1602 的控制信号端 RS、 RW、 EN 分别连接 、 、 三个 I/O 口， GND 引脚接上电源地， VCC 和 VL 同时连接 +5V 电源，背光正极 BL+通过一个滑动变阻器与 +5V 电源相连，这样改变滑动变阻器的阻值就能改变液晶显示屏的背光强度，背光负极 BL接地。 如图。 彩灯电路 图 彩灯电路 系统要求播放歌曲的时候同时 8 个彩灯循环点亮，如上图 所示， 8 个彩灯采用共阳接 法的方式，再 8 个彩灯的阴极分别于 P0 口的 8 个 I/O 口相连，当单片机的 I/O 给个低电平脉冲，所连接的发光二极管就会点亮，要 8 个彩灯循环点亮 ，则将 P0 的 8 个口一次有顺序的循环的传送低电平脉冲，这样就能实现 8个彩灯的循环点亮。 南昌工程学院本 (专 )科毕业设计 (论文 ) 16 扬声器电路 图 扬声器电路 一 个音乐播放器播放歌曲就少不了扬声器，扬声器的接线图如图 所示，扬声器通过三极管驱动，利用三极管的放大特性，驱动扬声器， NPN 的基集连接单片机的 口，NPN 的集电极连接扬声器的一端，扬声器的另一个接口通过一个 1K 欧姆上拉电 阻连接 5V的电源， NPN 发射集接电源地。 从 端口的传送过 来的脉冲电流，经过三极管的放大，放大成扬声器能够正常工作的电流。 NPN 的基极通过一个限流电阻与 相连，其发射极直接与地相连。 其集电极上连接扬声器，扬声器通过一上拉电阻与电源相连，当 NPN 的基极上给个高电平，从电源到地形成一个回路，扬声器工作。 当系统单片机通过曲谱程序的初值，通过 给 NPN 许多的不同频率的脉冲方波信号，经过 NPN 的放大特性，将电流放大，达到扬声器的工作电流，扬声器就能根据不同频率的方波电流发出不同音调的声音。 第三章 硬件设计 17 稳压 电源电路 图 稳压电源电路 如 图 所示为稳压电源电路 ,变压器输入端 连接 220V交流电源。 之后 由 4 个二极管组成一个 全 桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个 330uF/25V 的电解电容。 假如从电容两端直接 连 接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动 变化， C1 两端的电压 都会随之 发生较大幅度的变化， 所以为了 要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。 因为我们要输出 5V 的电压，所以选用7805。 三端稳压器后面接一个 105uf 的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。 最后在 C2 两端接一个输出电源的插针，可用于与单片机的 5V电源。 稳压电源的功能如下： 稳定电压： 当电网电压出现瞬间波动的现象时，稳压电源就会对电压幅值进行快速的补偿，使其稳定在 177。 2%范围以内；。