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基于单片机的的声音导航定位系统.doc 56页
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1.1课题研究的目的与意义
信号与信息处理学科是信息科学的重要组成部分，该学科水平的高低反映一个国家的整体科技水平。数字信号处理已在通信、声音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天等领域实现广泛应用。
数字信号处理的主要研究对象是声音信号和图像信号。现代技术发展中，实现智能化、数字化是控制系统的重要发展方向。而声音信号的处理是重要应用之一。滤波是声音信号处理的重要部分，其主要目的是在信号中提取有用信号，屏蔽无用的噪声。将提取的有用信号进行处理，从而控制硬件实现智能化。声音控制小车是未来智能化发展的方向之一。声音定位在人和动物的日常生活中着重要意义。通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。
声音滤波电路在实际生活中有很多应用，可以通过声音的采集滤波实现对某种声音的响应，比如智能声控机器人，通过人的声音对智能机器人实现起名，控制向左、向右行走等。1.2课题研究的内容与要求
声音定位在人和动物的日常生活中着重要意义。通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。
设计了一个基于单片机的声音引导跟踪系统，利用传声器（MIC）接收从机发出的声音信号，经过前级信号调理电路，完成信号的检测；由主机控制芯片MCU对采集的声音信号进行处理，跟踪声源，计算出与移动声源位置信息，显示出相对关系，从而实现了对移动声源跟踪。系统包含传感器的信号采集，液晶显示部分和电机驱动的电路选型设计，以及单片机的程序设计。
利用L298N双H桥电路组合而成的驱动模块，以LED数码管所组成的显示模块等组成的外围车载电路，辅之以接近硬件的汇编语言进行软件编程，实现了电动小车根据接收器传回的信号，启动，加速，变速，限速，停止，转向等各项运动，并能够通过LED显示小车行驶的路程和时间。本系统通过调节PWM占空比来改变小车的速度，实现了对小车速度的精确控制，达到了很好的效果，可广泛应用于控制领域。
机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化，尤其在当今的工业制造中机器人学已取得了最伟大的成功。进入二十一世纪，人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重，更多的老人需要照顾，社会保障和服务的需求也更加紧迫，老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大，而且生活节奏的加快和工作的压力，也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子，随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业,?使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来。本文对服务机器人技术的研究现状和应用及其未来发展进行了综述。
机器人产业是近30年发展起来的新型产业。我国政府早就开始组织了对工业机器人的攻关到了1987年，国家高技术研究开发计划就把智能机器人作为七大重点领域之一进行集中研究经过十几年的艰苦奋斗，我国在水下、空间、核领域等特殊机器人方面取得了令人欣慰的成果一批机器人产品和机器人应用工程应运而生。到20世纪90年代末我国共完成了l00多项工业机器人应用工程，建成了20个机器人产业化基地，从事机器人研究、开发和应用工程单位200多家，专业从事机器人产业开发的50家左右，全国工业机器人用户近800家，拥有工业机器人约4000台。2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》前沿技术中，我国将智能服务机器人列为重点方向，提出加大科技投入与科技基础条件平台建设经过20多年的发展我国已在多项机器人关键技术中取得了突破性的发展。以中科院沈?阳自动化研究所及清华大学、东北大学、哈尔滨工业大学为代表的我国机器人研究基地,已经取得了令人瞩目的成果。比如1989年我国研制的水下机器人就已出口到美国1995年我国又成功研制了深潜水下机器人。同年我国自主开发的机器人关键技术出口韩国。1997年我国的高性能机器人控制器投入批量生产这些具有代表性的技术成果均达到当时国际上的先进水平。我国在机器人领域不但狠抓技术攻关,同时也注重人才培养。为我国培养了一大批机器人技术的研究人才。近10年来我国涌现出机器人领域的学术带头人近100名共发表具有一定学术价值的论文6?000多篇。在国家的有力支持下我国机器人步入了跨跃式发展时期据不完全统计,在机器人领域中76项关键技术及应用基础技术的研究成果达到了国际先进水平。获国家科技进步奖23项省部级科技进步奖130多项发明专利500多项实用型专利120多项从应用情况看,我国的机器人已经逐步走向产业化。国家已将沈阳新松机器人自动化股份有限公司等9个单位
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当前位置：&>>&&>>&&>>&单片机学习之蜂鸣器驱动
　　的分类
　　蜂鸣器按其是否带有又分为有源和无源两种类型。只需要在其供电端加上额定直流电压，其内部的震荡器就可以产生固定频率的信号，驱动蜂鸣器发出声音。可以理解成与喇叭一样，需要在其供电端上加上高低不断变化的电信号才可以驱动发出声音。
　　有源和无源蜂鸣器的区别
　　中，P17脚输出接Q1基极，通过控制Q1导通或截止来控制蜂鸣器上是否有电流，从而发出声音，要用单片机控制蜂鸣器发出不同频率的声音，最好采用无源的蜂鸣器，如果用有源蜂鸣器，可以会因为二种不同频率声音（有源蜂鸣器本身固有发音频率与单片机驱动频率）互相叠加，造成效果混乱、发音不清。
　　不过为了照顾初学者，我们的开发板上的是有源的蜂鸣器。（因为有源的驱动很简单，无源的则很复杂。）
　　蜂鸣器的工作原理
　　蜂鸣器发声原理是电流通过电磁，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。实验板通过一个三极管Q1来放大驱动蜂鸣器。
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随着数字技术的不断发展和计算机在信号处理、控制等领域中的广泛应用，过去由模拟电路实现的工作，今天越来越多地由数字电路或计算机来处理。作为模拟与数字之间的桥梁，模拟数字转换器（ADC）的重要性越来越突出，由此也推动了ADC测试技术的发展。本文首先介绍了ADC的测试，包括静态参数...[][][][][][][][][][]
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推荐电子百科如何用单片机驱动有源喇叭 51单片机驱动有源蜂
如何用单片机驱动有源喇叭 51单片机驱动有源蜂
如何用单片机驱动有源喇叭
我增加了几个点谁可以解释图中是如何的原理,图中是如何驱动这个有源喇叭的..相关说明：
大哥.我增加了几个点..
为稳压二极管反向击穿电压，喇叭响可以使用三级管驱动，前后电压不同第二个是驱动放大，当输入为高时，喇叭不响反之，为低，第二个再反向又为高，上为高第一个是隔离，喇叭下为低，第一个反向为低
第一个反相器是隔离用的，第二个是放大用的。用一个三极管就可以了，不需要达林顿，毕竟反相器的电流有限。
51单片机驱动有源蜂鸣器问题：
1& 51系列单片机除P0外,输出高电平时都是通过内部高阻上拉电阻输出的,输出电流只是uA级别,P1...
单片机接的蜂鸣器应该是有源的还是无源的：
要用有源蜂鸣器,通3-5V直流电即响同,频率是固定的无源蜂鸣器,和普通的喇叭类似,需通交流电或方波才...
,单片机,无源蜂鸣器和有源蜂鸣器的控制区别??：
有源蜂鸣器只需要给一个高电平就能工作,但是无源蜂鸣器需要给方波信号才行,这是他们在写程序的时候最大的...
单片机驱动蜂鸣器电路???：
蜂鸣器如果是有源的,单片机只要输出高低电平就可以,如果是无源的,单片机就要输出PWM波才可以让蜂鸣器...
怎么使用单片机控制蜂鸣器发声：
蜂鸣器有两种,一种是无源的,另一种为有源的,确认的方法为:1)看封装,如果引脚端为PCB板的,一般为...
蜂鸣器,我想用单片机电平控制,但是有源和无源分不清楚：
要用有源蜂鸣器,通3-5V直流电即响同,频率是固定的 无源蜂鸣器,和普通的喇叭类似,需通交流电或方波...
单片机引脚可以直接驱动蜂鸣器吗?一定采纳：
这还得单片机的电气特性,5V小型蜂鸣器至少约需要10mA电流,最大一般30mA。通常单片机很难输出这...
用单片机控制有源蜂鸣器发出断断续续的声音：
while(1) { FMQ=1;. delay_ms(500); FMQ=0;. delay_ms...
大侠。。有源蜂鸣器直接用单片机驱动可以吗,不行的话怎样最简单的改进一下?：
proteus仿真不会出现按键抖动问题,但实际会有按键抖动问题. 你要进行按键削抖处理就好了 #in...
C51单片机中有源蜂鸣器的程序怎么写啊,还有就是,有源蜂鸣器是高电平触发还是低电平触发?：
由于单片机驱动能力有限,常常连接三极管驱动蜂鸣器。 这得看三极管的型号,不同的型号程序稍有不同。 主...当前位置： >>
基于51单片机的音乐播放器制作
摘要摘 要本次课程设计是基于 AT89C51 单片机设计一个音乐播放器。通过单片机音乐 播放器系统设计和研究，对于切实掌握单片机相关知识具有重要的理论和实际意 义。 这次课程设计的音乐播放器是软件和硬件的结合，乐曲中不同的音符，实质 就是不同频率的声音。通过单片机产生不同的频率的脉冲信号，经过放大电路， 由蜂鸣器放出，就产生了美妙和谐的乐曲。根据各音阶频率算出定时器定时常数， 根据节拍给出该音阶持续的时间，最终实现播放简单歌曲的功能。例如“世上只有 妈妈好”。关键字：单片机，音乐播放器，音节频率IABSTRACTABSTRACTThis course is designed based on single chip microcomputer AT89C51 design a music playerThrough the single-chip microcomputer music player system design and research, to be mastered microcontroller related knowledge is of important theoretical and practical significance. The course design of the music player is the combination of software and hardware,Different notes in the music, the essence is different frequency of sound. Through the single-chip microcomputer produce different frequency of the pulse signal, amplified circuit, released by a buzzer to produce the harmonious beauty of music.according to each octave frequency calculate timer time constant, according to beat the the duration of the scale are given, finally realizes the play simple songs function. For example &There is only a good mother&. Keywords: MCU,music player, Syllable frequencyII目录目第1章录引言 ................................................................................................................. 11.1 选题背景 ................................................................................................................... 1 1.2 设计原理 ................................................................................................................... 1 1.3 单片机简介 ............................................................................................................... 2 1.4 单片机的发展历史 ................................................................................................... 2 1.5 单片机的应用领域及发展趋势 ............................................................................... 2 第2章 方案论证 ......................................................................................................... 5 2.1 设计要求 ................................................................................................................... 5 2.2 系统描述 ................................................................................................................... 5 2.3 设计方案 ................................................................................................................... 6 2.3.1 集成电路 ................................................................................................................ 6 2.3.2 单片机最小系统 .................................................................................................. 10 2.3.3 结论 ...................................................................................................................... 12 第3章 硬件设计 ....................................................................................................... 13 3.1 硬件结构 ................................................................................................................. 13 3.2 中心控制模块 ......................................................................................................... 13 3.3 电源模块 ................................................................................................................. 16 3.4 控制电路 ................................................................................................................. 17 3.5 复位电路 ................................................................................................................. 17 3.6 电路设计所需要的器件 ......................................................................................... 19 第4章 软件设计 ....................................................................................................... 20 4.1 音乐发声设计原理 ................................................................................................. 20 4.1.1 发声原理 .............................................................................................................. 20 4.1.2 单片机产生不同频率脉冲信号的原理 .............................................................. 20 4.1.3 键控子程序 .......................................................................................................... 23 4.1.4 播放/暂停子程序 ................................................................................................. 24 4.1.5 曲目选择子程序 .................................................................................................. 24 4.2 音乐播放程序设计 ................................................................................................. 25III目录第5章系统调试 ....................................................................................................... 295.1 软件调试 ................................................................................................................. 29 5.2 KEIL 开发系统 ....................................................................................................... 29 5.3 调试中遇到的问题及解决 ..................................................................................... 30 5.4 仿真结果 ................................................................................................................. 31 5.5 误差分析 ................................................................................................................. 32 第6章 结论 ............................................................................................................... 33 参考文献 ........................................................................................................................ 34 致谢 ................................................................................................................................ 35 附录 ................................................................................................................................ 36 附录一：完整的音乐程序 ............................................................................................ 36 附录二：原理图 ............................................................................................................ 40 附录三：仿真图 ............................................................................................................ 41 附录四：PCB 图............................................................................................................ 42IV第 1 章 引言第1章 引言1.1 选题背景单片微型计算机简称单片机， 是典型的嵌入式微控制器 （Microcontroller Unit） ， 常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机又 称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集 成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当 于一个微型的计算机（最小系统） ，和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概 括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、 应用和开发提供了便利条件。 。 INTEL 的 8080 是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是 8 位 或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8051，此后在 8051 上发展出了 MCS51 系列 单片机系统。 因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。 尽管 2000 年以后 ARM 已经发展出了 32 位的主频超过 300M 的高端单片机， 直到现在基于 8051 的单片机 还在广泛的使用。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成 有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电 子产品中都含有单片机。 汽车上一般配备 40 多片单片机，复杂的工业控制系统 上甚至可能有数百片单片机在同时工作！ 利用单片机实现音乐播放有很多优点，例如外部电路简单，控制方便等，因 而备受广大单片机爱好者的喜爱。通过音乐发生器的设计方案，掌握 C 语言的编 程方法。并熟练的运用 89C51 单片机定时器产生固定频率的方波信号，驱动喇叭 发出旋律，按下按键可以演奏预先设置的歌曲旋律，最重要的是自己还可以通过 程序设计输入自己喜欢的歌曲来演奏。1.2 设计原理乐曲中不同的音符，实质就是不同频率的声音。通过单片机产生不同的频率 的脉冲信号，经过放大电路，由蜂鸣器放出，就产生了美妙和谐的乐曲。1电子科技大学成都学院课程设计1.3 单片机简介单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理 能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断 系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多 路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计 算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、8 位 单片机，发展到现在的 32 位 300M 的高速单片机。它的最大优点是体积小，可放 在仪表内部，但储存量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展的非常迅 速，旧的单片机的定义已经不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微 控制器。由于单晶片微电脑常用于当控制器故又名 single chip microcontroller。1.4 单片机的发展历史单片机诞生于 1971 年，经历了 SCM、MCU、SoC 三大阶段，早期的 SCM 单 片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，此后在 8031 上发展出 了 MCS51 系列 MCU 系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。 随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但因为性价比不理想并 未得到很广泛的应用。90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨 大提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用，32 位单片机 迅速取代 16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 而传统的 8 位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了 数百倍。高端的 32 位 Soc 单片机主频已经超过 300MHz，性能直追 90 年代中期的 专用处理器， 而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元， 最高端的型号也只有 10 美元。 当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操 作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高 端单片机甚至可以直接使用专用的 Windows 和 Linux 操作系统。1.5 单片机的应用领域及发展趋势单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的2第 1 章 引言智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴： 一、在智能仪器仪表的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等 优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、 频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理 量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起 采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计、示波器、各种分 析仪）。 二、在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从洗衣机、电冰 箱、空调机、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 三、在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的 智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统 等。 四、在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为 在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本 上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信 呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信， 无线电对讲机等。 单片机的发展趋势现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯 片制造公司都推出了自己的单片机，从 8 位、16 位到 32 位，数不胜数，应有尽有， 有与主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片 机的应用提供了广阔的天地。 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： 一、微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器 （CPU） 随机存取数据存储 、 （RAM） 、3电子科技大学成都学院课程设计只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路 集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如 A/D 转换器、PMW（脉宽调制 电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将 LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯 片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和 功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中 SMD （表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 二、低功耗 CMOS 化 MCS-51 系列的 8031 推出时的功耗达 630mW， 而现在的单片机普遍都 100mW 左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了 CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像 80C51 就采用了 HMOS（即高密度金 属氧化物半导体工艺）和 CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS 虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而 CHMOS 则具备了高 速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所 以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。4第 2 章 方案论证第2章 方案论证2.1 设计要求具体的设计要求应该满足以下功能： 硬件方面： 1、可以通过按键进行曲目的选着； 2、可以通过按键进行曲目的播放和停止； 3、可以控制声音的音节和长短； 4、音频数据信息记录需要大量的非易失性数据存储器实时快速地记录数据。 因此需要具有掉电保护功能的大容量存储器。 软件方面： 1、系统中外的各器件的初始化工作均在主程序中完成，其次，要设计如何调 用显示子程序以及乐曲播放程序。 2、在实际的控制过程中，常要求有实时时钟，以实现定时或延时控制所以需 要此类中断服务程序。2.2 系统描述本课题主要任务是利用单片机等部件设计一个多功能音乐盒，实现音乐的播 放，以及通过按键的控制实现上叙述的功能。 本文分析基于 AT89C51 单片机的音乐播放器的硬件电路和软件设计，具体过 程包括数据处理子程序的设计，显示子程序的设计，最后针对仿真过程中遇到的 现象进行咯说明和分析。5电子科技大学成都学院课程设计2.3 设计方案2.3.1 集成电路 集成电路（integrated circuit）如图 2-1 是一种微型电子器件或部件。采用一定 的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线 互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管 壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整 体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路 中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克? 基尔比（基于硅的集成电路）和罗伯 特? 诺伊思（基于锗的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成 电路。图2-1 集成电路1、特点 集成电路或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、芯片（chip）在 电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等）小型化的方 式，并通常制造在半导体晶圆表面上。 前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜（thin-film）集成电 路。另有一种厚膜（thick-film）混成集成电路（hybrid integrated circuit）是由独立 半导体设备和被动元件，集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。 集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性 能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录 机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也 得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十6第 2 章 方案论证倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。 2、分类 按功能结构分类 集成电路，又称为 IC，按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数 字集成电路和数/模混合集成电路三大类。 模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随 时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输 入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字 信号 （指在时间上和幅度上离散取值的信号。 例如 3G 手机、 数码相机、 电脑 CPU、 数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号）。 按制作工艺分类 集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和膜集成电路。 膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。 按集成度高低分类 集成电路按集成度高低的不同可分为： SSI 小规模集成电路(Small Scale Integrated circuits) MSI 中规模集成电路(Medium Scale Integrated circuits) LSI 大规模集成电路(Large Scale Integrated circuits) VLSI 超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated circuits) ULSI 特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuits) GSI 巨大规模集成电路也被称作极大规模集成电路或超特大规模集成电路 (Giga Scale Integration)。 按导电类型不同分类 集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路，他们都是数 字集成电路。 双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有 TTL、ECL、7电子科技大学成都学院课程设计HTL、LST-TL、STTL 等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易 于制成大规模集成电路，代表集成电路有 CMOS、NMOS、PMOS 等类型。 按用途分类 集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成 电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信 用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成 电路及各种专用集成电路。 （1）电视机用集成电路包括行、场扫描集成电路、中放集成电路、伴音集成 电路、彩色解码集成电路、AV/TV 转换集成电路、开关电源集成电路、遥控集成 电路、丽音解码集成电路、画中画处理集成电路、微处理器（CPU）集成电路、 存储器集成电路等。 （2）音响用集成电路包括 AM/FM 高中频电路、立体声解码电路、音频前置 放大电路、音频运算放大集成电路、音频功率放大集成电路、环绕声处理集成电 路、电平驱动集成电路，电子音量控制集成电路、延时混响集成电路、电子开关 集成电路等。 （3）影碟机用集成电路有系统控制集成电路、视频编码集成电路、MPEG 解 码集成电路、音频信号处理集成电路、音响效果集成电路、RF 信号处理集成电路、 数字信号处理集成电路、伺服集成电路、电动机驱动集成电路等。 （4）录像机用集成电路有系统控制集成电路、伺服集成电路、驱动集成电路、 音频处理集成电路、视频处理集成电路。 按应用领域分类 集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。 按外形分类 集成电路按外形可分为圆形 （金属外壳晶体管封装型， 一般适合用于大功率） 、 扁平型（稳定性好，体积小）和双列直插型。 3、简史 1947 年：贝尔实验室肖特莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一 个里程碑；8第 2 章 方案论证1950 年：结型晶体管诞生 1950 年： R Ohl 和肖特莱发明了离子注入工艺 1951 年：场效应晶体管发明 1958 年：仙童公司 Robert Noyce 与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成 电路，开创了世界微电子学的历史； 1962 年：美国 RCA 公司研制出 MOS 场效应晶体管 1963 年：F.M.Wanlass 和 C.T.Sah 首次提出 CMOS 技术，今天，95%以上的集 成电路芯片都是基于 CMOS 工艺 1964 年：Intel 摩尔提出摩尔定律，预测晶体管集成度将会每 18 个月增加 1 倍 1966 年： 美国 RCA 公司研制出 CMOS 集成电路， 并研制出第一块门阵列 （50 门），为现如今的大规模集成电路发展奠定了坚实基础，具有里程碑意义 1971 年：Intel 推出 1kb 动态随机存储器（DRAM），标志着大规模集成电路 出现 1971 年：全球第一个微处理器 4004 由 Intel 公司推出，采用的是 MOS 工艺， 这是一个里程碑式的发明 1978 年：64kb 动态随机存储器诞生，不足 0.5 平方厘米的硅片上集成了 14 万 个晶体管，标志着超大规模集成电路（VLSI）时代的来临 1979 年：Intel 推出 5MHz 8088 微处理器，之后，IBM 基于 8088 推出全球第 一台 PC 1985 年：80386 微处理器问世，20MHz 1988 年： 16M DRAM 问世， 平方厘米大小的硅片上集成有 3500 万个晶体管， 1 标志着进入超大规模集成电路（VLSI）阶段 1989 年：1Mb DRAM 进入市场 1989 年：486 微处理器推出，25MHz，1μ m 工艺，后来 50MHz 芯片采用 0.8 μ m 工艺 1992 年：64M 位随机存储器问世9电子科技大学成都学院课程设计1997 年：300MHz 奔腾Ⅱ问世，采用 0.25μ m 工艺 1999 年：奔腾Ⅲ问世，450MHz，采用 0.25μ m 工艺，后采用 0.18μ m 工艺 2003 年：奔腾 4 E 系列推出，采用 90nm 工艺。 2005 年：intel 酷睿 2 系列上市，采用 65nm 工艺。 2007 年：基于全新 45 纳米 High-K 工艺的 intel 酷睿 2 E7/E8/E9 上市。 2009 年：intel 酷睿 i 系列全新推出，创纪录采用了领先的 32 纳米工艺，并且 下一代 22 纳米工艺正在研发。 我国集成电路发展历史 我国集成电路产业诞生于六十年代，共经历了三个发展阶段： 1965 年-1978 年： 以计算机和军工配套为目标，以开发逻辑电路为主要产 品， 初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件 1978 年-1990 年：主要引进美国二手设备，改善集成电路装备水平，在“治散 治乱”的同时，以消费类整机作为配套重点，较好地解决了彩电集成电路的国产 化 1990 年-2000 年：以 908 工程、909 工程为重点，以 CAD 为突破口，抓好科 技攻关和北方科研开发基地的建设，为信息产业服务，集成电路行业取得了新的 发展。 集成电路产业是对集成电路产业链各环节市场销售额的总体描述，它不仅仅 包含集成电路市场，也包括 IP 核市场、EDA 市场、芯片代工市场、封测市场，甚 至延伸至设备、材料市场。 集成电路产业不再依赖 CPU、存储器等单一器件发展，移动互联、三网融合、 多屏互动、智能终端带来了多重市场空间，商业模式不断创新为市场注入新活力。 目前我国集成电路产业已具备一定基础，多年来我国集成电路产业所聚集的技术 创新活力、市场拓展能力、资源整合动力以及广阔的市场潜力，为产业在未来 5 年～10 年实现快速发展、迈上新的台阶奠定了基础。 2.3.2 单片机最小系统 在设计的时候我们了解了 2 款芯片，AT89C51 和 AT89C52。下面是 2 款芯片10第 2 章 方案论证的简介: AT89C51：是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROM―Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单 片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片 机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失 存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将 多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高 效微控制器，AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多嵌入式控 制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 主要功能特性： 1) 与 MCS-51 兼容； 2) 4K 字节可编程 FLASH 存储器； 3) 全静态工作：0Hz-24MHz； 4) 128× 位内部 RAM； 8 5) 两个 16 位定时器/计数器； 6) 5 个中断源； 7) 可编程串行通道； 8) 低功耗的闲置和掉电模式； 9) 片内振荡器和时钟电路。 AT89C52：是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可 反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM）， 器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存储技术生产， 兼容标准 MCS-51 指令 系统， 片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元， AT89C52 单片机在电子行业 中有着广泛的应用。 主要功能特性： 1) 兼容 MCS51 指令系统； 2) 8kB 可反复擦写(大于 1000 次）Flash ROM；11电子科技大学成都学院课程设计3) 32 个双向 I/O 口； 4) 256x8bit 内部 RAM； 5) 3 个 16 位可编程定时/计数器中断； 6) 时钟频率 0-24MHz； 7) 2 个串行中断，可编程 UART 串行通道； 8) 2 个外部中断源，共 8 个中断源； 9) 2 个读写中断口线，3 级加密位； 10) 低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能。 2.3.3 结论 我们通过集成电路和 2 款单片机的属性和优缺点对比，我们觉得 AT89C51 单 片机芯片更加适合本次实验的中心控制芯片。12第 3 章 硬件设计第3章 硬件设计3.1 硬件结构图 3-1 是以 AT89C51 单片机为核心的音乐播放器系统硬件设计结构框图。该 系统主要是由复位电路、按键电路、时钟电路、中心模块、扬声器驱动等组成。 其工作原理为：此音乐播放器，有三个按键及控制按钮：播放/暂停、下一曲、上 一曲；通过控制按钮控制单片机，播放所要求的音乐，并通过放大电路和喇叭输 出声音。图3-1 硬件结构图3.2 中心控制模块中控采用的是 AT89C51 芯片，下面是 AT89C51 的引脚图：13电子科技大学成都学院课程设计图3-2 AT89C51 引脚图各端口作用： P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和 数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部 上拉电阻。在 flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令 字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱 动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以 作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将 输出电流（IIL）。此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入 （P1.0/T2）和时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在 flash 编程和校验时，P1 口接收低 8 位地址字节。 引脚号第二功能14第 3 章 硬件设计? ? ? ? ?P1.0 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱 动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以 作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将 输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例 如执行 MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很 强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。在 flash 编程和校验时，P2 口也接收高 8 位地址字节 和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p3 输出缓冲器能驱 动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以 作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将 输出电流（IIL）。P3 口亦作为 AT89C52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所 示。在 flash 编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。 端口引脚第二功能 ? ? ? ? ? ? ? ? P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INTO(外中断 0) P3.3 INT1(外中断 1) P3.4 TO(定时/计数器 0) P3.5 T1(定时/计数器 1) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通)15电子科技大学成都学院课程设计此外，P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST――复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平 将是单片机复位。 ALE/PROG――当访问外部程序存储器或数据存储器时， （地址锁存允许） ALE 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每 当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 FLASH 存储器编程期间，该 引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR） 区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部 程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN――程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效， 即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP――外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H-FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 Vcc 端），CPU 则执行内部程序存储器的指令。FLASH 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程 允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。3.3 电源模块对于一个电子系统来说，电源部分的设计越发重要。对于一个实际的电子系 统，要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压，输出电压和电流，还 要考虑到总的功率，电源实现的效率，电源部分对负载变化的瞬态响应能力，关 键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波，还有散热问题等等。 本次设计基于 AT89C51 功率因数测量系统中使用到咯+5V 的电源，电源设计 的原理图如下。电路中使用到的芯片是
是稳压芯片，好处是应用比较 简单，只需要接上几个电容就可以使用了。16第 3 章 硬件设计图3-3 电源电路图3.4 控制电路控制电路，键 1 与 P3.2 相连、键 2 与 P3.3 相连、键 3 与 P3.5 相连。当电键按 下时接口接低电平，实现对音乐播放器的控制。键 1 连通实现上一曲更换，键二 连通实现下一曲更换，键三连通实现开始暂停操作。3.5 复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后， 撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以 防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。 复位电路采用 RC 充电电路组成上电复位单片机电路，当系统上电时，在上电 初期，电容 C 充电，使复位脚持续高电平，当 C 充电到达一定程度复位脚电位会 慢慢变低，最后被电阻 R 完全拉低，高电平复位的时间由充电的时间决定，充电 时间又由 R 与 C 的阻值和容值之积决定。一旦单片机复位脚拉低后就一直都低电 平，只有下电后再上电才重新开始复位过程。电路图如下所示：17电子科技大学成都学院课程设计图3-4 复位电路图18第 3 章 硬件设计3.6 电路设计所需要的器件表3-1 电路设计器件表类别 电源 IC 芯片序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11型号 7805 AT89c51 LM386 30pF 10μF 0.1μF 470μF 22μF 47μF 0.047μF 100μF 12MHz 4.5KΩ 1KΩ 10KΩ 470Ω 74F378 焊接性 1N4001 发光二极 管数量 （单位） 1个 1片 1片 2个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1个 1支 1支 2支 1支 1支 1个 1块 1个 1个用途 系统电源 CPU 实时时钟日历芯片 单片机时钟震荡电路 复位电路电容晶振12 13 14 15 16电阻复位电路 限压保护 扬声器 基础电路 电源部分 检测电源喇叭 硬质板 二极管17 18 19 2019电子科技大学成都学院课程设计第4章 软件设计4.1 音乐发声设计原理4.1.1 发声原理 一首乐曲是由多个音符构成的。每个音符都对应着一个确定的频率，乐曲中 不同的音符，实质就是不同频率的声音；另外每个音符会根据乐曲的要求设定一 个确定的节拍。可以控制单片机产生不同频率不同节拍的脉冲信号，由蜂鸣器发 出就产生了美妙和谐的乐曲。 4.1.2 单片机产生不同频率脉冲信号的原理 1、要产生音频脉冲，只要算出某一音频的脉冲（1/频率），然后将此周期除 以 2，即为半周期的时间，利用定时器计时这个半周期的时间，每当计时到后就将 输出脉冲的 I/O 反相，然后重复计时此半周期的时间再对 I/O 反相，就可以在 I/O 脚上得到此频率的脉冲。 2、 利用单片机内部定时器使其工作在计数器模式 MODE1 下， 改变计数值 TH0 及 TL0 以产生不同频率的方法如下： 例如：频率为 523Hz，其周期天/523 S=1912uS，因此只要令计数器计时 956uS/1us=956，在每计数 956 次时就将 I/O 反接，就可得到中音 DO（532Hz）。 计数脉冲值与频率的关系公式如下： N=Fi/2/Fr (4-1)其中 N 表示计数值；Fi 表示内部计时一次为 1uS，故其频率为 1MHz；Fr 表 示要产生的频率。 3、其计数值的求法如下： T=65536-N=65536-Fi/2/Fr 计算举例： (4-2)20第 4 章 软件设计设 K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音 DO（261Hz）、中音 DO （523Hz）、 高音 DO（1046Hz）的计数值。 T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=0/2/Fr=/Fr 低音 DO 的 T=/262=63628。 中音 DO 的 T=/523=64580。 高音 DO 的 T=/。 4、每个音符使用 1 个字节，字节高 4 位代表音符高低，低 4 位代表音符 节 拍。假设 1/4 节拍为 1DELAY，则 1 拍应为 4DELAY，以此类推。只要求得 1/4 拍的 DELAY 时间， 其余节拍则为它的倍数， 本设计取 4/4 调值， 延时时间为 125ms, 其中节拍码与实际节拍对照表 4-1-1。表 4-1 简谱对应的频率、简谱码和计数初值表简谱 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5发音 低音 SO 低音 LA 低音 SI 中音 DO 中音 RE 中音 MI 中音 FA 中音 SO 中音 LA 中音 SI 高音 DO 高音 RE 高音 MI 高音 FA 高音 SO 不发音频率（Hz） 392 440 494 523 587 659 698 784 880 988 18 计数初值
65217简谱码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 021电子科技大学成都学院课程设计 表 4-2 节拍码与实际节拍对照表节拍码 1 2 3 4实际节拍 1/4 拍 2/4 拍 3/4 拍 1拍节拍码 5 6 8 A实际节拍 1 又 1/4 拍 1 又 1/2 拍 2拍 2 又 1/2 拍节拍码 C F实际节拍 3拍 3 又 3/4 拍建立音乐步骤： （1）先把乐谱的音符找出，然后由上表建立 T 值表的顺序。 （2） T 值表构成一个编码表， 把 构成发音符的计数值放在计数初值编码表里。 （3）简谱码（音符）为高位，节拍为（节拍数）为低 4 位，音符节拍码放在 程序的简谱编码表里。 建立编码表具体如下： 1)定时值为十六进制 4 位数,拆分为两组,如 5 对应的定时值为 FD80H,拆分 FDH 和 80H 两组.前者装入定时器的高位 TH0,后组装入定时器的低位 TL0。 2)在程序中使用定时器 T0 方式 1 来产生来产生歌谱中各音符对应频率的音频 脉冲,由 P3.7 输出,经三极管将信号放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。 3)程序中的节拍控制是通过调用延时子程序 DELAY 的次数来实现,1 拍为 500ms,即需要调用 4 次 DELAY；3/4 拍需要调用 3 次 DELAY；2/4 拍需要调用 2 次 DELAY。 4)节拍的控制码在表 TABLE 中位于音符码的后面。 5)当一个音符的发音时间到时,再查下一个音符的定时常数和延时常数。依此 进行下去,就可演奏出悦耳动听的乐曲。 程序流程图如图所示：22第 4 章 软件设计图4-1 主程序流程图如图 4-3 所示，开始播放自定义音乐程序时，指针指向乐谱第一个字节，将第 一字节拆分为高低字节，其高字节即为音符中音高对应定时器定时常数，低字节 即为音符中节拍对应的 1/4 节拍的次数， 同时启动中断定时器 0 工作在方式 1,由定 时器定时常数得到相应音高，通过延时子程序设定 1/4 节拍的时间，由节拍次数得 到节拍，再读取下一个乐谱字节，循环下去则演奏出美妙和谐的乐曲。 4.1.3 键控子程序 键控子程序主要由播放/暂停子程序、上一曲子程序、下一曲子程序组成，分 别由一个计数器中断和两个外部中断实现。23电子科技大学成都学院课程设计4.1.4 播放/暂停子程序 播放/暂停在程序利用内部中断 T0 口。将 T0 口设为计数中断并工作在方式 2 下。标识符初值赋值为 R1=00H，计数初值设为 TH0=0FFH,TL0=0FFH。当按键第 一次产生中断信号时，播放/暂停子程序改变标志符 R1，将其赋值为 01H。此时播 放器由暂停状态进入播放状态。当按键第二次产生中断信号时，播放/暂停子程序 判断 R1 是否为 02H 后，将 R1 再次赋值为 00H。此时，播放器由播放状态进入暂 停状态。 4.1.5 曲目选择子程序图4-2 曲目选择子程序流程图24第 4 章 软件设计开始程序指向乐谱第一个字节拆分字节的高低字节由高字节得音高对应定时器定时常数由低字节得到节拍对应节拍次数启动定时器 0延时节拍时间关闭定时器 0读取下一个乐谱字节NO 字节是 00H 吗？ YES 程序循环图4-3 程序播放过程4.2 音乐播放程序设计音乐程序根据上面的音调节拍编码方案用第一首歌《劳动最光荣》为例编码25电子科技大学成都学院课程设计如下： uchar code ldzgr[ ]={ 0x52,0x82,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x32,0x52,0x12,0x32,0x28, 0x52,0x84,0x52,0x62,0x62,0x54,0x52,0x81,0xA1,0x92,0x52,0x88, 0x83,0x91,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x33,0x81,0x62,0x52,0x12,0x32,0x24, 0x12,0x11,0x21,0x32,0x51,0x51,0x62,0x52,0x84,0x82,0x51,0x61,0x84,0xA4,0x92, 0x52,0x86,0x02, 0x52,0x81,0x81,0x82,0x52,0x62,0x61,0x81,0x54,0x32,0x51,0x61,0x53,0x31,0x12,0x3 2,0x24, 0x52,0x82,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x51,0x61,0x81,0xA1,0x92,0x52,0x88, 0x83,0x91,0x82,0x52,0x62,0x62,0x54,0x33,0x81,0x62,0x52,0x12,0x32,0x24, 0x12,0x11,0x21,0x32,0x52,0x82,0x52,0x68,0x52,0x61,0x61,0x84,0xA4,0x92,0x52, 0x84,0xff }; 一、键扫描函数 void scankey() {
keytmp=p1&0x01; if(keytmp= =0) keydata=0; else if(keytmp= =1) keydata=1; } 二、键延时函数 void keydelay(void) {26第 4 章 软件设计 for(i=300;i=0;i--) } 三、延时函数 void delay(unsigned char time) { unsigned char t1; unsigned char t2; for(t1=0;t1&t;t1++) { for(t2=0;t2&8000;t2++) } } 四、定时器 0 中断服务子程序 void time0_int() interrupt 1 using 0 { TR0=0; P00=~P00; TH0=BTH0; TL0=BTL0； TR0=1; } 五、赋 T0 计数初值，开始计数 void sing() {27电子科技大学成都学院课程设计{ TH0=BTH0; TLO=BTL0; TR0=1; delay(time); }28第 5 章 系统调试第5章 系统调试5.1 软件调试结构化软件的调试一般可以将重点放在分模块调试上，通调是最后一环。软 件调试可以采取离线调试和在线调试两种方式。前者不需要硬件仿真器,借助于软 件仿真器即可;后者一般需要仿真系统的支持。在本次设计中利用的是 KEIL C51 软件仿真器,其评估版本可以免费获取,只是有 2KB 代码限制。5.2 KEIL 开发系统使用 Keil 软件建立一个工程: Keil 是目前进行 51 单片机开发最常用的编译软件。关于 Keil 的使用，有很多的资料介绍，这里只介绍其整个编译过程。在 Keil 里，每一个完整的程序，都是以一个工程的形式建立的。一个工程里可以有一个 或多个*.c 文件和*.h 文件， 但只可以有一个 main()函数。 一般的做法是将包含 main() 函数的 C 文件加入到工程中，其他文件以#include 头文件的形式加到这个 C 文件 里。这样，在编译的时候，其他的文件会被自动的导入到工程里来。 打开 Keil 软件后，出现（图 5-1）所示界面。当然，如果 Keil 在上次关闭时 有打开的工程，再一次打开时它会自动加载上一次的工程文件。29电子科技大学成都学院课程设计图5-1 Keil 软件主界面5.3 调试中遇到的问题及解决1、编程时要注意，在程序开始时，要写入各定时器中断的入口地址。 2、有时会出现程序一点错误也没有，但就是不能正常运行的现象，最后我们 发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的，例如有的 RET 返回指令一定要 按正确格式书写。 3、程序中的跳转指令的运用很重要，为保险起见，都用 LJMP,我们就遇到过 跳转指令用错程序无法正常运行的现象。 4、编程过程中要注意加注释或分割线，否则，在程序过长时容易变得很乱， 不便于查找或更改。 5、开始时候没有将单片机的第 31 号引脚接到高电平，结果使 MP3 播放器的 播放性能不稳定（有时候能工作，有时候却工作不了），当接一高电平以后，播 放器能正常工作了。 6、开始没有考虑键盘的消抖，造成的按键工作紊乱，具体的现象是：按 1 次 键却被要机器认为是按了 1 次或多次，这就使播放器有时候可以正常工作，有时30第 5 章 系统调试候却不可以。给键盘程序加了消抖呼程序以后，按键就工作正常了。 7、两个定时器同时工作，存在中断时序问题，刚开始时我们把定时器 1 设定 在方式 3，计 250us，由于定时中断过于频繁，使 CPU 负载过大，导致音乐不能正 常播放，时间不能正常显示。解决办法：将定时器 1 设定在工作方式 1，16 位计 数，计 50ms，效果有很大改观。5.4 仿真结果我在 keil 软件中建立工程，连接，编译后生成了.hex 文件，在 proteus 中在单 片机中加载.hex 文件仿真中遇到了以下问题。 蜂鸣器不能正常播放音乐，在 protues 仿真中的蜂鸣器老是不能正常响，会断 断续续地播放，经过我几天的调试，我发现应该是电平驱动的问题,是由于三极管 的失真造成的。最后终于能播放音乐了。 最终仿真结果如图 5-2 所示：图5-2 仿真结果图31电子科技大学成都学院课程设计5.5 误差分析1、有时会出现程序一点错误也没有，但就是不能正常运行的现象，最后我们 发行是因为程序中有的指令书写得不规范导致的，例如有的返回指令一定要按正 确格式书写或在两行指令间最好不要留空行。 2、程序中的跳转指令的运用很重要，为保险起见，都必须要反复检查,我们就 遇到过跳转指令用错程序无法正常运行的现象。当用修改指令时，跳转范围比较 少，这时要用一个标号中转。 3、编程时要注意，在程序开始时，要写入各定时器中断的入口地址。 4、编程过程中要注意加注释或分割线，否则，在程序过长时容易变得很乱， 不便于查找或更改。 5、程序的结构要设计的合理，避免上下乱调用的现象，这样会使程序更加清 晰化。32第 6 章 结论第6章 结论原本对单片机的硬件设计，软件设计掌握的深度不够，但通过此次课程设计， 却改变了很多，首先对于硬件电路的工作原理有了进一步的学习，同样就有了进 一步的认识；其次软件方面，在程序的设计，程序的调试方面都学到了很多东西， 这是第一次编写单片机的大程序，很有成就感。 本设计按键分别是 A、B、C、D 四个功能键和 1、2、3、4 四个数字键，以及 复位键和暂停键，中间芯片为核心部件 AT89C51，扬声器控制电路由反向器和喇 叭组成。 本次设计的音乐播放器最终实现的功能为： 1. 2. 音乐播放器按照从头到尾的顺序自动循环播放预先设定的全部乐曲。 按下 C 键，选定某一乐曲，随即输入选定乐曲的序列号（1~4），音乐播 放器对选定的某一乐曲循环播放。 3. 当用户按下暂停键 E 时， 音乐播放器打断正在播放的某一乐曲， 用户再次 按下暂停键时，该乐曲继续播放。 4. 当用户按下复位键 F 时。音乐播放器终止正在播放的某一乐曲。33电子科技大学成都学院课程设计参考文献[1] 黄振杰.基于 AT89S52 的多功能音乐播放器[J].广东:电子设计工程:2009 年 2 月第 2 期 [2] 吴迅.用单片机设计音乐播放器[J].山东:电子世界,] 朱清慧等.Protues 教程―电子线路设计/制版与仿真[M].北京:清华大学出版社,] 侯玉宝,李成群.基于 Proteus 的 51 系列单片机设计与仿真[M].北京:电子工业出版社,2008 [5] 何立民.MCS-51 系列单片机应用系统设计[M].北京航空航天大学出版社,1990 [6] 李华. MCS-51 系列单片机应用接口技术[M].北京航空航天大学出版,1993 [7] 李广弟,朱月秀.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,] 张义和,王敏男等.例说 51 单片机[M].北京:人民邮电出版社,] 陈明荧.8051 单片机课程设计实训教材[M](第一版).北京:清华大学出版社,200434致谢致谢经过几个月的忙碌，本次毕业论文设计已经接近尾声。 ，由于经验的匮乏，难 免有许多考虑不到的地方，在多次的修改和研究之后才写出完成。如果没有导师 的督促和指导，以及同学和朋友的支持，想要完成这个毕业论文设计是难以想像 的。感谢同学和朋友的及时帮助和教导。 在论文的写作过程中，得到了伊学君老师的亲切关怀和耐心的指导。老师严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。从课题的选择得到毕 业论文设计最终完成，老师都始终给予我细心的指导。在此谨向伊学君老师致以 诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，也要感谢各位老师，同学和朋友们给我极大的 支持，对我的论文提出了宝贵的意见及建议。 感谢所有帮助我的老师、同学和朋友们，在此向他们表达我的感激之情。35电子科技大学成都学院课程设计附录附录一：完整的音乐程序#include &reg51.h& sbit p00=p0^0; sbit p10=p1^0; unsigned char BTH0,BTL0;
code unsigned char table[]={6,2,3, 5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1, 5,2,1, 6,2 4, 3,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,1, 6,1,1, 5,2,1, 3,2,1, 2,2,4, 2,2,3, 3,2,1, 5,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 3,2,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,2,3, 3,2,1, 2,2,1, 1,2,1, 6,1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0}; Code unsigned char TH0[]={0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,0xF9,0xF9, 0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC,0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,0xFE,0xFE , 0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF,}; code unsigned char TL0[]={0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6,0x21,0xE1, 0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F,0xEE,0x44,0x6B,0xB4,0xF4,0x2D,0x47,0x77, 0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16,}; void scankey() {
keytmp=p1&0x01; if(keytmp= =0)36附录keydata=0; else if(keytmp= =1) keydata=1; } void keydelay(void) { for(i=300;i=0;i--) { } } void delay(unsigned char time) { unsigned char t1; unsigned char t2; for(t1=0;t1&t;t1++) { for(t2=0;t2&8000;t2++) { } } } void time0_int() interrupt 1 using 0 {37电子科技大学成都学院课程设计TR0=0; P00=~P00; TH0=BTH0; TL0=BTL0； TR0=1; } void sing() { TH0=BTH0; TLO=BTL0; TR0=1; delay(time); } void main(void) { unsigned char k,i; i=0; TMOD=0x01; EA=1; ET0=1; IE=0x82; while(1) { void scankey();38附录if(keydata==0) { } else if(keydata= =1) { keydelay(); time=1; while(time) { if(table[i]= =0) { i=0; } else if(table[i]!=0) { k=table[i]+7*table[i+1]-1; BTH0=TH0[K]; BTL0=TL0[K]; time=table[i+2]; i=i+3; sing(); } } }39电子科技大学成都学院课程设计附录二：原理图40附录附录三：仿真图41电子科技大学成都学院课程设计附录四：PCB 图42
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