基于单片机视角下音乐播放器的研究

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［摘要］随着科技的发展，音乐播放功能随处都会用到，如，在开发儿童智力的玩具中，等等。目前单片机以其体积小、价格低、编程灵活等特点在这一领域独领。

［关键词］单片机 音乐播放器 键控电路

［中图分类号］TN912 ［文献标识码］A ［文章编号］1009-5349（2012）11－0069－01

单片机的应用围绕我们生活的各个领域，从导弹的导航装置、飞机汽车上各种仪表的控制、计算机网络通讯与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理、全自动洗衣机的控制及各种程控玩具。在音乐播放方面，利用单片机存储音乐，控制播放进程受到广泛欢迎。

一、系统硬件设计

（一）总体设计方案

本系统以AT89C51单片机为控制核心，以按键开关作为控制元件，以扬声器为执行部件，再利用晶振电路构成音乐播放器系统。利用AT89C51产生乐曲音符，再把乐普翻译成绩算计音乐语言，由单片机进行信息处理，在经过信号放大，由喇叭放出乐曲声。由于音符和节拍是由计算机产生的，所以发音音符和节拍准确。

（二）单元设计电路

1.单片机简介。AT89C51单片机内部有4KB的片内ROM 和128B的片内RAM，由于51系列单片机是低电压，高性能CMOS的8位单片机，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机AT89C51提供了高性价比的解决方案[1]，内含4k bytes的可反复擦鞋的制度程序存储器（PEROM）和128bytes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。

2.晶振电路。晶振电路由两个30pF的电容和一个12Mhz的晶体振荡器组成。节点1与单片机的XTAL2（18引脚）相连接。节点2与单片机的XTAL1（19引脚）相连接。

3.显示电路。显示电路是一个4位共阴极LED数码管。单片机的P1.0-P1.7分别与数码管的A、B、C、D、E、F、G、DP相连接。单片机的P2.0与数码管片选段4相连接。

4.复位电路。由于音乐播放器复位需要由手动按钮来实现的，手动复位要人为在复位输入端RST上加入高电平（5V），通常采用在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。人为的动作使按钮保持接通达数十毫秒，既能够满足复位的时间要求，又能满足音乐播放器的外观设计。

5.键控电路。有三个按键：播放/暂停、下一曲、上一曲；4位LED灯显示器，用来显示所选曲目，该显示器在音乐播放中关闭，一曲演奏结束时，或选曲时才显示曲目信息。

6.发声电路。音乐播放电路主要功能就是发声，就需要从单片机T0/3.5口的定时器送出脉冲调制方波信号，经三极管NPN放大后传输至蜂鸣器输出发出乐曲声。[2]同时，需要加限流电阻防止电流过大烧坏三极管及蜂鸣器。通过三极管可以控制流过蜂鸣器的电流达到我们想要的功率。

7.电源电路。电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，220V电源整流滤波后送入LM7805稳压，在输出端接一个470U和0.1U电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。

二、系统软件设计

（一）总体流程

主程序实现对单片机进行初始化后，进入曲目识别子程序，进行歌曲曲目判断。确定歌曲曲目后，数码管再进行显示。然后，子程序对是否播放进行循环判断，得到播放中断的指令后再进行播放。

执行播放后，关闭数码管显示并调用查表子程序进行播放音乐。在播放音乐的过程中，查表子程序循环判断音乐是否结束。当音乐结束时，程序跳转回曲目识别子程序。

（二）音乐产生原理

音调表示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个音符唱多长时间，单片机演奏音乐基本是单音频率，它不包括相应幅度的谐波频率，因此产生音频脉冲，必须算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。[3]

三、总结

音乐播放器很好地实现了播放/暂停、上一曲、下一曲的功能，同时满足了数码管显示的特殊要求，效果良好，达到预期目标，能很好听出乐曲的曲名。

【参考文献】

[1]黄振杰，卢小冰.基于AT89S52单片机的多功能音乐播放器[J].电子设计工程，2009（2）.

[2]李军.便携式MP3播放器的方案分析及其技术研究[J].电声技术，2004（7）

[3]李泉溪.单片机原理与实例仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.