茶馆音乐播放器的设计

丁磊

摘要：基于AT89S51单片机的多功能音乐播放器的设计是高职院校“单片机原理及应用”课程教学中可以选用的很好教学案例之一，本文给出了该教学案例的具体设计思路与实现的方法。

关键词：AT89S51单片机；多功能；音乐播放器

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）23-0169-02

1 任务设计要求及方案确定

1.1 设计要求

音乐播放器是现在非常流行的电子产品。本文所要设计的多功能音乐播放器，要求如下：

1）可以播放多首歌曲；

2）可以通过按键选择需要播放的歌曲；

3）选择需要播放的歌曲时，歌曲名称要在LCD屏幕上显示；

4）播放的歌曲声音要清晰。

1.2 方案确定

由设计要求可知，总体设计中，包括主控单片机，LCD显示器模块以及歌曲选择按钮模块。多功能音乐播放器设计如图1所示。

2 具体实现过程

2.1 硬件电路设计

本设计中的硬件电路设计关键的控制器件是LCD显示器、扬声器以及按键。多功能音乐播放器硬件电路，如下图2所示。

本设计中控制电路在精度上要求不高，所以我们选用带4K字节FLASH存储器的AT89S51单片机就可以满足设计要求。

本设计中我们通过AT89S51单片机的P2.7引脚端口来传送出各种频率的信号源，再通过放大之后传送至喇叭处，P2.7引脚端口发送出的频率控制喇叭发出声音。

LCD是使用12864LCD显示器，显示数据通过单片机的P0引脚来传送。

本设计可实现10首歌曲的播放，因此，按键应有10个。由于涉及的电路元件及I/O引脚都比较少，因此，这里采用10个I/O引脚分别连接一个按键的方式来实现设计要求。本设计中，P1口的P1.0-P1.7以及P2.0、P2.1引脚分别连接按键K1-K10。按键未与I/O引脚连接的一端是与地相连的，因此，当有按键动作时，低电平就会送入I/O引脚中。

扬声器只有两根连接线，一端连接系统正电源，另一端与单片机的P2.7相连。当P2.7输出低电平时，扬声器将导通；当P2.7输出高电平时，扬声器将关闭。如此反复，就可以产生一定频率的歌曲了。

2.2 软件编程及调试

本设计中主要是必须处理好音乐歌曲码以及LCD显示器的字符显示码。程序流程图如图3所示。

音符的产生过程：

1）要让单片机发出声音频率的脉冲信号，就必须要计算得出这一声音频率的时间周期。然后我们利用AT89S51单片机内部的定时/计数器对这一声音频率的半周期进行计时，每当这个半周期计时完成后就将输出脉冲的I/O反相，接下来我们重复此操作，就能够在I/O引脚上得到此声音频率的脉冲。

2）我们利用AT89S51单片机内部定时/计数器，使其在计数器工作方式0下，通过定时/计数器计数初值THO、TLO的改变，用以产生不同的声音频率的方法。

3）其计数值的计算方法如下：

编写音乐代码过程：

根据简谱，依次找出每个音符代码及节拍码，按照把音符码放在高4位节拍码放在低4位的方法组合成一个字节，并建立一个表格按顺序存放，则通过顺序查表的方式，就能获得音符及节拍的信息。

歌曲方面应先找到歌曲的简谱，然后对照每个音符的频率值计算出初值，再在程序中列出节拍和音调值。这样程序运行时只需检查这些值即可实现歌曲要求的声音播放。

LCD显示的字符码方面，本设计中要求在音乐播放的同时，在LCD上显示歌曲的名称。歌曲名都是汉字，可以通过LCD自带的汉字字符码转化程序，获取歌曲名称对应的字符码，然后再将LCD字符显示的相关程序作为子程序添加到源程序中，供主程序调用即可完成这部分的设计。

主程序主要先进行LCD显示器的初始化，然后检测是否有按键的动作，若有动作，则播放相应按键对应的歌曲，并将对应的歌曲名显示于LCD上。播放歌曲过程中，若有新的按键动作，则停止播放，转而播放新按键对应的歌曲，并将新的歌曲名称显示于LCD上。当播放遇到结束音符时，播放停止，程序等待下一次的按键动作。