基于51单片机的电子播放器开发与研究

贵州工程应用技术学院 虎恩景 王建卫

引言

近些年来，作为电子技术中的重要组成部分之一，单片机的应用也越来越深入，并引发了工商领域、家电、电子等行业的革新，促进了工业自动化技术、数据集成与采集系统、智能化技术的飞速发展，极大地提升了电子电路等的开发效率。51单片机能够支持多种类型的音乐文件，可以对音乐文件进行解码，对存储设备上的曲目及文件加以识别，本文以51单片机为核心，设计了一种电子音乐播放器。

一、51单片机生成音乐的原理

对于51单片机而言，其能够生成音乐的原理如下：就51单片机系统来看，其内具有相应的定冲中断程序，该程序能够确保51单片机在某一延时时间段中完成不同区间频率的改变。不同区间的频率，由于具有信号的收集与放大功能，并生成相应的方波信号，该信号数据可以传输到具有外接功能的蜂鸣端，由此实现了不同声音的生成。对于相应的具有连续性的方波信号而言，可以产生连续的、悦耳的声音，生成音乐。结合51单片机生成音乐的原理，对电子音乐播放器的软硬件功能进行了设计和开发。

二、以51单片机为核心的电子播放器设计

结合已有文献资料及研究结果，本文以51单片机为核心，开发了一种自动化电子播放器，并借助于仿真对所设计播放器的应用性能进行了验证。借助于单片机的信号收集与放大功能，对定时器所发出的不同区间的频率方波信号进行接收，经过放大之后，借以蜂鸣器端将信号转换为不同的音调，再借助于单片机的程序对音调不同时长进行选择，连续形成了相应的音乐。在单片机软件设计中，借助于Kiel等软件进行软件程序的开发，并就硬件电路进行了设计。以软件开发为基础，进一步添加了相应的中断系统，对音调时长等进行了调整，打造出连续、完整的乐曲。设计的系统结构主要包括如下几个部分，即单片机，电源、声路、按钮电路、时钟、复位以及晶振等电路，如图1所示：

图1 系统结构图

（一）电子播放器软件设计与开发

本文所设计的电子播放器软件流程，能够直接在TD-III学习机上实现，就其他种类的学习机而言，所需调整的仅仅是地址等。例如，程序所演奏的是C调乐曲，每分钟94拍，此时可以寻找相对应的歌曲，根据已经给定常数，对音乐进行翻译，生成相应的代码录入系统之中，无需改变系统的程序。

为了生成相应的音乐，需要结合不同乐曲的音调、节奏等情况，以及相应的搭配频率，组成不同的乐曲，对于频率不同的组合而言，所生成的乐曲差异甚大。51单片机利用系统定时计数器，对不同区间的方波信号频率进行了接收，在确保差异化音阶所对应频率正确的情况下，获取最终的乐曲。先借助于系统内部所提供的定时器功能，将系统计数器设置为T1运行模式，此时，利用TH1、TLl进行数值统计，并生成相应的连续音阶。例如，对于P1.0引脚而言，若需采用音频脉冲信号，此时必须对某音频半周期时间进行计算，则计时中断后引脚将会循环实现反相，当再次进行计时时，会再次进行反相，这样就得到该引脚的频次脉冲信号。以中音DO为例，在频次523Hz时，获取其半周期956μs，则引脚反相最终可得该音。

（二）电子播放器硬件设计与开发

本文主要利用的是AT89C51单片机，其供电为4V到6V，此时可以借助于三个干电池即可实现电源部分的要求。对于功放芯片，采用的是LM386芯片，扬声设备采用的是一般的喇叭，这样采用蜂鸣器时音低，在整个硬件电路中，设置1个电源开关即可，采用的是拨动式开关，并安设了十二个按键，分别用于曲目的选择和播放、确认功能。

对于硬件设计，重点在于音频信号的放大，因此，如何开发该电路是一个关键。由于该单片机缺乏多重振幅的谐振频次，因而难以有效地打造有如专业器乐的多重音色与绝佳效果，为此，就51单片机来看，每首乐曲均源来自于一个个单一的音符频率。在运用51单片机进行音频信号放大系统电路的设计过程中，必须做好音调、音符及节奏变化等处理工作，以便更好地对不同的乐曲进行区别。对于硬件设计，音频信号放大环节属于整个硬件开发的关键之处，借助于AT89C51单片机的I/O接口，可以生成相应频次的脉冲信号，这样以LM386为基础的功放电路将自动对扬声设备进行驱动，继而产生不同的音调和节奏，生成不同的音乐。

三、结束语

总之，51单片机能够支持各种音乐格式，因而在电子播放器开发中的应用十分广泛。结合软、硬件设计，开发了一种基于51单片机的电子播放器，结合单片机发音原理，对电子播放器子程序进行了设计，并利用单片机实现了音乐播放。开发电子音乐播放器不仅实现了曲目选择与播放，还具有较强的可读与应用性，能用于多种音乐格式与曲目的制作与播放，具有较强应用价值。

[1]孙珊珊,李欣.基于STC89CS:单片机的智能报警系统的设计与实现[J].绥化学院学报,2014,21(05):154-156.

[2]]何谐,唐大全,张淑廷,等.一种基于51单片机的音乐播放器设计[J].计算机应用技术与嵌入式技术,2014,11(23):302-303.