任务书及开题报告基于单片机的音乐播放器设计.doc

附表二 毕业设计（论文）课题任务书系：电气与信息工程系 专业：自动化 指导教师 学生姓名 课题名称基于单片机的音乐播放器设计内容及任务课题是“基于单片机的音乐播放器设计”，以单片机AT89C51作为硬件核心控制部件、结合三极管作为放大器、数码管构成典型的显示电路，按键作为输入部分以及其他外围设备组成的音乐播放系统。根据音乐演奏控制器所要实现的显示与选曲及音乐产生功能原理，系统包括演奏扬声器、选曲、播放和显示几部分。 拟达到的要求或技术指标1、单片机乐曲播放控制器能够播放普通曲调2、设置按钮使所设计的程序能在五首歌曲之间进行选曲，其中AGAIN按键具有开启播放曲子和重复播放当前曲子的功能，FORM按键具有播放前一曲的工能，NEXT按键具有播放后一曲的功能，RES键复位的功能。3、通过显示器使其显示歌曲序号。4、八个发光二极管，能随歌曲频率闪烁。未播放时八个发光二级管产生流水灯，播放音乐的时能随着曲调随机闪烁。进度安排起止日期工作内容备注2011.3.12011.3.15收集资料、熟悉毕业设计（论文）课题2011.3.162011.3.25总体方案的选择和论证2011.3.262011.4.10硬件系统设计及电路制作2011.4.112011.4.25软件编程2011.4.262011.5.10系统调试2011.5.112011.5.20编写毕业设计（论文）说明书2011.5.202011.6.3进行总结、准备答辩主要参考资料1 曹巧媛，单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社，1997.7；2赵秀珍，单永磊，单片微型计算机原理及其应用M.北京：中国水利水电出版社，2001.8；3张洪润，兰清华，单片机应用技术教程M.北京：清华大学出版社，1997.11； 4李华，MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1993.8；5马忠梅，单片机的C语言Windows环境编程宝典M. 北京：北京航空航天大学出版社，2003.6；6李广第, 单片机基础M北京：北京航空航天大学出版社，2007.6教研室意见签名：年 月 日院(系)主管领导意见签名：年 月 日附表五 毕业设计(论文)开题报告 题目基于单片机的音乐播放器设计学生姓名 班级学号410070137专业自动化1、课题任务的学习与理解设计的课题是“基于单片机的音乐播放器设计”，它是以单片机AT89C51作为硬件核心控制部件，结合三极管作为放大器，数码管构成典型的显示电路，按键作为输入部分以及其他外围设备组成的音乐播放系统。根据音乐演奏控制器所要实现的显示与选曲及音乐产生功能原理，系统包括演奏扬声器、选曲、播放和显示几部分。其中，AGAIN按键具有开启播放曲子和重复播放当前曲子的功能，FORM按键具有播放前一曲的工能，NEXT按键具有播放后一曲的功能，RES键具有播放前一曲的功能。未播放时发光二级管产生流水灯，播放音乐的时能随着曲调闪烁。所设计音乐播放器可以播放多首音乐，曲目选择可以由键盘控制，并通过显示器使其显示歌曲序号。设计的音乐演奏控制器是通过控制单片机内部的定时器来产生不同频率的方波，驱动喇叭发出不同音节的声音，再利用延迟来控制发音时间的长短，即控制音调中的节拍。同时设置按钮使所设计的程序能在五首歌曲之间进行选曲，设计显示器使其显示歌曲序号。2、课题调研综述单片机具有体积小、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）。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的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，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。单片机的重要硬件资源之一，利用定时器可以产生各种固定频率的方波信号，也可以产生包括“Do“、“Re“、“Me“-等音阶在内的各种频率声音。在此设计中我采用12MHz的晶振，产生的频率信号即音乐信号由P37口输出，信号经过放大后由喇叭发出声音。 乐曲中，每一音符对应着确定的频率，我们可以参照给出的各音符频率及其相应的时间常数来编写程序，根据表中所提供的常数，将其16进制代码送入芯片里，可以奏出音符。音符的节拍我们可以用定时器T0来控制，送入不同的初值，就可以产生不同的定时时间。便如某歌曲的节奏为每分钟94拍，即一拍为0.64秒。其它节拍与时间的对应关系也可以从两者关系表中得到。 定时器T0工作在定时方式1，改变TH0及TL0，产生不同的音频频率。要编写的乐谱按要求以音符字节数据表的形式存放在程序中，改变乐曲就是通过改变该数据表的内容来实现的。主程序的任务是按顺序读取数据表中的字节，根据情况调用音级子程序和音长子程序，启动定时器T0进行工作。 声音的频谱范围通常约为几十到几千赫兹，通过程序控制单片机的IO口可输出不同频率的矩形波。当该矩形波的频率位于声音频谱范围内时，在单片机的IO口接上喇叭就能发出声音。然后利用延时程序控制矩形波的高、低电平持续时间，即改变矩形波的频率，即可产生不同的音调，从而发出不同的声音，再让矩形波输出的长短对应节拍，就可以实现单片机对音乐的演奏。    单片机奏乐只需弄清楚两个概念，也就是“音调”和“节拍”。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的时间。    由于各个音调对应的频率是已知的，因此，播放音乐时，应对乐曲中出现的音调进行编码，并找出单片机播放这些音调所对应的定时初值。表1所列是音调编码与定时器的初值表，其中频率是已知的，编码可以自己设置，而定时初值便可得来。    对节拍的控制可通过延时程序来实现。表2所列是节拍编码表。若以1拍的时长为400ms为例，12拍的时长为200ms，14拍的时长为100ms。首先，这样，确定一个基本时长的延时程序，比如以100ms为基本延时时间，那么，14拍可以调用一次延时程序，12拍需调用二次延时程序，1拍需调用四次延时程序，依次类推。    音调和节拍都进行过编码后，那么，一首乐曲就可以用若干个8位的简码表示。这样，任意一首乐曲的简码都可以通过乐谱提取软件获得，而得到简码后，就可以编程了。表1 音调编码与定时器初值表音调频率（Hz）编码定时器初值低5392164260低6440264400低7494364524中1523464580中2587564684中3659664777中4698764820中5784864898中6880964968中7988A65030高11046B65058高21175C65110高31318D65157高41397E65178高51568F65217不发音0表2节拍编码表节拍1/42/43/411又1/41又1/222又1/233又3/4编码1234568ACF3、执行方案本播放器可实现循环播放、上一曲、下一曲、复位等功能。为了体现乐曲播放过程中的动态效果，在P1口增加了8只LED，作随机闪烁以指示旋律的节奏。硬件设计 电路以AT89C2051为主控制器， AGAIN按键具有开启播放曲子和重复播放当前曲子的功能，FORM按键具有播放前一曲的工能，NEXT按键具有播放后一曲的功能，RES键具有播放前一曲的功能。晶振采用12MHz，音乐信号由P37口输出，经三极管9012放大后推动喇叭发声软件设计 程序中根音选取的是C调三个8度内的音符，共21个音。每个音符对应频率由定时器T0产生(音符频率及对应计数初值见附表)。为了程序调用方便，每个音符都对应一个编码，占用一个字节。在程序中以查表的方式加载计数初值。当值为00H时表示空拍，与节拍码配合完成节拍发音。节拍码也占一个字节，其总时间长度等于基本时间乘以节拍码的值。节拍码值为01H时，表示当前乐曲结束，为00H时，表示全部乐曲结束。为了编码简单，一般节拍码高半字节表示整拍，低半字节表示分数，只要基本延时设定恰当即可，为了及时响应键盘操作，键扫描指令安排在基本延时时间子程序中。按键每按下一次，乐曲数目计数器R5加"1"或减"1"，然后根据R5的内容转向不同的乐曲。 程序包含5首乐曲。若要增加更多的乐曲，在存储空间许可的情况下(可直接换用4k的AT89C4051)，只要照所附的编码表将简谱转化为相应的代码附着在乐曲数据表中即可。 优缺点：功能有特色，本播放器可实现循环播放、上一曲、下一曲、复位等功能，但是P1口增加了8只LED，作随机闪烁以指示旋律的节奏，使得电路稍微复杂了一些，而且是用三级管9012来充当放大器和滤波，效果不好。进度安排起止日期进度计划2011.3.12011.3.15收集资料、熟悉毕业设计（论文）课题2011.3.162011.3.25总体方案的选择和论证2011.3.262011.4.10硬件系统设计及电路制作2011.4.112011.4.25软件编程2011.4.262011.5.10系统调试2011.5.112011.5.20编写毕业设计（论文）说明书2011.5.202011.6.3进行总结、准备答辩主要参考资料1 曹巧媛，单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社，1997.7；2赵秀珍，单永磊，单片微型计算机原理及其应用M.北京：中国水利水电出版社，2001.8；3张洪润，兰清华，单片机应用技术教程M.北京：清华大学出版社，1997.11； 4李华，MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1993.8；5马忠梅，单片机的C语言Windows环境编程宝典M. 北京：北京航空航天大学出版社，2003.6；6李广第, 单片机基础M北京：北京航空航天大学出版社，2007.6指导教师批阅意见 指导教师(签名)： 年 月 日注：可另附A4纸