通信工程系电子线路实现训练报告-单片机音乐播放器设计报告.doc

目录
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显示电路 1
时钟电路 1
1
1
3
6
6
电路设计 7
单片机时钟电路 7
. 复位电路 8
8
. USB程序下载电路 9
. 蜂鸣器驱动电路 10
. 显示电路 11
矩阵电路 11
12
14
14
附录 15
附录1系统总电路 15
附录2源代码 16

显示电路
:采用LED数码管来显示(电路简单,成本低);
:采用LCD液晶显示器来显示(电路简单,成本高);
方案3:采用TFT真彩液晶显示(电路复杂,成本高,但显示的分辨率高);
综上所述,选择方案一进行设计。
时钟电路
:选择DS1302实时时钟芯片来实现音乐播放器(时间准确,但要增加额外开销);
:选择单片机的软件实时来实现音乐播放器(灵活性高,时间不准确);
:选择单片机内部可编程定时器来实现音乐播放器(在不增加额外的开销前提下,时间可以做到准确)。
综上所述,选择方案三进行设计。

单片机发音原理:单片机演奏音乐基本是单音频率,它不包含相应幅度的谐波频率,也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音,但一定要弄清楚两个概念即可,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。下面,就此两点,阐述说明:

在音乐中所谓“音调”,其实就是我们常说的“音高”。在音乐中常把中央C上方的A音定为标准音高,其频率f=440Hz,其余与其比较。f1和f2为两个音符,当这两个音符的频率相差一倍时,也即f2=2×f1时,则称f2比f1高一个倍频程。在音乐中1与,2与……,正好相差一个倍频程,在音乐学中称它相差一个八度音。在一个八度音内,有12个半音。以1—i八音区为例,12个半音是:1—#1、#1—2、2—#2、#2—3、3—4、4—#4,#4—5、5一#5、#5—6、6—#6、#6—7、7—i 。这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。如果我们只要知道了这十二个音符的音高,也就是其基本音调的频率,我们就可根据倍频程的关系得到其他音符基本音调的频率。
确定一个频率所对应的定时器的定时初值的方法:
以标准音高A为例:标准音高A的频率f = 440 Hz,其对应的周期为: T = 1/ f = 1/440 =2272μs因此,需要在单片机I/O端口输出周期为T =2272μs的方波脉冲,如下图所示。
图1 方波脉冲
由上图可知,单片机上对应喇叭的I/O口来回取反的时间应为: t = T/2 = 2272/2 = 1136μs此处分两种方式叙述,请比较选用,其实结果相同:Ⅰ.这个时间t也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。一般情况下,单片机奏乐时,其定时器为工作方式1,它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。设振荡器频率为f0,则定时器的予置初值由下式来确定: t = 12 ×(TALL – THL)/ f0式中,TALL = 216 = 65536,THL为定时器待确定的计数初值。因此定时器的高低计数器的初值为: TH = THL / 256 = ( TALL – t× f0/12) / 256 TL = THL % 256 = ( TALL – t× f0/12) %256将t=1136μs代入上面两式(注意:计算时应将时间和频率的单位换算一致),即可求出标准音高A在单片机晶振频率f0=12Mhz,定时器在工作方式1下的定时器高低计数器的预置初值为: TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBH TL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H根据上面的求解方法,我们就可求出其他音调相应的计数器的予置初值。Ⅱ.假设单片机晶振频率f0=12Mhz,定时器在工作方式1计数脉冲值与频率的关系为:
N=FI ÷2÷FR
其中 N——计数值; FI——内部计时一次为1us,故其频率为1MHz; FR——要产生的频率。其计数值的求法为: T=65536-N=65536-FI ÷2÷FR 则标准音高A(频率f = 440 Hz)的计数值为: T=65536-N=65536-FI ÷2÷FR=65536-1000000÷2÷ FR =65536-500000/440=65536-1136=64400=0FB90H下