【课程设计】基于AVR单片机的音乐盒播放器设计.docxVIP

课程设计报告( 2012 -- 2013年度第一学期) 名 称： 单片机与嵌入式系统 题 目：基于AVR单片机的音乐盒播放器 学 号： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 日期：2012年12月28日摘 要利用单片机演奏音乐大概是单片机爱好者感兴趣的问题之一。利用单片机控制音乐播放也多不胜举.音乐芯片也相当之多,而利用单片机存储音乐,控制播放最为广泛。它有功能多﹑价格优﹑外围电路简单的特点,备受音乐爱好者及音乐芯片制造商的青睐。本题设计的系统以ATmega16单片机为核心，本文应用单片机和音乐发声的相关知识设计了一个简单的音乐播放器。所谓音乐播放器，由单片机进行信息处理，再经过信号放大，由耳机或扬声器（喇叭）放出乐曲声。我们知道，振动产生声音，振动频率不同，所发出的声音也就不同，有规律的振动发出的声音叫“乐音”，音乐由音频和节拍构成，音频即发声的频率，节拍即延时的长短，因此利用单片机的定时器/计数器产生一定频率的方波，本文比较详细地介绍了音乐播放器的原理、设计思路、硬件的选择及相关作用、软件的实现方法及详细的程序清单、还包括进行了软、硬件调试和测试，耳熟能详的歌曲的依次、轮回播放。关键词：单片机，中断，频率，键盘，音乐播放器目 录1系统方案11.1控制器系统模块11.2扬声器模块21.3数码管模块21.4按键模块32系统原理分析42.1 单片机发声原理43硬件设计43.1单片机硬件资源的设计43.2功能模块硬件设计54软件设计54.1数码管的设计54.2 键盘的设计64.3 音乐播放75设计体会8附录1：电路原理图9附录2：源程序101系统方案本系统主要利用单片机的定时器/计数器产生一定频率的方波，利用延时来实现方波的延时，从而实现“1～7”的频率的高、中、低音的发音，而后把每首歌曲编码编程并结合单片机硬件再通过外接的扬声器来实现歌曲的播放。再利用4*4键盘与单片机相连接，通过对4*4键盘的捕捉，实现换曲、播放、暂停等功能。另外，我们又外加一个电机模块，驱动一个小女孩在为音乐盒上舞动，实现了音乐盒的美观性。 4*4键盘数码管显示AVR单片机音乐播放电路图1 系统总体设计图本系统主要由按键模块、扬声器模块、数码管模块、控制器模块组成，下面分别论证这几个模块。控制器系统模块方案一：采用51系列8位单片机，这种处理器处理速度相对缓慢，功能简单，外围电路电路比较复杂。方案二：采用196系列16位单片机，这种处理器处理速度较快，但由于内部外设模块不够丰富，需要接一定的外围电路，实现较为复杂。方案三：ATMEGA16作为CPU来控制，性价比较高，我们平时运用得多也较为熟悉。而且ATMEGA16能够产生我们所需要的控制信号，能连接键盘。硬件结构适合C语言编程，功能齐全，不容易解密。抗干扰能力强。本实践活动用其即可很好的实现。综合以上本题要求和以上三种方案的分析，最终选择方案三。图2 ATMEGA16最小系统扬声器模块采用音频功率放大器LM386来进行对音频的放大。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。通过扬声器即可实现对音乐盒音乐的播放。图3 扬声器模块数码管模块数码管由8个发光二极管构成。其按按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。考虑系统的实际要求及易操作性，我们采用的是共阴极八段数码管，来实现对歌曲的播放曲目第几首的显示。图4 8段数码管原理按键模块通过单片机相应程序控制，实现对4乘4键盘信息的采集。图5 4乘4按键模块2系统原理分析2.1 单片机发声原理我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单处机某个口线的“高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调。音符的节拍我们可以用定时器来控制，送入不同的初值，就可以产生不同的定时时间。但是，由于定时器的最大定时时间有限，因此不可能直接用改变的时间初值来实现不同节拍。我们可以设置一个中断计数器，通过判别中断计数器的值来控制