基于AT89S52单片机的多功能音乐播放器

2 硬件电路设计
    整个硬件电路是由中心控制、播放、选曲、显示、电子琴和彩灯等模块组成。该硬件系统框图如图1所示。

2．1 中心控制模块
    目前应用较为流行的单片机有AVR和51单片机。从系统设计的功能需求及成本考虑，51单片机性价比更高，AT89S52是拥有2个外部中断，2个16位定时器，2个可编程串行UART的单片机。中心控制模块采用AT89S52单片机已完全满足设计需要，实现整个系统控制。
2．2 播放模块
    播放模块是由8550 NPN三极管和电磁蜂鸣器组成。AT89S52输出高电平控制信号，启动8550 NPN三极管使信号放大，从而启动电磁蜂鸣器。与LM386和喇叭的组合相比较，该播放模块存在一定噪声．音响效果较差。但由于所需驱动功率较小，驱动器件要求不高，并能降低设计成本。因此，必须选用8550 NPN三极管和电磁蜂鸣器则能满足系统要求。
2．3 显示模块
    常见的基于单片机设计的音乐播放器基本不能显示歌曲。该音乐播放系统设计上增加液晶显示器，可为使用者提供曲目信息。由于LED数码管只能显示数字而无法显示其他中英文字符，并对成本及功能考虑，因此从设计的成本及功能的角度考虑，采用LCD一1602显示模块，它可以显示每首曲目的英文名字。LCD一1602驱动电路简单，可以由单片机直接输出命令驱动，其电路图如图2所示。

2．4 电子琴模块
    电子琴设有8个按键，其中7个作为音符输入，另外1个作为模式转换按键，实现用户自弹作曲。7个按键分别代表7个音符，包括中音段的全部音符。通过软硬件设计，模式转换按键触发外部中断，中断使程序跳转，实现模式转换，启动电子琴。然后通过查询电子琴所按下的按键，读取电子琴输入状态，跳转到对应的程序人口，实现自编歌曲。当需要取消电子琴编曲功能时，再次按下模式转换按键引起外部中断．即可退出电子琴功能而返回到原来音乐播放处。

3 软件程序设计
    系统初始化后，进入默认播放功能。开始从第一首曲目开始循环播放。如果启动中断，判断是否为模式切换。如果是，则进入自编曲电子琴功能，实现自弹自编。如果不是，则继续循环播放内设音乐。播放过程中如果出现跳选曲目．则进入相应的曲目程序．程序设计流程如图3所示。

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    通过Time0的溢出中断实现单频产生。Time0的溢出中断发生后输出引脚的电压反向，然后定时器重新装入初值。所以编程时要确定Time0的工作模式和计数初值。这里采用工作模式1，定时器的初值设定通过软件重复实现。而且定时器的初值则依据各音频频率设置。例如：中音Do音频是523Hz，其周期T=l／523=1 912μs，其半周期为1912／2=956μs。本设计的计时时钟周期是lμs，因此设置TimeO的计数器每计956次则中断一次，从而实现Do的音频，然后通过中断触发实现引脚电压的循环取反得到相应音频输出。图4为液晶显示的编程流程框图。

    自编音乐和自动播放2个模式转换的程序设计，代码如下：

4 仿真与结果
    采用绘制电路图软件PROTEUS和用于编写程序的KeilCμVision2实现系统设计的仿真。图5为PROTEUS仿真环境下的硬件电路图。在KeilC μVision2中创建一个新项目，然后在PROTEUS中为该项目加入Keil C源程序。调试后，结果和设计目标完全吻合。上电后液晶显示器显示“Wel-come!”，接着显示第一首歌曲名字，连续播放直到手动选择。同时4盏彩灯随着音乐节奏闪动。按下模式转换按钮，可以弹奏用户喜欢的音符和乐曲。

5  结语
    该设计实现了多功能音乐播放器预期的基本功能和指标。采用单片机最小系统和汇编语言，扩展一般音乐播放器的功能，实现了自弹自唱和自动播放两种模式的转换，并且能显示音乐的节拍跳动和歌曲英文名字。