基于单片机的音乐播放器的仿真与制作

第１２卷第１２期　２０１０年１２月　罐筛雾学　Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．１２　Ｄｅｃ．２Ｏ１０　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１５６３－４７９５．２０１０．１２．０１６　基于单片机的音乐播放器的仿真与制作　远飞　（无锡商业职业技术学院，江苏　无锡２１４１５３）　摘　要：为了解决专用音乐播放芯片只能一次性烧录、播放内容不可变的缺点，文中给出了　采用单片机来设计音乐播放器，同时通过Ｐｒ０ｔｅｕｓ软件对基ｆｆ－ＡＴ８９Ｓ５２单片机的音乐播放器进　行仿真的实现方法。利用该方法设计的播放器的播放内容和歌曲数量可以随时修改。　关键词：单片机；音乐播放器；Ｐｒｏｔｅｕｓ　０　引言　播放音乐。　事实上，按照图１所示原理图来焊接电路，　播放音乐最简单的方法就是采用专用音乐芯　其结果可能没有任何效果。而图２所示才是单片　片，该方法的缺点是音乐芯片只能一次性烧录，　机音乐播放器的实际制作电路。与图１相比，实　播放的内容不可变。而采用单片机播放音乐则能　际电路多了两个部分：一是单片机左边最小系统　克服这一缺点，其播放的内容以及歌曲的数量都　所需的电路部分，而仿真软件中则将这些省略　可以随时修改。同时，使用软件Ｐｒｏｔｅｕｓ在产品开　了：另一个是单片机右边多了一个三极管。之所　发的初期对设计进行仿真无疑是一种提高效率和　以要加这个三极管．主要是为了放大蜂鸣器的驱　降低成本的好办法，但是仿真毕竟有一定的局限　动电流．而仿真软件里面所有的元件都是理想元　性，要实践起来可能会碰到一些问题。为此，本　件．所以．仿真能实现的效果，实际做出来往往　文通过Ｐｒｏｔｅｕｓ软件对用ＡＴ８９Ｓ５２单片机播放音乐　没有效果。因此，要想在实际中实现满意的效果　进行了仿真，指出了实际制作过程中需要注意的　Ｕ１　地方　１硬件电路设计　１．１仿真软件Ｐｒｏｔｅｕｓ简介　Ｐｒｏｔｅｕｓ的ＩＳＩＳ是一款Ｌａｂｃｅｎｔｅｒ出品的电路分　析实物仿真系统，可仿真各种电路和ＩＣ，它支持　单片机且元件库齐全，使用方便，是不可多得的　专业单片机软件仿真系统。目前可支持的单片机　类型有６８０００系列、８０５１系列、ＡＶＲ系列、ＰＩＣ１２　系列、ＰＩＣ１６系列、ＰＩＣ１８系列、Ｚ８０系列、ＨＣ１１　系列以及各种外围芯片。　１．２　电路设计　图１所示是单片机音乐播放器的仿真原理图。　在Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真软件中。按一下按钮，蜂鸣器即可　收稿日期：２０１０—０８—１１　图１仿真原理图　ＷＷＷ．ｅｃｄ￣ｃｎ　２０１０．１２　电子元嚣件盔用４７　第１２卷第１２期　电子元器件主用　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ＆Ｄｅｖｉｃｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．１２　Ｄｅｃ．２０１０　２０１０年１２月　由于各个音调对应的频率是已知的，因此，　。　ｃＲ｝ｆ。　Ｐ０　０／ＡＤ０　ＰＯ１／ＡＤ１　Ｐ０　２ｆＡＤ２　播放音乐时，应对乐曲中出现的音调进行编码，　ｉ并找出单片机播放这些音调所对应的定时初值。　旧　一盯　｝１　ｌ一　表１所列是音调编码与定时器的初值表，其中频　一５　率是已知的，编码可以自己设置，而定时初值是　ＸＴＡＬ２　Ｐ０　３，ＡＤ３　Ｐ０４／ＡＤ４　Ｒ２　怎样得来的呢？下面以“低６”为例进行说明。　“低６”的频＇￣ｆ；Ｙ；／４４０　Ｈｚ，其对应的周期为：　ｌ／４４０＝２７２　ｔｘｓ。单片机上对应蜂呜器的Ｉ／０口来　ＰＯ　５，ＡＤ５　１ＯｋＱ　一Ⅱ＿＿　Ｃ１　一粥一”一　一　一　一鸲一弛一　一　一　一　一　一　一　一　ｐＯ　７／ＡＤ７　Ｐ０６，ＡＤ６　ｌｌ　１／　１０　ｕＦ　Ｐ２　０／ＡＤ８　Ｐ２１，ＡＤ９　２９　Ｐ２　２／ＡＤ１０　—　ＰＳＥＮ　Ｐ２　３　Ｄ１１　３Ｏ　ＡＬＥ　Ｐ２４／ＡＤ】２　３１　ＥＡ　Ｐ２　５／ＡＤ１３　Ｐ２　６，ＡＤｌ４　Ｐ２　７／ＡＤｌ５　０　ｌ　２　３　４　口④　５　一６　７　＿——　９Ｃ　ｆ］　２软件设计　２．１播放原理　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Ｉ／０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Ｉ／０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。　２．２音调和节拍编码　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。　４８　电子元器件主用２０１０．１２　ＷＷＷ．ｅｃｄｏ．ｃｌ￣　回取反的时间应为：拉Ｔ／２＝２２７２１２＝１１３６　ｐ，ｓ。单　片机奏乐时，其定时器为工作方式１，若以振荡　器的十二分频信号为计数脉冲，如果单片机晶振　为１２ＭＨｚ，则１　ｓ计数一次。所以，对于“低６”，　其定时器的初值应该是：２１６＿１１３６＝６４４００。　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，１／２拍的时长为２００ｍｓ，１／４拍的时长为ｌＯＯｍｓ。　首先，这样，确定一个基本时长的延时程序，比　如以ｌＯＯｍｓ为基本延时时间．那么，１／４拍可以调　用一次延时程序，１／２￣ｆｌ需调用二次延时程序，ｌ　拍需调用四次延时程序，依次类推。　２．３　编程　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。比如“生日　快乐歌”的第一个简码是“８２Ｈ”，由表１可知，　表１　音调编码与定时器初值表　２卷第参考　Ｖｏ１．１２　ＮＯ．１２　２０１０￣Ｖ１２　月　期　辔　Ｄｅｅ．２Ｏ１０　其高四位“８”表示音调“中５”，对应的频率是　７８４Ｈｚ，对应的定时器初值是６４８９８：另由表２可　知，其低四位“２”表示节拍为“２／４拍”。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。图３所示是　单片机播放音乐的程序流程图。本文使用的是定　时器０，音调的高低由定时器来控制Ｐ３．７并按一　定频率取反实现　节拍的长短由延时程序控制。　流程图中的“ＴＡＢＬＥ”是由表１中的定时初值组　成的。　３　结束语　本文通过Ｐｒｏｔｅｕｓ　ＩＳＩＳ对单片机音乐播放器进　行了仿真，并在仿真的基础上制作了一个音乐播　放器实物，其音乐播放的效果很好。作者通过仿　真与制作，对这两者进行了比较与总结，并给出　了两种电路图及程序流程图，希望能成为读者的　参考。　参考文献　［１］　贺辉，张来希．用单片机演奏音乐ｆＪ］．职业，２Ｏ０８，（２１）：　图３程序流程图　９９—１００．　［３］　远飞．基ｉｆ－Ｐｒｏｔｅｕｓ＠ＬＥＤ滚动屏幕的设计与仿真［Ｊ１　【２】　郁玉龙，赵宁．用单片机设计电子音乐门铃【Ｊ］．电子制　电子元器件应用，２００９，（０６）：３８—４０．　作，２００７，（０４）：２８～２９．　（上接第４６页）　３　结束语　【２］　金杰，王松林，来新泉，曲玲玲．共模反馈环路稳定性　分析及电路设计【ＪＪ．电子元器件应用，２００９，１１（２）：　本文基于全差分运算放大器的共模反馈原　４７－５３．　理．设计了一种新的电流控制型高增益共模反馈　【３】　毕查德．拉杂维．模拟ＣＭ０Ｓ集成电路设计［Ｍ］．陈贵灿，　电路，该电路的增益可以达￣ｌＪ９５ｄＢ，环路相位裕　程军，张瑞智，译．西安：西安交通大学出版社，２００３．　度为５０。，建立时间为１５０ｎｓ。将这种共模反馈电　ｆ４】　陈殿玉，岂飞涛，秦世才．一种提高共模反馈稳定性　路运用于一级的全差分运放中，可以保证运放的　的新方法【Ｊ】．南开大学学报，２００７，４Ｏ（２）：８３—８６．　【５】　刘婷婷，喻明艳．带共模反馈的ＣＭＯＳ折叠式高增益　正常工作　运算放大器【Ｊ］．应用科技，２００５，３２（１　２）：１６－１８．　参考文献　【６】Ｈ．Ｒｅｃｏｕｌｅｓ，Ｒ．Ｂｏｕｃｈａｋｏｕｒ，Ｐ．Ｌｏｕｍｅａｕ．Ｔｗｏ　ＳＣ－ＣＭＦＢ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｆｕｌｌｙ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｏ　ＴＡ：ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　孙艳，吴建辉，陆生礼，袁文诗．一种动态开关电容运　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｌＪ］．ＩＥＥＥ　ｍｉｄｗｅｓｔ　ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　算放大器其模负反馈电路［ＪＪ＿电路与系统学报，２００４，　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ，１９９９，８（５）：３５２．　９（１）：５５—５８．　ｗｗｗ，ｅｃｄａ．ｃｎ　２０１０．１２　电子元器件主硐４９