（单片机音乐播放器本科毕业论文）

功耗和效率是密切相关的，效率高了，在负载功耗相同的情况下总功耗就少，对于整个系统的功率预算就非常有利了。

同时，评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率，还要关注轻负载的时候效率水平。

般来说，要求的电源实际值多为标称值的上下，所以可以据此计算出允许的电源纹波，当然要预留余量的。

本次设计基于功率因数测量系统中使用到了的电源，电源设计的原理图如图，输入是的直流电源。

电路中使用到的芯片是，是伏的稳压芯片，这种芯片的好处是应用比较的简单，只需要接上几个电容就可以使用了。

而且如果前段如果电源有轻微的波动几乎对后面的输出没有影响，这种芯片具有自己调节功能。

图电源实现原理图单片机工作电路本设计的核心是单片机电路，考虑到我们需要两个中断输入，存储容量外部接口对单片机端口的需要以及兼顾到节约成本的原则，我们选用了常用的单片机。

是低功耗高性能经济的位微处理器，工作频率为，内置字节可编程只读闪存，位的内部，位可编程总线。

它采用公司的非易储器制造技术，与的指令设置和芯片引脚可兼容。

可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和存储器结合在起，特别是可反复擦写的存储器可有效地降低开发成本。

工作的最简单的电路是其外围接个晶振和个复位电路，给单片机接上电源和地，单片机就可以工作了。

其最简单的工作原理图如下图单片机工作电路模拟交流信号及整形本设计着重于基于单片机的交流功率因数测量方法的方式，因此我们没有测量原始的电压与电流，而是仿真了两个所示。

由于系列微机串行口为标准接口，与输入输出均采用电平的单片机在接口规范上不致，因此电平到接口电平的转换采用公司的标准接口芯片，该芯片可以用单电压实现接口逻辑和逻辑的电平转换。

图串口通讯电路看门狗电路应用系统受到干扰后，都要进行复位，而般电路往往不能保证系统的安全可靠工作，因此便出现了看门狗。

看门狗就是监控定时器的简称，它的用来检测微处理器是否工作正常，如果工作不正常，程序跑飞或者死机，看门狗电路的输入端没有被及时触发，那么看门狗就会产生个复位脉冲，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。

看门狗技术软件和硬件技术均可实现，本设计采用硬件设计，如图所示。

图看门狗电路所谓硬件狗，就是个能发出复位信号的计数器或定时器电路，芯片就是这么种芯片。

该芯片具有监控电路，如图所示。

其工作原理是单片机作为看门狗的喂狗信号定时给出脉冲，当程序正常运行时，单片机每隔输出脉冲给触发电路，使始终为低电平若单片机程序旦出现异常，不能在内送出喂狗脉冲，的将产生正脉冲到单片机的口，使单片机系统复位，使其能重新正常运行。

小结通过对整个系统的分析，把系统分为了电源模拟信号输入单片机液晶显示串口通讯及看门狗电路设计几个部分。

如果需要最终能制版实现，还需要进步结合软件进行综合调试。

基于单片机音乐播放器软件设计不同相位的交流信号进行测量。

首先产生个模拟电压交流信号，为我们系统的个测量信号，把模拟电压信号经过移相网络产生相位差，得到我们需要的第二个模拟信号。

将这两个分别送放大比较电路，就能将具有定相位差的模拟信号转变成适用于单片机的数字信号，这两个数字信号同样保持了原有模拟信号的相位差。

具体的电路设计如图所示图模拟输入信号及放大比较电路我们用个有源晶振得到了个模拟正弦输入信号，他部分直接送入集成运放进行信号放大，放大倍速为倍，再送入比较电路进行比较。

由于前级对信号已有个十级放大，这可能使比较器输出出现深度饱和而影响比较器的相应速度。

因此，这里的比较电路利用两个二极管进行输入限幅。

这里我们采用反相比较器，比较器的电压为前端放大后的直流信号电压值，因此输出将会把模拟信号转换成数字信号，以供单片机读取。

另部分模拟电压交流信号送入有电容和电阻组成的移相网络进行移相，再进行放大比较，产生另个数字电压输入信号。

液晶显示系统采用中文字库液晶显示模块作为数据的显示器。

模块有并行和串行两种连接方法，这里我们采用并行的接法，如图所示图液晶显示并行接法用单片机口作为数据的输入，的输出信号将做为显示器的控制端口输入。

该显示模块提供个位元组的空间，最多可以控制行字个字的中文字型显示，当写入显示资料时，可以分别显示与的字型控制芯片可以显示三种字型，分别是半宽的字型字型及中文字型，三种字型的选择，由在中写入的编码选择，在的编码中将自动的结合下个位元组，组成两个位元组的编码达成中文字型的编码。

串口通信接口模块单片机通过普通口与机串口实现通信的硬件接口电路如图本，其软件硬件与完全兼容，可以很快被中国广大用户接受，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。

引脚共有条引脚，继承了最重要引脚。

口共脚，准双向端口。

共脚，准双向端口，并且保留了全部的的第二功能，如的串行通讯功能，的中断输入功能，的定时器输入功能。

在引脚的驱动能力上面，具有很强的下拉能力口的下拉能力均可达到。

相比之下，的端口下拉能力每脚最大为，但是限定脚电流之和小于。

这样，引脚的平均电流只。

驱动能力的增强，使得它可以直接驱动数码管。

为了增加对模拟量的输入功能，在内部构造了个模拟信号比较器，其输入端连到和口，比较结果存入对应寄存器，在外部无引脚。

对于些不大复杂的控制电路我们就可以增加少量元件来实现，例如，对温度的控制，过压的控制等。

电源有很宽的工作电源电压，可为，当工作在时，电流相当于工作时的。

工作于时，动态电流为，空闲态为，掉电态仅为。

这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。

存储器片内含有字节的程序存储器，字节的片内，与内部完全类似。

由于内部设计全静态工作，所以允许工作的时钟为，也就是说，允许在低速工作时，不破坏内容。

相比之下，般对最低工作时钟限制为，因为其内部的是动态刷新的。

不允许构造外部总线来扩充程序数据存储器，所以它也不需要类的引脚。

内部控制在内部控制上继承了的特性路级优待中断，串等口，路定时器计数器。

程序保密设计有个程序保密位，保密位被编程之后，程序存储器不能再被编程除非做次擦除，保密位被编程之后，程序不能被读出。

软硬件的开发可以采用下面种方法开发应用系统。

由于内部程序存贮器为，所以修改它内部的程序十分方便快捷，只要配备个可以编程的编程器即可。

调试人员可以采用程序编辑编译固化插到电路板中试验这样反复循环的方法，对于熟练的程序员来说，这种调试方法并不十分困难。

当做这种调试不能够了解片内的内容和程序的走向等有关信息。

将普通仿真器的仿真插头中和引出来仿真，这种方法可以运用单步断点的调试方法，但是仿真不够真实，比如，的内部模拟比较器限度地简化系统结构，提高可靠性，使资源利用率最高在大批量使用时有可观的经济效益单片机的外围电路内装化随着单片机集成度的提高，可以把众多的外围功能器件集成到单片机内除了外，还可把，转换器，控制器，声音发生器，监视定时器，液晶驱动电路，锁相电路等并集成在芯片内为了减少外部的驱动芯片，进步增强单片机的并行驱动能力有的单片机可直接输出大电流和高电压，以便直接驱动显示器为进步加快口的传输速度，有的单片机还设置了高速口，可用最快的速度触动外部设备，也可以用最快的速度响应外部事件单片机将实现全面的低功耗管理单片机的全盘化，非工艺单片机的淘汰，将给单片机技术发展带来广阔的天地最显著的变革是本身低功耗和低功耗管理技术的飞速发展低功耗的技术措施可提高可靠性，降低工作电压，可使抗噪声和抗干扰等各方面性能全面提高这是切电子系统所追求的目标。

基于单片机音乐播放器硬件设计基于单片机音乐播放器系统的硬件设计是整个设计过程中的最重要的部分，也是最困难的部分。

硬件设计需要充分了解各方的设计需求，确定合适的解决方案。

启动个硬件开发项目，原始的推动力会来自于很多方面，比如市场的需要，基于整个系统架构的需要，应用软件部门的功能实现需要，提高系统方面能力的需要等等，所以作为个硬件系统的设计者，要主动的去了解各个方面的需求，并且综合起来，提出最合适的硬件解决方案。

硬件设计的任务利用单片机设计产品，首先必须要有电源，单片机必须要有时钟电路和复位电路。

时钟电路选择的振荡频率，使之机器周期，方便发音程序的计算和编译。

复位电路采用兼有上电复位和按键复位的电路，使复位的效果更好。

当软件程序进入死循环或者硬件发生的时候产生个复位信号，控制单片机从单元开始执行程序，重新执行软件程序。

声音驱动电路单片机产生的脉冲，利用程序控制高低电平的频率和延时，以产生不同音调和节拍的声音。

设计音乐播放必须还有声音驱动电路。

具体设计任务如下系统电源设计为整个系统提供不同大小的电源基本工作电路设计使单片机正常工作复位电路为单片机提供高电平复位信号时钟电路为单片机提供时钟信号按键电路控制乐曲的播放方式显示电路显示当前播放的曲目声音驱动电路为喇叭提供驱动电路基于音乐播放器系统设计框图图是以单片机为核心的音乐播放器系统硬件设计结构框图。

该系统主要由复位电路按键电路时钟电路单片机显示电路扬声器驱动电路等组成。

图系统总体设计框图图中按键主要是控制播放乐曲的方式，可以实现停止和启动的功能，也可以实现播放下曲和上曲的功能。

数码观管主要是显示当前播放乐曲的曲目。

基于交流功率因素系统硬件功能，口口的增强下拉能力等等。

性能价格比下面就目前国内全胜较多的两种单片机，讨论下的性能价格比。