基于51单片机的多功能音乐播放器 - 图文

毕业设计（论文）题目：基于51单片机的多功能音乐播放器

基于51单片机的多功能音乐播放器

Based on 51 single-chip multi-function music player

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__37__ __7___ __20__ 南昌工程学院本(专)科毕业设计(论文)

摘 要

当今社会基于单片机的音乐播放器也是越来越多，因为单片机体积小、作用多、稳定性高，用单片机做音乐播放器简单容易实现控制，基于单片机的音乐播放器在许多方面都有应用，比如MP3、MP4、扩音器等等。它是利用定时器产生各种固定的频率的方波信号，也可以产生音律中的几个音阶在内的各种频率的声音，将这些产生的不同频率的声音连接起来就能产生一首曲子或者是一段旋律了。基于这个思路，设计了一款可以上翻、下翻、确定以及功能选择的音乐播放器;为了体现播放歌曲过程中的动态效果，增加了8个彩灯，在系统工作是能够循环点亮增加了一个1602液晶显示模块，可以显示当前播放的音乐名;此系统还增加了一个1302时钟芯片来显示时间和调整时间。通过对系统硬件的仿真，能够实现歌曲的播放和时间的调整。

关键词:AT89S52单片机 多功能音乐播放器 液晶显示 Protel

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摘要

Abstract

Today's society is based on the single chip music player is also more and more, because single chip small size, function and stability is high, with single-chip computer music player, simple and easy to control, music player based on single-chip microcomputer application in many ways, such as MP3, MP4, microphone, and so on. Timer it produces various fixed-frequency square wave signals, can also have a rhythm of the sounds of various frequencies, scales, to connect these different frequencies of sound can create a tune or melody. Based on this thought, design has a paragraph can Shang turned, and Xia turned, and determines and features select of music play Manager; to reflected play songs process in the of dynamic effect, increased has 8 a lantern, in system work is to cycle points light increased has a 1602 LCD displayed module, can displayed current play of music name; this system also increased has a 1302 clock chip to displayed time and adjustment time. Through the simulation of the system hardware, song playback and time adjustment can be achieved.

Keyword：AT89S52 single-chip; multi-function music player; Liquid crystal display;prortel

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目 录

摘 要 .................................................................... 1 第一章 绪论 ............................................................... 1

1.2 电子音乐的背景意义 ........................................................................................................................... 1 1.3 电子音乐的发展和趋势 ....................................................................................................................... 1 1.4 单片机的概述 ....................................................................................................................................... 2

第二章 设计方案 ........................................................... 5

2.1 设计的方案 ........................................................................................................................................... 5

2.1.2软件设计方案 ............................................................................................................................. 5 2.2 方案的特点 ........................................................................................................................................... 6

第三章 硬件设计 ........................................................... 7

3.1 电路组成和工作原理 ........................................................................................................................... 7

3.1.1 电路组成 .................................................................................................................................... 7 3.1.2 工作原理 .................................................................................................................................... 7 3.2 AT89S52的简介 .................................................................................................................................... 7

3.2.1 AT89S52的功能概述 ................................................................................................................. 7 3.2.2 AT89S52引脚图 ......................................................................................................................... 8 3.3 电路各部分的介绍 ............................................................................................................................... 9

3.3.1 晶振电路 .................................................................................................................................... 9 3.3.2 复位电路 .................................................................................................................................. 10 3.3.3 键盘电路 ...................................................................................................................................11 3.3.4 DS1302时钟电路 ..................................................................................................................... 13 3.3.5 显示电路 .................................................................................................................................. 14 3.3.6 彩灯电路 .................................................................................................................................. 15 3.3.7 扬声器电路 .............................................................................................................................. 16 3.3.8 稳压电源电路 .......................................................................................................................... 17

第四章 液晶显示原理和LCD1602简介 ........................................ 19

4.1液晶显示原理介绍 .............................................................................................................................. 19 4.2 LCD1602简介 ..................................................................................................................................... 20

第五章 软件设计 .......................................................... 29

5.1 软件流程图设计 ................................................................................................................................. 29 5.2程序分析 .............................................................................................................................................. 26

5.2.1 键盘扫描程序 .......................................................................................................................... 26 5.2.2 液晶显示程序 .......................................................................................................................... 26 5.2.3 乐谱 .......................................................................................................................................... 29

第六章 仿真 .............................................................. 31

6.1硬件的调试和仿真 .............................................................................................................................. 31

结论 ..................................................................... 37 致 谢 .................................................................. 38 参考文献 ................................................................. 39 附录一： ................................................................. 35 附录二： ................................................................. 36

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摘要

第一章 绪论

1.2 电子音乐的背景意义

音乐是人类的灵魂，自从创造了音乐，人的灵魂就有了一个依靠。在每个人的心灵里，都有些别人不知道的东西。唯有音乐，才能洋溢着心中的激情。音乐是一条钥匙，这条钥匙能打开心灵的交流。音乐在变化，只因为人们的追求在不断的变化。音乐带给人们享受，同样人们给了音乐的载体——音乐播放器。

随着社会的发展，人类不仅追求物质的富裕，也会追求心灵上的享受，而音乐可以洗涤人的心灵，所以人们会不断追求音乐播放器的高质量。目前许多人都致力于制作基于单片机的多功能音乐播放器！

当今社会基于单片机的音乐播放器也是越来越多，因为单片机体积小、作用多、稳定性高，用单片机做单片机简单容易实现控制，基于单片机的音乐播放器在许多方面都有应用，比如MP3、MP4、扩音器等等。还可以作为许多系统的辅助功能，单片机的重要硬件资源之一的音乐播放器，它是利用定时器产生各种固定的频率的方波信号，也可以产生音律中的几个音阶在内的各种频率的声音，将这些产生的不同频率的声音连接祁连就能产生一首曲子或者是一段旋律了。基于这个思路，我设计了一款可以上翻、下翻、确定以及功能选择的音乐播放器;为了体现播放歌曲过程中的动态效果，增加了8个彩灯，在系统工作是能够循环点亮增加了一个1602液晶显示模块，可以显示当前播放的音乐名;此系统还增加了一个1302时钟芯片来显示时间和调整时间。这是一个基于AT89S51单片机的设计，本音乐播放器具有电路简单、功能强大、易于拓展的特点，整个系统还添加了四个按键，可实现歌曲的选择、时间的调整、功能的选择。

1.3 电子音乐的发展和趋势

早期音乐的声音播放是靠模拟电路实现的，它主要是产生电子音频列和编辑人耳所能听到的所有泛音。电子音乐器拥有混合新音色和非常规音色制作方式的极大优势，创作音乐的效率因此被大大的提高了，从而推动新的音乐风格的诞生。60多年来，电子音乐器发展历程为:由开始的录音机音乐到合成器音乐然后到如今的电脑音乐这三大阶段。自从电子音乐的诞生后，电子乐器便逐步的开始发展， 之后电子乐器运用到电子音乐中也变得

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越来越可行，而且广被人们接受。如果没有这个发展，之后电脑音乐播放器的诞生应用和当代电子音乐在我国的快速发展就将变得遥不可及。音乐播放器的设计是一门集计算机技术和数字多媒体技术为一体的综合设计。因为中国计算机技术和宽带网络技术的快速发展，多媒体播放器的发展与应用受到越来越多人的重视。在当今这个信息的社会，以多媒体为特征的信息技术和信息产业的发展及应用将对人类社会产生更大的影响和具有更大的作用。作为多媒体其中一个重要组成部分，音乐可以对信息的包装进行一定改变，还实现了知识信息数字化，所以当人们获取知识信息有极大的方便和获得无穷的乐趣。恰当适宜的人机界面、各式各样的多媒体教学软件、引人入胜的电子游艺节目、还有身临其境的多媒体导购系统、多种多样的信息家电和快捷方便的网上查询应用等等，始终渗透着多媒体的实际作用，它引领着人们进入到一个绘声绘色的世界。同时伴随着多媒体的发展和推广运用，各行各业的相互渗透和飞速发展也被推动着，极大地改变了人们的生活方式和工作环境。很实在地说，多媒体产业的发展，引起了计算机工业的一次革命，人类社会也因此正在发生着巨大的变革。多媒体软件开发的水平很大程度上决定了多媒体技术的发展。

当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术莫过于多媒体技术，这是新一代电子技术发展和竞争人们关注的焦点。多媒体技术融计算机、文本、动画、图像、声音、通信和视频等多种功能于一体，借助越来越普及的高速信息网，计算机的全球联网和信息资源共享将会实现，因此多媒体技术被广泛应用在图书、教育、通信、医疗、咨询服务、金融、军事等诸多行业，并正慢慢地改变着我们生活的方式。

人类社会正在进入信息化时代，社会分工也越来越细，人际交往也越来越频繁，人们生活方式和劳动方式的基本特征将转化为交互性、群体性、协同性和分布性，其间绝大部分的工作都需要群体的坚持才能完成。可是，在现实生活中，会影响和阻碍上述工作方式的因素有多，如打电话的时候对方不在。即使电话交流，也只能够通过声音来传递，是很难看见某些重要的图纸资料的，而如果要面对面的进行交流讨论，又需要很花时间的长途交通和昂贵的出差花费，如果采取这种方式就会造成效率较低、花费时间长、花销很大的缺点。今天，有了多媒体计算机技术和通信技术的发展，多媒体和通信两者相结合而形成的多媒体通信和分布式多媒体信息系统就可以较好地解决上面所说的问题。

因为网络技术的不断发展和互联网的慢慢普及，使用者对网络产品需求量也不断增长。如今市场上流行着的网络音乐播放器虽然数不胜数，但都或多或少有着许多不同的缺

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摘要

陷，比如：1、某些没有记忆功能；使用者在下一次播放的时候想但却不能从上次离开的那个曲目开始听；2、没有身份认证功能；这样就不能够对媒体播放器里面的歌曲专有性进行有效的保护；3、功能的组合与用户的习惯相违背；界面比较复杂而且操作相对太难等。未来人们对娱乐要求也会越来越高，一款精致的、符合用户操作习惯的完美的音乐播放器是非常值得去研究和开发，并使用到生活当中去的。

1.4 单片机的概述

单片机又称单片嵌入式控制器,这个芯片集成了一个计算机系统。概括的讲：这样的芯片就等于是一台计算机。它的体积小、成本低、价格便宜，同时，是学习和使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。AT89S52系列单片机有5个中断源，两个外部中断，两个内部中断，一个串行中断，中断分为高优先级和低优先级，每个中断源的优先级都可以由软件来设定。AT89S52单片机中断系统的组成:它由4个与中断有关的特殊功能寄存器、中断允许控制寄存器IE、中断优先级管理和中断顺序查询逻辑电路等组成。 1.4.1 单片机的发展和趋势

现在可以说是单片机发展最盛的时期，世界上各个芯片制造公司都推出了自己制造的有特色单片机，从8位、16位到32位，品种非常之繁多，有与主流C51系列兼容的，当然其中也不乏与之不兼容的，但它们各有特色，相辅相成，为单片机的应用提供了非常广阔的领域。纵观单片机的发展过程，我们可以预示出单片机未来的发展趋势，大致有：

1、微型单片化

随机存储数据存储器、只读程序存储器、现在常规的单片机基本都是将中央处理器、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强

型的单片机集成了如A/D转换器、PMW、WDT，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就更强大。

此外，现在人们都追求体积小、重量轻的产品，这就要求单片机除了具有功能强和功耗低的优点外，还需要其体积要小。现在的单片机大部分都具有多种封装形式，其中SMD变得越受欢迎，于是使得由单片机构成的系统朝着微型化的方向发展。

2、低功耗CMOS化

之前，MCS-51系列的8031推出时它的功耗达到了630mW，而现在的单片机一般都在100mW上下，在这样的情况下单片机功耗被要求需要越来越低，所以现在的各个单片机制

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造商基本都选择采用CMOS。像80C51就采用了HMOS和CHMOS。虽然CMOS功耗低，但受到物理特征的影响，其工作速度表现的不够高，而CHMOS就具备了高速和低功耗兼具的特点，这些特征，对于要求低功耗的像使用电池供电的应用场合就更适合。所以今后一段时期单片机发展的主要途径就是发展这种工艺。

3、主流与多品种共存

虽然现在单片机的品种非常多，也各有特色，但以80C51为核心的单片机仍然占了市场的主流，兼容其结构和指令系统的产品也有很多，如：PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以目前为止80C51占据了单机片的半壁江山。当然，与此同时，Microchip公司的PIC精简指令集合也有着强大的发展趋势，中国台湾的HOLTEX公司近年的单片机产量日益增加，与其低价质优的优势，表现出它的市场竞争力，并且占据了一定的市场份额。此外还不乏其他有竞争力的产品，如MOTOROLA公司的产品，这可是日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将保持稳定，并不存在某个单片机会发展成一统天下的垄断局面，它们之间走的是相辅相成、依存互补、共同发展的道路。

九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。高度集成化、低功耗是芯片的目前发展方向，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL公司的R6500。

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3.3.2 复位电路

图3.3 复位电路

单片机的复位是由外部的复位电路实现的，复位电路一般有两种：一种是上电自动复位，另一种是按扭复位。本设计采用的是按钮复位的电路。如图3.3所示。因为晶振电路的晶振频率选用的是12MHZ，所以复位电路比较适合使用一个22uf的电容和一个1kΩ的电阻串联，然后用一个按钮和电容并联而成的电路。单片机的复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器用来一直噪声，在每个机器周期的S5P2，施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。当按钮S1被按下时，电路给AT89S52的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平，就可使52单片机复位，单片机复位后，系统的PC值初始化为0000H，是AT89S52单片机从程序存储器的0000H单元开始执行程序，除此之外，当单程序出现“跑飞”或是操作错误使系统处于“死锁”状态时，AT89S52单片机也需要进行复位操作。

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第三章 硬件设计

3.3.3 键盘电路

图3.4 键盘电路

键盘可分为非编码式键盘和编码式键盘，而在一般的单片机系统中，我们用的按键比较少和简单，所以通常用非编码式键盘，而非编码式键盘又分为独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘。本设计只需要4个键就能实现功能的选择和调整，S2、S3、S4、S5分别对应的功能是上翻键、下翻键、确定键、功能选择键。所以采用的是“一键一线”的独立式键盘，如图3.4所示为设计的键盘电路。四个按键S2、S3、S4、S5分别各自占着一根线，并于单片机的P1.0~P1.3相连，四根检测线连在一个与非上，再通过一个非门连接在P3.2/INT0的I/O接口上，这样就实现按键外部中断方式，当按下一个键时,键盘电路通过外部中断口向单片机传送中断申请信号，单片机对键盘响应，检测哪个按键按下。单片机的I/O口直接与电源地相通，对应的接口就会接收到低电平，而其他的接口则是高电平，很容易分辨出按下的是哪个键，单片机就会做出相应的动作和反应。这种独立式键盘具有键盘结构简单、容易识别被按下的按键、各条测试线相互独立、软件结构简单等优点，适合用于少量使用键盘的场合。而这种键盘明显的一个缺点就是不适用于组成大型键盘。

矩阵式键盘是把检测线分成两组，一组为行线，另一组为列线，在行与列的交点上放

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置按键,如图3.5为矩阵式键盘，由图可以看出，一个按键连着两根不同的导线，分别是行线和列线与单片机的I/O口相连，4*4矩阵式键盘共有16个按键，跟独立式键盘相比，显而易见矩阵式键盘更少占用I/O口，所以一般按键超过8个时，都不会选择独立式键盘。

图3.5 矩阵式键盘

还有一种单片机的键盘就是交互式键盘，通过在交点上放置按键，如图3.6所示，*出为一个按键，检测线不进行分组，跟矩阵式键盘比较，如果交互式键盘有相同的8条检测线，就可以有28个按键，增加了许多按键的数量。但是在使用这种键盘时，它所用的检测线必须具有位操作功能的双向I/O端口。

图3.6 交互式键盘

键盘的工作方式总共有三种：编程扫描方式、中断方式和定时扫描方式。编程扫描工作方式也成查询方式，它是在CPU在完成其他工作的空余时，调用键盘扫描程序，以响应

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第三章 硬件设计

键盘输入的要求，所以这样在扫描键盘上就会有个扫描频率的问题，如果扫描频率过高，可能会影响其他程序任务的进行；如果扫描频率过低，则会出现键盘反应迟钝的现象。所以要根据单片机系统的繁忙程度来选择扫描频率。中断方式是在有键盘按下时，硬件就会产生中断申请信号，CPU相应中断信号后对键盘进行扫描，然后再转入相应的键盘处理程序，这种方式大大提高了CPU的工作效率，同时也对按键作出迅速的响应。定时扫描工作方式是利用专门的定时器来产生定时中断申请信号，CPU响应中断信号后边对键盘进行扫描，然后做出相应的键盘处理。

3.3.4 DS1302时钟电路

图3.7 时钟电路

如图3.7所示是系统的时钟电路，用来显示时间和时间调整，电路通过1302时钟芯片将晶振电路和AT89S52单片机的I/O口的P1.4、P1.5、P1.6三个口晶振电路通过两个6pf的微调电容和一个32.75KHZ的石英晶体振荡器，晶振电路连接1302时钟芯片的X1和X2引脚，VCC1引脚上连接外部电池，这样就保证了当系统关闭断电后，时间显示还能显示当前的时间，时间信息一直传送给单片机，断电保持。VCC2引脚上连接+5V的直流电源，1302时钟芯片的复位引脚RST、SCLK引脚和I/O接口分别与P1.4、P1.5、P1.6相连，分别代表复位端、时间端口和数据端口。

1302时钟芯片引脚功能如表3.1所示：

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表3.1 1302时钟芯片引脚功能

XTAL1、XTAL2 GND RST I/O SCLK VCC1、VCC2 晶振管脚 接地管脚 复位脚 数据输入/输出引脚 串行时钟 电源供电引脚 1302时钟芯片内部含有一个实时时钟、日历和31字节的静态RAM，通过串行接口与单片机进行通信，将时钟日历信息传递给单片机。就是因为有VCC1上连接的外部电池电源，这样使得1302时钟芯片具有断电保持的功能，即使断电，下次开启电路时，还能依然显示当前的时间。

3.3.5 显示电路

图3.8 显示电路

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第三章 硬件设计

系统的时间显示和歌曲歌名的显示都是通过这个电路显示的，通过LCD1602液晶显示屏的D0~D7八个数据引脚与AT89S52单片机的P2的八个I/O口相连，通过单片机的I/O口将处理好的BCD码传输给LCD1602的8个数据口，不同的BCD码都有独特的显示数据。LCD1602的控制信号端RS、RW、EN分别连接P3.2、P3.3、P3.4三个I/O口，GND引脚接上电源地，VCC和VL同时连接+5V电源，背光正极BL+通过一个滑动变阻器与+5V电源相连，这样改变滑动变阻器的阻值就能改变液晶显示屏的背光强度，背光负极BL-接地。如图3.8所示。

3.3.6 彩灯电路

图3.9 彩灯电路

系统要求播放歌曲的时候同时8个彩灯循环点亮，如上图3.9所示，8个彩灯采用共阳接法的方式，再8个彩灯的阴极分别于P0口的8个I/O口相连，当单片机的I/O给个低电平脉冲，所连接的发光二极管就会点亮，要8个彩灯循环点亮，则将P0的8个口一次有顺序的循环的传送低电平脉冲，这样就能实现8个彩灯的循环点亮。

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3.3.7 扬声器电路

图3.10 扬声器电路

一个音乐播放器播放歌曲就少不了扬声器，扬声器的接线图如图3.10所示，扬声器通过三极管驱动，利用三极管的放大特性，驱动扬声器，NPN的基集连接单片机的P3.5口，NPN的集电极连接扬声器的一端，扬声器的另一个接口通过一个1K欧姆上拉电阻连接5V的电源，NPN发射集接电源地。从P3.5端口的传送过来的脉冲电流，经过三极管的放大，放大成扬声器能够正常工作的电流。

NPN的基极通过一个限流电阻与P3.6相连，其发射极直接与地相连。其集电极上连接扬声器，扬声器通过一上拉电阻与电源相连，，当NPN的基极上给个高电平，从电源到地形成一个回路，扬声器工作。当系统单片机通过曲谱程序的初值，通过P3.6给NPN许多的不同频率的脉冲方波信号，经过NPN的放大特性，将电流放大，达到扬声器的工作电流，扬声器就能根据不同频率的方波电流发出不同音调的声音。

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第三章 硬件设计

3.3.8 稳压电源电路

图3.11 稳压电源电路

如图3.11所示为稳压电源电路,变压器输入端连接220V交流电源。之后由4个二极管组成一个全桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个330uF/25V的电解电容。 假如从电容两端直接连接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动变化，C1两端的电压都会随之发生较大幅度的变化，所以为了要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。 因为我们要输出5V的电压，所以选用7805。

三端稳压器后面接一个105uf的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。最后在C2两端接一个输出电源的插针，可用于与单片机的5V电源。

稳压电源的功能如下：

1、稳定电压：当电网电压出现瞬间波动的现象时，稳压电源就会对电压幅值进行快速的补偿，使其稳定在±2%范围以内；

2、多功能综合保护：具有过压保护、欠压保护、缺相保护、短路过载保护等保护功能。

3、尖脉冲抑制：尖脉冲就是电网有时会出现幅值很高，脉宽很窄的脉冲，耐压较低的电子元件会被它击穿。稳压电源能够对这样的尖脉冲起到很好的抑制作用。

4、隔离传导性EMI电磁干扰：AC/DC整流+PFC高频功率因数可以校正大多数的数控设备，数控设备自身具有一定的干扰性，同时对干扰源也有严格要求。稳压电源能够有效隔离电网和设备的相互干扰。

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5、防雷：具有防雷击能力。 稳压电源电路从工作方式上可分为：

①可控整流型：输出电压随晶闸管通断时间的变化而变化。

②斩波型：输入是不稳定的交流电压，以改变开关电路的占空比，得到单向脉冲直流，再经滤波电路滤波后得到稳定直流电压。

③变换器型：不稳定直流电压先经逆变器变换成高频交流电压，再经变压、整流、滤波后，从所得新稳定的直流输出电压。

在单片机系统中，运用到5V的情况有许多，所以为了由220V交流电得到5V的直流稳定的电压，设计了这样一个直流稳压电路，下图3.12所示是稳压电路的大致结构图：

220V交流电 全桥整流 稳压 7805稳压 5V直流电输出 图3.12 稳压电路结构图

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第四章 液晶显示原理和LCD1602简介

第四章 液晶显示原理和LCD1602简介

4.1液晶显示原理介绍

最早在1888年的时候，液晶这一呈液体状的化学物质被人们发现，当有外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列。如果适当的控制分子的排列，光线将能穿越液晶分子。笔记本电脑或桌面系统等都采用的由不同部分组成的分层结构LCD显示屏。位于最后面的一层可以发射光线的背光层是由荧光物质组成的。背光层发出的光线穿过第一层偏振过滤层再进入有着无数水晶液滴的液晶层里。屏幕上的像素是由一个或多个的单元格构成的，而构成单元格的就是液晶层中的水晶液滴。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会发生扭曲，这样穿越其中的光线就会发生有规则的折射，第二层过滤层将对其进行过滤，然后在屏幕上显示出来。

对于像掌上电脑所使用的简单的单色LCD显示屏，上述结构已经足够了。但是对于更复杂的显示屏，如笔记本电脑所采用的显示器来说，就需要有专门处理彩色显示的色彩过滤层了。一般来说，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个分别包含有红色，绿色，或蓝色的过滤器的液晶单元格构成。所以，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出各种不同的颜色了。TFT LCD技术能够使图像更加清晰，完美。早期的LCD由于是被动发光器件，速度、效率、对比度都比较差，即使显示的文字十分清晰，但是要快速显示图象就经常会产生阴影，影响视频效果，因此，如今只在掌上电脑等器件上被应用。

LCD液晶层中实际单元格数量影响LCD显示器，所以一般只能提供固定的显示分辨率。如果用户需要将800*600的分辨率提升到1024*768的话，只有在特定软件的帮助下才能实现模拟分辨率。

就像传统的CRT显示器，应用于桌面系统的LCD也被设计成接收波形模拟信号，而不是直接由PC产生的数字脉冲信号。这主要是因为目前桌面系统中的绝大多数标准显卡还是在将视频信息由最初的数字信号转化为模拟信号之后再传送给显示器显示。即使桌面系统的LCD已经可以接收模拟信号，但LCD本身仍然只能处理数字信息而不能处理模拟信号，因此当从显卡接收到模拟信号之后，还是需要将模拟信号再还原为数字信号后，LCD再对其进行处理。为了解决显示上这方面的不足，最新的桌面LCD采用了一种特殊的连接图形卡，即带有数字连接器图形卡，可以直接向LCD显示器传送数字信号。

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4.2 LCD1602简介

LCD1602液晶显示，前面的16表示液晶显示器的每一行能显示16个字符，02表示总共有两行，LCD1602主要技术参数如下表4.1所示：

表4.1 LCD主要技术参数

显示容量:16×2个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm LCD1602一般有16个引脚，少数也有只有14个引脚的，那就是没有背光功能，LCD1602引脚功能如下表4.2所示：

表4.2 LCD1602引脚说明

LCD1602引脚说明 引脚编号 1 SS 2 DD 3 L 4 R数据/命令选择。高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存20

符号 V引脚说明 接地 V电源5v V液晶显示偏压 第四章 液晶显示原理和LCD1602简介

S 5 /W 6 7 0 8 1 9 2 10 3 11 4 12 5 13 6 14 7 15 LA 16 LK BBDDDDDDDE DR器。 读/写选择。高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 使能信号。当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 8位双向数据线 8位双向数据线 8位双向数据线 8位双向数据线 8位双向数据线 8位双向数据线 8位双向数据线 8位双向数据线 背光电源正极 背光电源负极 三个控制信号端口控制液晶显示的工作，8个数据口接收单片机送来的ASCII码，通过ASCII码判定显示的内容，BLA、BLK两引脚在某些LCD中没有的，这样就不具有背光功能，这两个引脚是调节显示屏的背光强度的。

LCD1602具有许多的指令，下表4.3所示是LCD的指令集：

表4.3 LCD指令集

指令 RDDDDDDDD21 功能 执南昌工程学院本(专)科毕业设计(论文)

S /BBBBBBB1 B0 行时间 W 7 6 5 4 3 2 1.清屏 00000000 1 清除DDRAM和AC值，光标复位。 1.64us 2.归位 00000001 * AC=0，光标复位、DDRAM内容不变。 1.64us 3.输入方式设置 00000011 1 数据读、写操作后，AC自动加一；画面平移。 0us 41 0 数据读、写操作后，AC自动加一；画面不动。 0 1 数据读、写操作后，AC自动减一；画面平移。 0 0 数据读、写操作后，AC自动减一；画面不动。 4.显示开关控制 000001000011110 0 1 1 0 0 1 1 * * * * * * * 0 1 0 1 0 1 0 1 * * * * * * * 20

显示关，光标关，闪烁关。 显示关，光标关，闪烁开。 显示关，光标开，闪烁关。 显示关，光标开，闪烁开。 显示开，光标关，闪烁关。 显示开，光标关，闪烁开。 显示开，光标开，闪烁关。 显示开，光标开，闪烁开。 光标向左平移一个字符位，AC值减1。 光标向右平移一个字符位，AC值加1。 画面向左平移一个字符位，但光标不动。 画面向右平移一个字符位，但光标不动。 四位数据接口，一行显示，5x7点阵 四位数据接口，一行显示，5x10点阵 四位数据接口，两行显示，5x7点阵 0us 0us 0us 45.光标、画面位移 000010011010101046.功能设置 00010000014第四章 液晶显示原理和LCD1602简介

011117.CGRAM 地址设置 8.DDRAM地址设置 9.读BF及AC值 1F C01001AA10011A10101A* * * * * A0 A0 A* * * * * A四位数据接口，两行显示，5x10点阵 八位数据接口，一行显示，5x7点阵 八位数据接口，一行显示，5x10点阵 八位数据接口，两行显示，5x7点阵 八位数据接口，两行显示，5x10点阵 设置CGRAM地址。A5~A0=0~3FH 0us 45 4 3 2 1 AAAAAA设定下一个要存入数据的DDRAM的地址。 0us 46 5 4 3 2 1 BCACACACAAABF=1：忙；BF=0：准备好。AC值意义为最近一次地址设置（CGRAM或DDRAM）定义。 0us 4C1 C0 6 5 4 3 2 10.写数据 11.读数据 1数据 读取DDRAM或CGRAM钟的内容。 0us CD1602有三个控制端，用来控制LCD的启停和功能选择，三个控制信号端为RS、RW、EN，其真值表如下表4.4所示：

表4.4 LCD1602信号真值表

0数据 数据写入DDRAM或CGRAM内。 0us 44LCD1602信号真值表 RS 0 R/W 0 E 下降沿 码 0 1 高电平 读忙标志和AC值 1 1 0 1 下降沿 高电平 写数据 读数据 功能 写指令代

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第五章 软件设计

5.1 软件流程图设计

本设计主要包括几大模块：单片机初始化模块、液晶显示初始化模块、键盘扫描模块、时间显示和调整模块、播放歌曲模块、歌曲名显示模块、彩灯循环点亮模块和扬声器驱动模块。所以在整个软件程序编程里，整个系统包括的主要程序流程有：主程序、有无按键判断子程序、键盘扫描子程序、歌曲名显示子程序、按键值播放歌曲子程序、播放时间初始化子程序、液晶显示屏写指令子程序、液晶显示屏写数据子程序、播放时间显示子程序、播放歌曲子程序、播放时间更新子程序、时间显示和调整子程序、彩灯循环点亮子程序。

程序的整体流程是：程序开始后，先对液晶显示和AT89S52单片机的内存进行初始化，然后判断有无按键按下，当有按键按下时，系统判断按键的键值，并对键值进行储存，先按下功能选择键S5，对时间调整和歌曲调整两个功能的选择，当选择功能为时间调整时，判断是否按下S4键，有按下确定键S4选择调整时、分、秒，当按下一次确定键S4时选择的是时，然后判断是否按下按键S2、S3，当有S2键按下时，对时间的时进行上调，一直增加，以0到24为一循环；当按下S3键时，对时间的时进行上调，一直减少，以00到24为一循环。当再按一次确定键S4时选择的是分，然后判断是否按下按键S2、S3，当有S2键按下时，对时间的分进行上调，一直增加，以00到60为一循环；当按下S3键时，对时间的时进行上调，一直减少，以00到60为一循环。当按下第三次确定键S4时选择的是秒，然后判断是否按下按键S2、S3，当有S2键按下时，对时间的秒进行上调，一直增加，以00到60为一循环；当按下S3键时，对时间的秒进行上调，一直减少，以00到60为一循环。再按一次确定键S4后，时间调整结束。当选择的是歌曲调整时，首先对播放时间初始化，然后按键值存储相应曲谱首地址，取乐谱进行演奏。判断是否有按键按下，如果是按键S2，当前歌曲的首地址减513，对播放时间进行初始化，则歌曲跳转到上一曲目；如果是按键S3，当前歌曲的首地址加513，对播放时间进行初始化，则歌曲跳转到下一曲目；如果是按键S4时，则表示选择到歌曲开始播放或是当前播放歌曲暂停。系统的总流程图如下图5.1所示：

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第五章 软件设计

开始液化内存初始化有无按键？判断值并存储取键值ASCII码S5键？有无功能键？播放时间初始化选择时、分、秒S4键？取时钟芯片时间信息按键值存储相应曲谱首地址是取乐谱进行演奏否有再一次按下？是S4键？装T0初值刷新播放时间否是上一曲单曲唱完？否是下一曲全部唱完？是结束否是乐谱首地址加513乐谱首地址减513等待时间加1S2键？时间减1S3键？有无功能键？时间显示否结束图5.1 系统总流程图

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5.2程序分析 5.2.1 键盘扫描程序

MOV A, P1

JNB ACC.S2 KEY0 JNB ACC.S3 KEY1 JNB ACC.34 KEY2 JNB ACC.S5 KEY3

如上为键盘扫描程序，KEY代表系统按键对应的子程序。系统的键盘工作方式是通过编程扫描方式，当CPU在完成其他工作的空余时间，程序调用键盘扫描程序，判断P1.0到P1.3端口的值，当有按键按下时，其中一个端口的值就会变成低电平，只要判断那个是低电平，则系统程序跳转到相应功能的子程序中。

5.2.2 液晶显示程序

（1）液晶初始化程序： Viod lcd_Resrt() {

WR_Com(0x38)； delay（100）； WR_Com(0x01)； delay（100）； WR_Com(0x06)； delay（100）； WR_Com(0x0c)； delay（100）； ｝

在用LCD1602液晶显示之前，都应该对LCD液晶进行初始化，以上是LCD1602液晶显示的初始化程序，程序中赋0x38H值，表示设置LCD1602的显示模式，设置16*2显示，5*7点阵显示，8位的数据接口；赋0x01值表示显示清屏；赋0x06表示当前的地址加1，

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第五章 软件设计

当写入数据事光标向右移动；赋0x0c值，表示打开显示，但是不显示光标。delay(100)是延时指令，让液晶显示屏有足够的时间进行每一条初始化指令。

（2）向液晶显示器写命令数据

//************************************************************** //向液晶显示器写命令函数

//************************************************************** void WR_Com(uchar temp) {

busy（）； RS=0； RW=0； P2=temp； E=1； E=0； }

//************************************************************** //向液晶显示器写数据函数

//************************************************************** void WR_Com(uchar num) { busy（）；

RS=1； RW=0； P2=num； E=1； E=0； }

如上是单片机向液晶显示器写命令函数和写入数据函数的软件程序，temp就是向LCD1602写入的命令函数内容。num就是写入液晶显示的数据内容。LCD1602写操作的程序命令就是控制三个控制信号端的电平值，通过控制他们不同的电平值实现写命令程序还是写数据程序任务，如图5.2所示是LCD1602液晶显示的写操作时序图：

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图5.2 LCD1602写操作时序图

如下图5.3所示是液晶显示写操作的流程图。当主程序跳转到该子程序时，系统开始都控制器的状态，判定液晶显示是否忙，忙的话再次读控制器状态，当液晶显示空闲时，进行写指令或是写数据操作。

开始 读控制器状态 Y 状态忙？ N 写指令/数据 结束

图5.3 LCD1602写操作流程图

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第五章 软件设计

5.2.3 乐谱

音乐播放器通过一个扬声器就能够发出歌曲的旋律，是通过单片机的I/O传送给扬声器的方波频率不相同，不同的频率扬声器会翻出不同音调的声音，音乐中有简谱音符标为1、2、3、4、5、6、7，在钢琴中总共有36个键，分为低音区、中音区和高音区，每个区有12个键，每个音符是白键，每个白键之间有一个黑键，拿低音区音符6来说，它的音调频率为220，它与中音区的音符6相隔12个键，每个键的频率都是等比增加的，设公比为x，则中音区的音符6频率为220*x=440，所以x=122=1.059463094。通过这个公比x的值就可以计算出每个音调的频率，也就知道在单片机中送相应的频率的方波，本设计以歌曲《挥着翅膀的女孩》为例，歌曲的乐谱见附录二。

曲谱是用16进制的ACSII码谱写的，高八位统一的0x，低八位决定曲谱的音调和节拍，音调也就是一个音符的脉冲频率取反的时间，节拍也就是决定一个音符响的时间，延迟的时间，低八位中的高四位决定曲谱的音调，低四位决定节拍。16进制对应的每个初值的表格如下表5.1所示，表5.2所示是节拍编码表。

表5.1 音调编码与定时器初值表

12音调 低5 低6 低7 中1 中2 中3 中4 中5 中6 中7 高1 高2 高3 高4 频率（HZ） 392 440 494 523 587 659 698 784 880 988 1046 1175 1318 1397 29

编码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E 定时初值 64260 64400 64524 64580 64684 64777 64820 64898 64968 65030 65058 65110 65157 65178

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高5 不发音 1568 F 0 表5.2 节拍编码表

65217 节拍 1/4 2/4 3/4 1 1又1/4 1又1/2 6 2 2又1/2 3 3又3/4 编码 1 2 3 4 5 8 A C F 比如曲谱第一个0x0f，低八位中的高四位是0，对照表格表示不发音，低四位f表示3又3/4个节拍，合起来也就是表示在开始有3又3/4个节拍不发声，这样就可以对整个音乐根据五线谱进行转换成ASCII码的曲谱，根据曲谱播放音乐，如下图5.3所示为播放音乐的流程图：

开始初始化定时器０取乐谱简码Ｙ准备播放下一曲结束码Ｎ低四位暂存Ｒ５Ｙ不发音高四位为０Ｎ在ＴＡＢＬＥ中去计数初值高位送０，低位送ＴＬ０启动定时器０延时Ｐ３.６按设置的频率取反Ｙ延时时间到Ｎ结束 图5.3 播放音乐流程图

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第六章 仿真

第六章 仿真

6.1硬件的调试和仿真

系统的调试和仿真是通过PROTEUS软件进行的，PROTEUS软件是一款都过虚拟的数字画出电路原理图，将系统的硬件原理图画在PROTEUS主面板上，设置个元器件的参数，排列原理图，将编写好的程序导入系统原理图中，运行系统，得到仿真图如下图6.1和6.2，图6.1是系统播放音乐时的仿真，图6.2是系统时间显示和调整的图

图6.1 系统播放音乐的仿真图

图6.2 系统时间显示和调整的仿真图

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结论

本设计论文主要介绍了基于AT89S52单片机的音乐播放器的设计，系统以AT89S52单片机为核心，结合了一些主要的电路，实现了音乐播放器系统，整个设计完全的把硬件和软件结合起来，曾经的学习是硬件和软件程序都是分开学习的，这次设计可以让大家将硬件知识很好的结合软件程序一起学习。也让我们深刻了解自己的实践和理论的不足。

随着毕业的日子的到来，毕业设计也接近尾声，经过几个月的努力终于完成了毕业设计，曾经认为，毕业设计只是让自己对以前学的只是进行总结，但是当把自己的毕业设计完成时，才知道，这个毕业设计不仅是让我们对以前知识的总结，更是一种提高，一种弥补，通过几个月亲自的查阅资料，亲自画硬件原理图，亲自对原理图的介绍说明，亲自编写程序。再结合自己曾经在课本里学到的知识，知道了自己的差距，曾经在课本学习的只是元器件的基本结构和基本功能，但是通过仔细的查阅资料和对比，让自己更加了解了元器件的具体内部构造和整个工作原理，很好的弥补了以前的不足，只有运用到了才会想方设法的去了解，也会想到去请教老师解说，老师的解说更加的形象和明了。通过整个毕业设计之后，也让我知道了自己专业实践动手能力的重要性，许多东西不经过自己亲手操作是不会真正的了解到系统的运作，就比如软件编程，当亲自去编写程序时，才会知道自己在编写程序时，自己考虑问题会漏掉许多的细节，也遇到了许多问题，通过查阅资料和询问老师，让自己完善程序编写。这让我知道，在以后的时间里，自己应该不断的学习，只有通过不断的学习才会真正的弥补自己的许多不足。

通过本次毕业设计也让我知道，自己不应该只是局限与书本的知识和学校不要求的任务，比如Proteus，这是在书本上没有的只是，也是学校没有要求的任务，但是在设计中，系统的硬件和软件的反正就要用到Proteus，让我学会了Proteus的一些基本运用，拓展了自己的能力。

整个毕业设计过程，我遇到了许多的问题，遇到问题时，自己都会努力让自己冷静的去思考去反思，也当磨砺了自己，也学会怎样去在网上，在课本上，在图书馆查阅相关的知识，也主动的去请教老师的指导，让我更好的面对毕业以后的生活。

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致谢

致 谢

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参考文献

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[2] 蓝和慧. 全国大学生电子设计竞赛单片机应用技能[M].北京:电子工业出版社，2009 [3] 胡斌.图表细说电子元器件[M].北京：电子工业出版社，2005

[4] 王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京：电子工业出版社，2006 [5] 张毅刚.电片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2010

[6] 郑阿奇，王绮红，周怡君，张春良.Protel实用教程.北京：电子工业出版社，2010 [7] 李平，杜涛，罗和平.单片机应用开发与实践.北京：机械工程出版社，2008 [8] 周复三.音乐基础理论教程［M］． 山东大学出版社

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附录

附录一：

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附录二：

//挥着翅膀的女孩

uchar code Love Transfer[]={ 0x0F,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03,

0x16,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x67, 0x15,0x0E, 0x15,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x67, 0x16,0x0E, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x17,0x66, 0x0F,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x0D, 0x15,0x03, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x0D, 0x15,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x67, 0x16,0x0E, 0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x16,0x67, 0x15,0x0E, 0x15,0x03, 0x10,0x03, 0x16,0x66, 0x0F,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x19,0x0D, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x1A,0x0D, 0x1A,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x67, 0x15,0x0E, 0x15,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x67, 0x16,0x0E, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x66, 0x0F,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x0D, 0x15,0x03, 0x1A,0x0D, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x0D, 0x15,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x67, 0x16,0x0E, 0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x16,0x67, 0x15,0x0E, 0x15,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x66,

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附录二

0x15,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x67, 0x1A,0x0E, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x0D, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x67, 0x1A,0x0E, 0x1A,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x67, 0x19,0x0E, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x16, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x0D, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x1A,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x0D, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x1F,0x67, 0x1F,0x0E, 0x1F,0x03, 0x1F,0x03, 0x1F,0x67, 0x1A,0x0E, 0x1A,0x03, 0x1F,0x03, 0x1A,0x66, 0x19,0x0D, 0x19,0x03, 0x15,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x0D, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x67, 0x1A,0x0E, 0x1A,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x67, 0x19,0x0E, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x0D, 0x17,0x16, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x0D, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x1A,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x1F,0x15, 0x1F,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x0D, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x0D, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x00, 0x15,0x0B, 0x15,0x03, 0x1F,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x03, 0x20,0x03, 0x1F,0x0D, 0x1F,0x03, 0x1F,0x03, 0x20,0x03, 0x1F,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x03, 0x21,0x03, 0x20,0x0D, 0x20,0x03, 0x1F,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x03, 0x20,0x02, 0x15,0x00, 0x00,0x00，};

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