畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的帶彩燈外觀的音樂盒設(shè)計(jì).docVIP

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY科研實(shí)踐題目：基于單片機(jī)的帶彩燈外觀的音樂盒二級(jí)學(xué)院（直屬學(xué)部）： 延陵學(xué)院 專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)： 10電Y3 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 范力旻 職稱： 副教授 2013年12月30日至2014年1月10日基于單片機(jī)的帶彩燈外觀的音樂盒摘 要：隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)視覺、聽覺方面的享受提出了越來越高的要求。小小的音樂盒可以給人們帶來美好的回憶，提高人們的精神文化享受。傳統(tǒng)音樂盒多是機(jī)械型的，體積笨重，發(fā)音單調(diào)，不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)的音樂盒是以AT89C51單片機(jī)為核心元件的電子式音樂盒，體積小，重量輕，能演奏音樂，功能多，外觀效果多彩，配有彩燈,使用方便，本音樂盒有三個(gè)按鍵，key1控制彩燈，key2控制音樂，key3為總開關(guān)，可同時(shí)關(guān)閉音樂與彩燈。具有一定的商業(yè)價(jià)值。關(guān)鍵字：AT89C51；音樂盒；按鍵；彩燈Abstract: Along with the development of human society, people of vision, hearing things put forward higher request. Small music box can bring good memories and improve peoples spiritual culture. Traditional music box is heavy mechanical type, size, pronunciation and drab, cannot achieve batch production. Music box designed in this paper based on AT89C51 microcontroller as the core element of electronic music box, small size, light weight, can play music, multi-function, appearance and colorful, with a lantern,easy to use. The music box with three buttons , The key1 control Lantern, key2 control music, key3 total switch can turn off the music and lanterns. Have some commercial value.Keywords: AT89C51, music boxes, buttons, Lantern 目 錄引 言21概 述21.1 課題意義21.2設(shè)計(jì)方案31.3研究內(nèi)容32 系統(tǒng)總體方案介紹32.1 系統(tǒng)組成框圖32.2 音樂盒的功能結(jié)構(gòu)圖42.3 主要設(shè)計(jì)軟件介紹42.3.1 PROTEUS軟件簡介42.3.2 KEIL簡介43硬件設(shè)計(jì)53.1總體設(shè)計(jì)框圖53.2各部分硬件設(shè)計(jì)及其原理53.2.1 AT89C51簡介53.2.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)63.2.3時(shí)鐘震蕩電路設(shè)計(jì)73.2.4電源電路設(shè)計(jì)83.2.5按鍵電路設(shè)計(jì)93.2.6發(fā)音電路設(shè)計(jì)103.2.7 LED顯示電路設(shè)計(jì)114硬件仿真134.1測(cè)試結(jié)果134.2總體運(yùn)行圖144.3實(shí)物制作145總結(jié)16致 謝17參考文獻(xiàn)18附錄19元器件清單19原理圖20程序清單21實(shí)物圖30引 言 21世紀(jì)，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人類所接觸的信息也在不斷增加并且日益復(fù)雜。面對(duì)浩如煙海的信息，人們已經(jīng)能夠利用計(jì)算機(jī)等工具高效準(zhǔn)確地對(duì)之進(jìn)行處理，但要想將處理完的信息及時(shí)，清晰地傳遞給別人，還必須通過尋求更加卓越的顯示技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)技術(shù)與液晶顯示技術(shù)的結(jié)合，使信息傳輸交流向著智能可視化方向迅速發(fā)展。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)視覺、聽覺方面的享受提出了越來越高的要求。小小的音樂盒可以給人們帶來美好的回憶，提高人們的精神文化享受。傳統(tǒng)音樂盒多是機(jī)械型的，體積笨重，發(fā)音單調(diào)，不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)的音樂盒是以單片機(jī)為核心元件的電子式音樂盒，體積小，重量輕，能演奏和旋音樂，功能多，外觀效果多彩，使用方便，并具有一定的商業(yè)價(jià)值。 1概 述 本設(shè)計(jì)是以AT89C51芯片的電路為基礎(chǔ)，外部加上放音設(shè)備，以此來實(shí)現(xiàn)音樂演奏控制器的硬件電路，通過軟件程序來控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器使其演奏出優(yōu)美動(dòng)聽的音樂。用戶可以按照自己的喜好選擇音樂并將其轉(zhuǎn)化成機(jī)器碼存入單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。對(duì)于不同型號(hào)的單片機(jī)只需要相應(yīng)的改變一下地址即可。該軟、硬件系統(tǒng)具有很好的通用性，很高的實(shí)際使用價(jià)值，為廣大的單片機(jī)和音樂愛好者提供了很好的借鑒。1.1 課題意義 音樂盒的起源，可追溯至中世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興時(shí)期。當(dāng)時(shí)為使教會(huì)的鐘塔報(bào)時(shí)，而將大小的鐘表裝上機(jī)械裝置，被稱為“可發(fā)出聲音的組鐘”。音樂盒有著300多年的發(fā)展歷史，是人類文明發(fā)展的歷史見證。傳統(tǒng)的音樂盒多是機(jī)械音樂盒，其工作原理是通過齒輪帶動(dòng)一個(gè)帶有鐵釘?shù)蔫F桶轉(zhuǎn)動(dòng),鐵桶上的鐵釘撞擊鐵片制成的琴鍵，從而發(fā)出聲音。但是，機(jī)械式的音樂盒體積比較大，比較笨重，且發(fā)音單調(diào)。水、灰塵等外在因素，容易使內(nèi)部金屬發(fā)音條變形，從而造成發(fā)音跑調(diào)。另外，機(jī)械音樂盒放音時(shí)為了讓音色穩(wěn)定,必須放平不能動(dòng)搖，而且價(jià)格昂貴，不能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。 本文設(shè)計(jì)的音樂盒，是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作的電子式音樂盒。與傳統(tǒng)的機(jī)械式音樂盒相比更小巧，音質(zhì)更優(yōu)美且能演奏和弦音樂。電子式音樂盒動(dòng)力來源是電池，制作工藝簡單，可進(jìn)行批量生產(chǎn)，所以價(jià)格便宜?；趩纹瑱C(jī)制作的電子式音樂盒，控制功能強(qiáng)大，可根據(jù)需要選歌，使用方便。根據(jù)存儲(chǔ)容量的大小，可以盡可能多的存儲(chǔ)歌曲。另外，可以設(shè)計(jì)彩燈外觀效果，使音樂盒的功能更加豐富。1.2設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)一個(gè)基于AT89C51系列單片機(jī)的音樂盒，利用按鍵切換演奏出不同的樂曲。蜂鳴器發(fā)出某個(gè)音調(diào)，與之相對(duì)應(yīng)的LED亮起。使用兩個(gè)按鍵，一個(gè)用來切換歌曲，另一個(gè)切換八路LED的變化花樣。1.3研究內(nèi)容1）電路有兩種工作模式：演奏音樂模式和花樣燈模式。演奏音樂模式：演奏完整的一首的歌曲，八路LED隨著音樂變化。花樣燈模式：八路LED變化出各種花樣，蜂鳴器隨著發(fā)出“嘀嘀”聲2）按下按鍵1進(jìn)入演奏音樂模式，再按切換歌曲，共兩首歌曲。3）按下按鍵2進(jìn)入花樣燈模式，再按切換LED花樣，共三種花樣。此電路的程序只占用了1K左右，可編制更多的音樂和LED花樣，使系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大。2 系統(tǒng)總體方案介紹2.1 系統(tǒng)組成框圖音樂盒的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以AT89C51單片機(jī)位控制核心，加上2個(gè)按鍵、時(shí)鐘復(fù)位電路、蜂鳴器、LED模塊組成。單片機(jī)負(fù)責(zé)接收按鍵的輸入，根據(jù)輸入控制音樂播放曲目和音樂花樣燈的顯示樣式以及蜂鳴器發(fā)音。系統(tǒng)組成框圖如圖2.1所示。AT89C51 晶振復(fù)位電路LED顯示燈按鍵輸入 揚(yáng)聲器圖2.1 系統(tǒng)組成框圖2.2 音樂盒的功能結(jié)構(gòu)圖 音樂盒有三個(gè)按鍵key1，key2，key3，其中key1控制彩燈的樣式，本設(shè)計(jì)有六種彩燈花樣，每按一次變換一種樣式。Key2控制音樂播放，本設(shè)計(jì)有五首音樂，每按一次變換到下一首，同時(shí)八路LED燈隨音調(diào)不同而閃爍。Key3為總開關(guān)用于關(guān)閉音樂跟彩燈。2.3 主要設(shè)計(jì)軟件介紹 本設(shè)計(jì)利用KEIL編程軟件對(duì)音樂盒源程序進(jìn)行編程并調(diào)試，配合PROTEUS仿真軟件對(duì)硬件進(jìn)行仿真調(diào)試，兩種軟件的簡介如下： 2.3.1 PROTEUS軟件簡介 Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。2.3.2 KEIL簡介單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。3硬件設(shè)計(jì) 3.1總體設(shè)計(jì)框圖圖3.1總體設(shè)計(jì)框圖3.2各部分硬件設(shè)計(jì)及其原理 3.2.1 AT89C51簡介 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖3.2所示 圖3.2 AT89C51系列單片機(jī)AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。3.2.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位1、手動(dòng)按鈕復(fù)位手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求復(fù)位電路的工作原理 ：VCC上電時(shí)，電容充電（充電過程中會(huì)有充電電流，并且在最開始時(shí)電流最大，隨著時(shí)間推移逐漸減小直到電容充滿電后充電電流變?yōu)?，此時(shí)無充電電流，電容器相當(dāng)于開路，這個(gè)時(shí)候才是真正意義上的隔直，所以在電源接通的一瞬間，是有通交這個(gè)過程的），在電容充電這個(gè)過程中，RST端電壓確正好相反是從VCC逐漸降低到0（因?yàn)槌潆婋娏魇菑拇笞冃≈钡?），此過程中會(huì)有一段時(shí)間VCC處于高電平狀態(tài)，導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位（時(shí)間常數(shù)t=R*C決定）。但電容不再充電后，無電流通過，RST恒為0，單片機(jī)正常工作。 單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期即2us的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，復(fù)位按鈕按下后即可輸入高電平。 RST圖3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)圖3.2.3時(shí)鐘震蕩電路設(shè)計(jì)晶振電路是由一個(gè)12MHZ的電解電容和兩個(gè)30pF的電容組成的。T=12*1/12MHZ=1us充放電電路的時(shí)間T=RC=10K10F =0.1s由以上計(jì)算可以得出，充放電電路的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2us的機(jī)器周期。滿足復(fù)位條件,所以此電路可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。開機(jī)的時(shí)候的復(fù)位在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機(jī)的電源是5V，所以充電到0.7倍即為3.5V），需要的時(shí)間是10K*10UF=0.1S。也就是說在電腦啟動(dòng)的0.1S內(nèi)，電容兩端的電壓時(shí)在03.5V增加。這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為從51.5V減少（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。所以在0.1S內(nèi)，RST引腳所接收到的電壓是5V1.5V。在5V正常工作的51單片機(jī)中小于1.5V的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于1.5V的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開機(jī)0.0S內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位（RST引腳接收到的高電平信號(hào)時(shí)間為0.1S左右）。復(fù)位鍵按下的時(shí)候的復(fù)位在單片機(jī)啟動(dòng)0.01S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.01S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。51單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容C2、C3一般采用1533pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好P0口為開漏輸出，作為輸出口時(shí)需加上拉電阻，阻值一般為10k。設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t。設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測(cè)一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 ms。圖3.4 晶振電路圖3.2.4電源電路設(shè)計(jì)電源模塊：從9V穩(wěn)壓源再穩(wěn)到5V，輸出電容和輸入電容都不需要很大容量，有100F就可以了，主要起抑制自激振蕩的作用。電源部分通過穩(wěn)壓電路由7805芯片，2個(gè)100uF的極性電容和2個(gè) 104pF瓷片電容組成。配套使用的。電源穩(wěn)壓芯片7805/7905 是一種典型的組合裝封三端穩(wěn)壓集成電路模塊!帶金屬基板散熱按裝片該模塊多用于有處理器的5V電源的處理板!戲稱電腦穩(wěn)壓塊輸入電壓可達(dá)直流12V(容許)輸出5V+-5%以內(nèi)電流1A,最大短時(shí)可達(dá)3A(極限)在超過500毫安輸出時(shí)最好加裝散熱器7805輸入/輸出為正7905輸入/輸出為負(fù)面對(duì)字標(biāo)左腳進(jìn)右腳出中間腳接地 電源部分電源裝置是電路的能量提供者,該設(shè)計(jì)中所制作的電源為單相小功率電源，將9V的直流電源經(jīng)穩(wěn)壓管轉(zhuǎn)換成所需要的5V直流電源。由于系統(tǒng)的要求，需要用5V的穩(wěn)壓直流電源對(duì)系統(tǒng)中的芯片進(jìn)行供電，電路采用7805進(jìn)行設(shè)計(jì)。7800系列的最后兩位數(shù)字表示該集成穩(wěn)壓器的輸出電壓值，其輸出電壓的偏差在2%以內(nèi)。固定輸出的集成穩(wěn)壓電源的基本電路如圖3.5所示。總體電源電路如圖3.6所示：-+圖3.6 電源電路3.2.5按鍵電路設(shè)計(jì)音樂盒有三個(gè)按鍵key1，key2，key3，其中key1控制彩燈的樣式，本設(shè)計(jì)有六種彩燈花樣，每按一次變換一種樣式。Key2控制音樂播放，本設(shè)計(jì)有五首音樂，每按一次變換到下一首，同時(shí)八路LED燈隨音調(diào)不同而閃爍。Key3為總開關(guān)用于關(guān)閉音樂跟彩燈。key1接P3.3口控制彩燈的樣式，本設(shè)計(jì)有六種彩燈花樣，每按一次變換一種樣式。key2接P3.2口控制音樂播放，本設(shè)計(jì)有五首音樂，每按一次變換到下一首，同時(shí)八路LED燈隨音調(diào)不同而閃爍。Key3接P3.1口為總開關(guān)用于關(guān)閉音樂跟彩燈，。圖3.7 按鍵設(shè)計(jì)圖3.2.6發(fā)音電路設(shè)計(jì)三極管9013是晶體小功率三極管，把顯示文字平面朝自己，從左向右依次為e發(fā)射極 b基極 c集電極；一種常用的小功率PNP型硅管，這個(gè)管子很常見在收音機(jī)以及各 種放大電路中經(jīng)常看到它。9013 NPN 20V 625mA 500mW 高頻管 放大倍數(shù)40-110三極管9013主要參數(shù):集電極-發(fā)射極電壓 25V集電極-基電壓 45V射極-基極電壓 5V集電極電流0.5A耗散功率 0.625W結(jié)溫150特怔頻率 最小 150MHZ放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300 圖3.8 PNP三極管9013管腳圖三極管基極電流大約是（5-0.7）/5100=0.84mA,因?yàn)槔鹊碾娏魇?7mA,所以，功率放大倍數(shù)K=Ic/Ib=37/0.84=44.04，所以大約放大44倍。矩陣掃描揚(yáng)聲器通過功放電路發(fā)出對(duì)應(yīng)音符模塊如下：圖3.9 聲音電路設(shè)計(jì)圖3.2.7 LED顯示電路設(shè)計(jì)花樣燈6種花樣圖 由于截圖只能看到靜態(tài)圖，不能看到整體圖樣，下面文字說明：（1）第一種花樣燈顯示方式為：從D1D2D3D4D5D6D7D8D7D6D5D4D3D2D1依次點(diǎn)亮，往復(fù)循環(huán)。（2）第二種花樣燈顯示方式為：從D1D2D2D7D3D6D4D5D4D6D3D7D2D2D1依次點(diǎn)亮,往復(fù)循環(huán)。（3）第三種花樣燈顯示方式為：D1D2D3D4D5D6D7D8依次點(diǎn)亮D1D2D3D4D5D6D7D8依次熄滅,往復(fù)循環(huán)。（4）第四種花樣燈顯示方式為：（D1，D2）（D2，D3）（D3，D4）（D4，D5）（D5，D6）（D6，D7）（D7，D8）（D7，D6）（D6，D5）（D5，D4）（D4，D3）（D3，D2）（D2，D1）依次點(diǎn)亮, 往復(fù)循環(huán)。（5）第五種花樣燈顯示方式為：（D1，D2）（D7，D8）（D2，D3）（D6，D7）（D3，D4）（D5，D6）（D4，D5）（D3，D4）（D5，D6）（D2，D3）（D6，D7）（D1，D2）（D7，D8）依次點(diǎn)亮, 往復(fù)循環(huán)。（6）第六種花樣燈顯示方式為：（D1，D3，D5，D7）（D2，D4，D6，D8）（D3，D4，D6，D7）（D1，D2，D4，D5）（D2，D3，D6，D7）（D1，D4，D5，D8）（D1，D2，D3，D4）（D5，D6，D7，D8）依次點(diǎn)亮, 往復(fù)循環(huán)。圖3.10 LED顯示電路設(shè)計(jì)圖4硬件仿真4.1測(cè)試結(jié)果按照實(shí)驗(yàn)電路圖在proteus中找到相應(yīng)的元器件，并搭建電路，將相應(yīng)元器件的規(guī)格調(diào)到合適值。在keil中生成HEX文件，裝入單片機(jī)中運(yùn)行，按key1可看到花樣燈閃爍，每按一次變化一種樣式。按key2可聽到動(dòng)聽的音樂，每按一次變化為下一首歌。按key3可以同時(shí)關(guān)閉燈跟歌曲。按鍵均可實(shí)現(xiàn)要求的功能。4.2總體運(yùn)行圖播放歌曲圖歌曲暫停圖4.3實(shí)物制作一般來說，造成硬件問題的首要問題就是焊接了，也就是說焊接的好與壞直接響產(chǎn)品的正常運(yùn)行。造成焊接質(zhì)量不高的常見原因是:焊錫用量過多,形成焊點(diǎn)的錫堆積；焊錫過少,不足以包裹焊點(diǎn)。冷焊。焊接時(shí)烙鐵溫度過低或加熱時(shí)間不足,焊錫未完全熔化、浸潤、焊錫表面不光亮(不光滑),有細(xì)小裂紋(如同豆腐渣一樣!)。夾松香焊接,焊錫與元器件或印刷板之間夾雜著一層松香,造成電連接不良。若夾雜加熱不足的松香,則焊點(diǎn)下有一層黃褐色松香膜；若加熱溫度太高,則焊點(diǎn)下有一層碳化松香的黑色膜。對(duì)于有加熱不足的松香膜的情況,可以用烙鐵進(jìn)行補(bǔ)焊。對(duì)形成的黑膜,要吃凈焊錫,清潔被焊元器件或印刷板表面,重新進(jìn)行焊接才行。焊錫連橋。指焊錫量過多,造成元器件的焊點(diǎn)之間短路。這在對(duì)超小元器件及細(xì)小印刷電路板進(jìn)行焊接時(shí)要尤為注意。焊劑過量,焊點(diǎn)明圍松香殘?jiān)芏?。?dāng)少量松香殘留時(shí),可以用電烙鐵再輕輕加熱一下,讓松香揮發(fā)掉,也可以用蘸有無水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊劑。焊點(diǎn)表面的焊錫形成尖銳的突尖。這多是由于加熱溫度不足或焊劑過少,以及烙鐵離開焊點(diǎn)時(shí)角度不當(dāng)浩成的內(nèi)。硬件的調(diào)試1排除邏輯故障 這類故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬用表的短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。 2 排除元器件失效 造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買來時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。 3 排除電源故障 在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V4.8V之間屬正常。若有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。5總結(jié)上學(xué)期通過對(duì)單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使我對(duì)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了一定的認(rèn)識(shí)，在這基礎(chǔ)之上進(jìn)行單片機(jī)設(shè)計(jì)，可以說是輕松了不少，然而在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中依然暴露出許多問題。例如我對(duì)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)就了解不夠深，這使得我在設(shè)計(jì)按鍵控制的時(shí)候，面臨很大的問題，最終我通過重新翻閱課本及相關(guān)資料，克服了這一困難。在程序設(shè)計(jì)的過程中，也出現(xiàn)了不少問題，例如在總開關(guān)程序的編寫中，我就無從下手。最終我通過向老師答疑得以解決。此次課程設(shè)計(jì)也使我對(duì)C編程的有關(guān)知識(shí)得以溫習(xí)和重新學(xué)習(xí)。此外在學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)的時(shí)候?qū)τ谶@個(gè)領(lǐng)域有了更新更全面的認(rèn)識(shí)。微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大量使用將人類社會(huì)帶入一個(gè)新的時(shí)代，單片微型計(jì)算機(jī)(簡稱單片機(jī))在其中扮演著十分重要的角色。雖然它沒有常見的PC那樣大的體積和重量，不會(huì)在辦公桌或控制臺(tái)上占據(jù)一個(gè)顯要的位置，但它就像小小的螺絲釘一樣，鑲嵌在人們工作、生活中需要計(jì)算、控制、測(cè)量等智能活動(dòng)的各個(gè)角落。自20世紀(jì)70年代問世以來，單片機(jī)以其體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、使用方便、性能價(jià)格比高、容易產(chǎn)品化等特點(diǎn)，在智能儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各個(gè)行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的推動(dòng)作用，對(duì)人們生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生了深刻的影響。作為21世紀(jì)的工科大學(xué)生，學(xué)好單片機(jī)，一方面可以加深對(duì)計(jì)算機(jī)原理和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，另一方面也為自身在專業(yè)上的深入發(fā)展構(gòu)筑了一個(gè)很好的平臺(tái)其重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過。總之可以說是收益匪淺。致 謝光陰似箭， 日月如棱。 五年的時(shí)間， 在我們漫長的人生旅途中是那么的短暫， 但是， 這短短的五年是最真誠的青春， 是最純真的歲月， 是最美麗的大學(xué)生活 我們的自學(xué)能力在這里得提升，我感謝所有的恩師：是您賦予我們最有意義的收 獲；是您帶領(lǐng)我們走進(jìn)知識(shí)殿堂，使我們不但豐富了知識(shí)；是您給我們一個(gè)全新 的角度去發(fā)現(xiàn)美、創(chuàng)造美、欣賞美，給我們美的眼睛去發(fā)現(xiàn)世界的美，感悟生活 的美；是你教會(huì)我們珍惜友誼和時(shí)間；是您給了我們看世界的眼睛，是你們用博 大的胸懷，給予我們最無私的關(guān)懷和奉獻(xiàn)。 這在這次的畢業(yè)論文中，發(fā)揮了我在學(xué)校學(xué)到的文化知識(shí)和技能的應(yīng)用，也 算是我最后一次做學(xué)校的作業(yè)了， 我要感謝我的指導(dǎo)老師， 還有我的班主任老師， 以及任課老師，感謝他們的教誨，讓我知道在社會(huì)上懂得怎樣去做好自己，端正 自己的位置，為社會(huì)貢獻(xiàn)出我自己的力量。參考文獻(xiàn)1王思明，張金敏，茍軍年等. 單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：科學(xué)出版社，2012.2李云鋼，周逢興，龍志強(qiáng). 單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：中國水利水電出版社，2008.3譚浩強(qiáng). C語言程序設(shè)計(jì)(第四版) M. 北京：清華大學(xué)出版社，2010.4風(fēng)波親，吳寧. 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.3.5吳秀清，周荷琴. 微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)M. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002.6宋戈等. 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)范例大全M. 北京：人民郵電出版社，2010.5.附錄元器件清單序號(hào)文字標(biāo)號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1R1-R2電阻器210K,1K2R3-R9電阻器75103Q1三極管190134C1、C2電容230pf無極性5C6、C7電容2104 pf無極性6C3電容110uf有極性7C5、C8電容2100uf有極性8S1開關(guān)19S2-S4按鈕1TD-03B10LS1揚(yáng)聲器12VA,4歐姆11X1晶振112MHZ13VCC電源19V4節(jié)1.5V的電池14S5開關(guān)1控制電源15U1單片機(jī)1AT89C5116U2LM780519v變5v原理圖原理圖程序清單源程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1=P32;/按key1可切換花樣sbit key2=P33;/按key2可切換歌曲sbit key3=P31;/總開關(guān)，用于總體控制花樣燈跟歌曲。sbit fm=P37;/蜂鳴器連續(xù)到I/O口P37上/-六種花樣燈閃爍代碼-uchar code huayang1=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf;/花樣燈1uchar code huayang2=0x7f,0xfe,0xbf,0xfd,0xdf,0xfb,0xef,0xf7,0xef,0xfb,0xdf,0xfd,0xbf,0xfe;/花樣燈2uchar code huayang3=0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x0,0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff;/花樣燈3uchar code huayang4=0x3f,0x9f,0xcf,0xe7,0xf3,0xf9,0xfc, 0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f; /花樣燈4uchar code huayang5=0x3f,0xfc,0x9f,0xf9,0xcf,0xf3,0xe7, 0xcf,0xf3,0x9f,0xf9,0x3f,0xfc; /花樣燈5uchar code huayang6=0x55,0xaa,0xcc,0x33,0x99,0x66,0x0f,0xf0; /花樣燈6uchar count1;/花樣標(biāo)志uchar count2;/歌曲標(biāo)志uchar timeh,timel,i;/-音樂代碼-/音樂代碼中，字節(jié)高位控制頻率,即為音調(diào)。字節(jié)低位控制該音調(diào)持續(xù)的時(shí)間，/代表多少個(gè)十六分音符。/1-7代表中央C調(diào),8-E代表高八度,0代表停頓/最后的0是結(jié)束標(biāo)志即0xff。uchar code yldbwdx= /月亮代表我的心0x02,0x82,0x16,0x32,0x54,0x02,0x52,0xA6,0x32,0x54,0x02,0x52,0x64,0x74,0xB6,0x64,0x52,0x5C,0x32,0x22,0x16,0x12,0x14,0x32,0x22,0x16,0x12,0x14,0x22,0x32,0x26,0x12,0x94,0x22,0x32,0x2C,0x32,0x52,0x36,0x22,0x14,0x54,0xAC,0x92,0xA2,0x96,0xA2,0x96,0x82,0x3C,0x54,0x36,0x22,0x14,0x54,0xAC,0x92,0xA2,0x16,0x12,0x14,0x22,0x32,0x2C,0x02,0x82,0x16,0x32,0x56,0x12,0xA6,0x32,0x56,0x52,0x66,0x72,0xB6,0x62,0x1C,0xff/結(jié)束標(biāo)志;uchar code kdqg=/康定情歌0x64,0x84,0x92,0x91,0x81,0x93,0x61,0x54,0x62,0x82,0x92,0x91,0x81,0x92,0x64,0x62,0x82,0x92,0x91,0x81,0x93,0x61,0x54,0x82,0x62,0x51,0x61,0x51,0x41,0x52,0x24,0x92,0x54,0x82,0x64,0x52,0x42,0x94,0x82,0x62,0x51,0x61,0x51,0x41,0x52,0x24,0xff;uchar code lzh=/國歌0x03,0x04,0x04,0xc2,0x14,0x12,0x12,0x12,0x11,0x11,0xc2,0xd1,0xe1,0x14,0x02,0x32,0x12,0x21,0x31,0x52,0x51,0x51,0x54, 0x32,0x31,0x31,0x12,0x11,0x31,0x52,0x51,0x31,0x24,0x24,0x24,0x64,0x54,0x24,0x34,0x52,0x32,0x21,0x31,0x12,0x11,0x21,0x34,0x04, 0x52,0x51,0xd1,0x12,0x12,0x32,0x31,0x31,0x52,0x51,0x51,0x22,0x22,0x22,0xd2,0xd1,0x24,0x22,0xc2,0x14,0x12,0x34,0x32,0x32,0x54,0x54,0x54,0x54,0x12,0x11,0x31,0x52,0x51,0x51,0x64,0x54,0x32,0x31,0x11,0x52,0x52,0x52,0x32,0x02,0x12,0x02,0xc4,0x14,0xa2,0xa1,0x11,0x52,0x52,0x52,0x32,0x02,0x12,0x02,0xc4,0x14,0xc4,0x14,0xc4,0x14,0x14,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0xff;uchar code jmszl= /寂寞沙洲冷0x12,0x12,0x22,0x32,0x31,0x22,0x21,0x22,0x21,0x31,0x51,0x52,0x31,0x52,0x61,0x15,0x14,0x51,0x52,0x31,0x52,0x62,0x13,0x11,0x13,0x32,0x28,0x08,0x28,0x31,0x32,0x31,0x32,0x11,0x21,0x51,0x52,0x51,0x52,0x51,0x51,0x31,0x32,0x31,0x32,0x81,0x72,0x63,0x62,0x71,0x81,0x72,0x61,0x61,0x52,0x31,0x21,0x32,0x51,0x54,0x22,0x12,0x11,0x12,0x11,0x12,0x12,0x14,0x26,0x32,0x26,0x32,0x61,0x51,0x51,0x31,0x31,0x21,0x31,0x51,0x61,0x51,0x31,0x51,0x02,0x32,0x81,0x81,0x81,0x81,0x62,0x52,0x34, 0x31,0x81,0x81,0x81,0x61,0x91,0x82,0x51,0x51,0x51,0x51,0x31,0x61,0x53,0x21,0x11,0x21,0x11,0x22,0x11,0x21,0x26,0x32,0x61,0x51,0x51,0x31,0x31,0x21,0x31,0x51,0x61,0x51,0x31,0x51,0x52,0x31,0x31,0x81,0x81,0x81,0x61,0x91,0x81,0x61,0x31,0x56,0x32,0x32,0x81,0x81,0x81,0x81,0x91,0x81,0x61,0x81,0x61,0x51,0x31,0x51,0x34,0x21,0x31,0x51,0x31,0x21,0x11,0x61,0x21,0x16,0xff;uchar code qnzl= /千年之戀0x12,0x22,0x34,0x84,0x74,0x54,0x38,0x42,0x32,0x22,0x42,0x34,0x84,0x72,0x82,0x94,0xA8,0x08,0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62, 0x32,0x31,0x21,0x32,0x82,0x71,0x81,0x71,0x51,0x32,0x22, 0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62, 0x32,0x31,0x21,0x32,0x83,0x82,0x71,0x72,0x02, 0x63,0xA1,0xA2,0x62,0x92,0x82,0x52, 0x31,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x62,0x82,0x7C,0x02, 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA2,0x71,0x76, 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x52,0x31,0x36, 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA3,0x73,0x62,0x53, 0x42,0x63,0x83,0x83,0x91,0x91, 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x0A2,0x71,0x76, 0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x52,0x31,0x36, 0