單片機 課程設計報告(完成版).doc

單片機 課程設計報告題目： 音 樂 門 鈴 院系： 電氣信息工程系 專業(yè)： 通信工程 組長： 吳 楠 學號： 20100606019 組員1： 劉靜靜 學號： 20100606017 組員2： 張琳娜 學號： 20100606018 組員3： 李 元 學號： 20100606020 組員4： 黃智鑫 學號： 20100606049 組員5： 學號： 組員6： 學號： 指導教師： 李 寧 2011年01月06日16電氣信息工程系課程設計總結報告一、選題目的和意義：選題目的：近幾年來，隨著市場上智能化樓宇的不斷升溫，門鈴系統(tǒng)已作為智能化辦公室和智能化住宅小區(qū)的一個重要組成部分，被各商家和用戶所接受。人們已開始習慣用門鈴系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵鑰匙去管理各通道門，這使門鈴系統(tǒng)得到了飛躍性的發(fā)展。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，通過單片機實現(xiàn)人們對物質(zhì)生活的滿足，這將會日益成為今后的一個重要發(fā)展的方向。對于我們剛學習單片機的初學者來說，能夠獨立完成課題設計，使我們對單片機有了更深的認識。這不僅是鍛煉自己動手能力的機會，而且對于培養(yǎng)自己對單片機設計的興趣也是有很大的幫助的。音樂門鈴是現(xiàn)代電子科技與音樂結合的產(chǎn)物，在現(xiàn)代生活中扮演重要角色。雖然音樂門鈴看起來簡單，但是它是所有單片機設計的基礎，一個良好的基礎才是成功的一半。本系統(tǒng)主要完成該電子門鈴不僅具有普通電子門鈴的功能，而且還具有一些擴展功能。從以前的“叮咚”門鈴，它價格便宜，性能可靠，耗電量少，安裝也簡便；后來就有了音樂門鈴，按下再也不是“叮咚”聲，而是悅耳的音樂，讓客人可以耐心的等待。所以，我們設計了一個能播放六種音樂的門鈴。一個好的設計如果成功的話會大大的提高自己對單片機的興趣。意義：我們通過動手實踐操作，進一步學習和掌握了單片機原理的有關知識，特別是程序的編程方面，加深了對單片機原理及應用技術的認識，進一步鞏固了對單片機知識的理解，掌握簡單單片機應用系統(tǒng)的設計、制作、調(diào)試的方法。在設計時根據(jù)課題要求，復習相關的知識，查詢相關的資料。根據(jù)實驗條件，找到適合的方案，找到需要的元器件及工具，進行實驗。學習單片機設計我們不僅僅要重視結果是如何的，更重要的是過程，我們在這個設計的過程中能夠熟悉keil和Protues兩個軟件在單片機仿真的作用。這次的單片機課程設計重點是通過實踐操作和理論相結合，提高動手實踐能力，提高科學的思維能力，更在兩周的時間了解了更多的有關單片機的知識，使知識更加豐富，使自己更加充實。與此同時，我們也對團隊分工合作有了進一步的認識，只有通過合理的分工合作，我們們才能夠在短短一周的時間內(nèi)完成設計任務，相信這對以后在社會上工作和學習會有很多幫助，讓我們能更好的進入工作狀態(tài)。最重要的是，這次課程設計也增加了我們對問題的研究和探討，在我們以后的學習中會有更多的幫助。學生姓名任務分工學生姓名任務分工學生姓名任務分工吳楠焊接調(diào)試李元程序編寫劉靜靜原理圖設計黃智鑫程序編寫張琳娜PCB版圖繪制二、主要研究內(nèi)容：1. 我們自本次設計中，熟悉的掌握了單片機在實際的應用中的使用方法和過程步驟。為以后的其它設計打下了一定的基礎。2. 建立音樂，把音樂的音符找出，建立各個音符的定時常數(shù)T值表，編寫程序時，我們把T值表按順序建立在TABLE欄，每個發(fā)音副使用一個字節(jié)，字節(jié)的位代表音符的節(jié)拍。字節(jié)的高4位代表音符的高低，低四位代表音符的節(jié)拍。如果1拍為0.4秒，1/4秒就是0.1秒，只要設定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間。假設1、4拍為1DELAY,則1拍應為4DELAY時間，其余節(jié)拍就是它的倍數(shù)。1/4拍的延時時間在此我們設為125毫秒，音符節(jié)拍碼編程時放在程序的最后面SONGx處3.理解中斷工作方式，懂得了使用中斷控制器及中斷入口地址處理中斷響應。4.還有一個關鍵的內(nèi)容就是編寫相關程序，使門鈴變換出不同的音樂鈴聲來。在設計中，掌握單片機外部中斷的設置方法及使用步驟，能編寫簡單實用的中斷服務子程序。可以說，我對單片機的中斷有了一個比較深入的了解。5.掌握了一些單片機在使用中到的軟件和開發(fā)設備，例如keil與Protues軟件。這與我們在實驗室的情況不一樣用很大的自由性。三、實驗設計（相關原理框圖）：1.原理圖：原理圖系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，加上外圍電源時鐘電路、LM386功放電路及揚聲器電路組成。Atmel公司的生產(chǎn)的AT89C51單片機是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機，內(nèi)部除CPU外，還包括128字節(jié)RAM，4個8位并行I/O口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，片內(nèi)集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優(yōu)點，完全滿足本系統(tǒng)設計需要。LM386功放最大的特點是低功耗，高增益。本設計LM386電源電壓為30V，以便為揚聲器提供更高的頻率。本次設計應用了AT89C51單片機設計的電子音樂門鈴，僅需AT89C51單片機最小系統(tǒng)，再加一片LM386做音頻小功放，輸出到揚聲器。音樂是音符組成，不同的音符是由相應頻率的振動產(chǎn)生，產(chǎn)生不同的音頻需要有不同固定周期的脈沖信號。要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期T(1/F)，然后將此周期T除以2，即為半周期的時間。我們利用單片機的內(nèi)部定時器T0，使其工作在計數(shù)器模式MODE1下，初始化適當?shù)挠嫈?shù)值TH0及TLO以計時這個半周期時間，每當計時時間到后就將輸出脈沖的P1.0口反相，然后重復計時此半周期時間，再對P1.0口反相，就可在單片機P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。P1.0引腳脈沖接LM386作音頻功放，然后輸出到揚聲器，從而發(fā)出美妙的音樂。PCB原理圖延時開始設定時器工作方式開中斷T0是否被按下結束T0被按下次數(shù)調(diào)歌曲T0是否被放開NONOYESYES程序流程圖軟件程序由主程序、定時器T0中斷服務程序和延時子程序組成。系統(tǒng)初始化后，系統(tǒng)掃描按鍵判斷是否有鍵按下，有按鍵按下時，根據(jù)按下鍵的次數(shù)，向音頻字符碼指針賦以不同歌曲的地址，通過定時器T0中斷子程序使P1.0口輸出相應頻率的音頻脈沖以達到發(fā)聲目的。2.相關程序： ORG 00H JMP START ORG 0BH JMP TIM0START: MOV TMOD,#00000001B MOV IE,#10000010B JB P3.4,$ CALL DELAY1 JNB P3.4,$ MOV 31H,#00HSTART0: MOV 30H,#LOW SONGNEXT: MOV A,30H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R2,A JZ END0 ANL A,#0FH MOV R5,A MOV A,R2 SWAP A ANL A,#0FH JNZ SING CLR TR0 JMP D1SING: DEC A MOV 22H,A RL A MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV THO,A MOV 21H,A MOV A,22H RL A INC A MOVC A,A+DPTR MOV TL0,A MOV 20H,A SETB TR0D1: CALL DELAY INC 30H JMP NEXTEND0: CLR TR0 MOV A,31H XRL A,#00H JNZ END1 JB P3.4,$ CALL DELAY1 JNB P3.4,$ INC 31H MOV 30H,#LOW SONG1 JMP NEXTEND1: MOV A,31H XRL A,#01H JNZ END2 JB P3.4,$ CALL DELAY1 JNB P3.4,$ INC 31H MOV 30H,#LOW SONG2 JMP NEXTEND2: MOV A,31H XRL A,#02H JNZ END3 JB P3.4,$ CALL DELAY1 JNB P3.4,$ INC 31H MOV 30H,#LOW SONG3 JMP NEXT END3: MOV A,31H XRL A,#03H JNZ END4 JB P3.4,$ CALL DELAY1 JNB P3.4,$ INC 31H MOV 30H,#LOW SONG4 JMP NEXT END4: MOV A,31H XRL A,#04H JNZ END5 JB P3.4,$ CALL DELAY1 JNB P3.4,$ INC 31H MOV 30H,#LOW SONG5 JMP NEXT END5: JMP STARTTIMO: PUSH ACC PUSH PSW SETB RS0 CLR RS1 MOV TL0,20H MOV TH0,21H CPL P1.0 POP PSW POP ACC RETIDELAY: MOV R7,#02D2: MOV R4,#125D3: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY RETDELAY1:MOC R4,#20D4: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D4 RET ORG 300HTABLE: DW 64260,64400,64524,64580 DW 64684,64777,64820,64898 DW 64968,65030,65058,65110 DW 65157,65178,65217SONG: DB 42H,42H,42H,52H,64H,04H DB 62H,62H,62H,72H,84H,04H DB 92H,92H,82H,72H,64H,04H DB 82H,82H,52H,62H,44H,04H DB 42H,42H,42H,52H,64H,04H DB 62H,62H,62H,72H,84H,04H DB 92H,92H,82H,72H,64H,04H DB 82H,82H,52H,62H,44H,04H DB 00HSONG1: DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C4H,0B4H,04H DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H DB 0B4H,0A4H,94H DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H DB 0C4H,0B4H,04H DB 00HSONG2: DB 84H,94H,88H DB 64H,54H,68H DB 84H,64H,54H,44H DB 62H,82H,42H,62H,58H DB 84H,94H,88H DB 64H,54H,68H DB 84H,64H,54H,44H DB 52H,42H,52H,62H,48H DB 00HSONG3: DB 84H,02H,82H,64H,54H DB 64H,54H,48H DB 64H,02H,52H,44H,24H DB 14H,24H,18H DB 24H,02H,22H,42H,24H DB 44H,54H,68H DB 54H,02H,52H,84H,84H DB 54H,64H,48H DB 00HSONG4: DB 44H,54H,64H,44H DB 44H,54H,64H,44H DB 64H,74H,88H DB 64H,74H,88H DB 82H,92H,82H,72H,64H,44H DB 82H,92H,82H,72H,64H,44H DB 44H,84H,48H DB 44H,14H,48H DB 00HSONG5: DB 62H,82H,82H,62H,98H DB 92H,0B2H,0B2H,82H,98H DB 62H,82H,82H,52H,68H DB 92H,0B2H,0B2H,82H,98H DB 62H,82H,82H,62H,92H,92H,94H DB 92H,0B2H,0B2H,92H,84H,94H DB 0B8H,0B4H,04H DB 00H END四、設計的方法及步驟：1.初步構思設計的框架圖。2.用protel99se畫出電路圖。3.用protues仿真軟件仿真，是否能達到自己想要的效果。4.選購適合的元器件。5.建立音樂，把音樂的音符找出，建立各個音符的定時常數(shù)T值表，編寫程序。6.用面包板進行調(diào)試，看在實踐中是否能夠?qū)崿F(xiàn)。7.如果有問題，找出其中的不足，解決問題。8.用萬用板焊出實物。9.向51單片機中寫入程序，驗證成品試驗效果。五、結果及討論：結果：通過自己動手做并解決了相應的問題，但由于器件的差別和焊接問題，使我們的門鈴設計沒有按照計劃播放音樂。這次設計我們不僅學到了單片機的定時中斷，外部中斷，對其中斷有了一個比較深入的了解，而且從中發(fā)現(xiàn)了許多的問題，從而解決了心中的疑惑。設計中我們嘗試著編寫不同的程序來改變音樂的花樣，這樣不僅可以使音樂門鈴更具有實用性，更重要的是鍛煉了我們的編程能力，為以后的單片機學習有很大的幫助。單片機作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學初我們對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設計后我們發(fā)現(xiàn)自己在一點一滴的努力中對單片機的興趣也在逐漸增加。作為一名通信專業(yè)的大三學生，我們覺得做單片機課程設計是十分有意義的，而且是十分必要的。雖然過去從未獨立應用過它們，但在學習的過程中帶著問題去學我們發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我們做這次課程設計的又一收獲。然后，要做好一個課程設計，就必須做到：在設計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結構有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設計程序時，不能妄想一次就將整個程序設計好，反復修改、不斷改進是程序設計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設計課程過程中遇到問題是很正常的，但我們應該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的課程設計結束了，但是從中學到的知識會讓我們受益終身。在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過查閱大量有關資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗和自學，若遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老師，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次課程設計我們也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。在完成單片機課程設計后,我們發(fā)現(xiàn)我們還有許多不足,所