音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：單片機(jī)原理及應(yīng)用報(bào)告題目：音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器學(xué)生姓名： 所在學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師：廖亦凡20 14 年 6 月 4日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 報(bào)告題目音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器完成時(shí)間學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師廖亦凡職稱總體設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要點(diǎn)利用數(shù)字AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)倒數(shù)計(jì)數(shù)器的功能，設(shè)定時(shí)間后在LED數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的時(shí)間。其功能和性能指標(biāo)如下: 字符型LCD(162)顯示器，顯示格式為“TIME 分分：秒秒”。 用4個(gè)按鍵操作來設(shè)置當(dāng)前想要倒計(jì)數(shù)的時(shí)間。 一旦按下鍵則開始倒計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)為0時(shí)，發(fā)出一陣音樂聲。 程序執(zhí)行后工作指示燈LC

2、D閃動(dòng)，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵K1K4動(dòng)作如下： K1-可調(diào)整倒計(jì)數(shù)的時(shí)間160分鐘。 K2-設(shè)置倒計(jì)數(shù)的時(shí)間為5分鐘，顯示“0500”。 K3-設(shè)置倒計(jì)數(shù)的時(shí)間為10分鐘，顯示“1000”。 K4-設(shè)置倒計(jì)數(shù)的時(shí)間為20分鐘，顯示“2000” 復(fù)位后LCD的畫面應(yīng)能顯示倒計(jì)時(shí)的分鐘和秒數(shù)，此時(shí)按K1鍵，則在LCD上顯示出設(shè)置畫面。此時(shí)，若： 按K2鍵-增加倒計(jì)數(shù)的時(shí)間1分鐘。 按K3鍵-減少倒計(jì)數(shù)的時(shí)間1分鐘。 按K4鍵-設(shè)置完成。工作內(nèi)容及時(shí)間進(jìn)度安排第15周：周1-周3 ：立題、論證方案設(shè)計(jì)周4-周5 ：預(yù)答辯第16周：周1-周3 ：仿真實(shí)驗(yàn)7周4-周5 ：驗(yàn)收答辯課程設(shè)計(jì)成果1與

3、設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的軟件程序2課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告摘要 單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，收到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。而51單片機(jī)是各單片機(jī)最為典型和最有代表性的一種。本實(shí)驗(yàn)是基于MCS51系列單片機(jī)所設(shè)計(jì)的，可以實(shí)現(xiàn)鍵盤按鍵與數(shù)字動(dòng)態(tài)顯示并可以用音樂倒數(shù)的計(jì)數(shù)器。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片STC89C51作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編程，設(shè)計(jì)制作出一個(gè)計(jì)數(shù)器，包括以下功能：輸出時(shí)間，按下鍵就開始計(jì)時(shí)，并將時(shí)間顯示在LCD1602顯示器上。當(dāng)?shù)箶?shù)計(jì)數(shù)為0是，蜂鳴器就發(fā)出音樂聲響等等。該計(jì)數(shù)系統(tǒng)主要由計(jì)數(shù)器模塊、LCD顯示快、蜂鳴器模塊、

4、鍵盤模塊、復(fù)位模塊等部分組成。關(guān)鍵詞 ：STC89C51；鍵盤；LCD1602顯示；蜂鳴器 目錄 一、概述1二、方案設(shè)計(jì)與論證2三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與分析2 3.1主控制器AT89S51單機(jī) 2 3.2顯示電路LCD數(shù)碼 2 4、 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)與分析 24.1 程序流程圖24.2源程序 65、 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試13 5.1 硬件調(diào)試135.2 軟件調(diào)試135.3 軟硬件調(diào)試13六 、總原理圖及元器件清單146.1總原理圖 146.2元器件清單 14 6.2.1 AT89C51芯片 14 6.2.2 字符型LCD1602 15 6.2.3 按鍵控制模塊 16 6.2.4 其它元件 177、

5、結(jié)論與心得 178、 參考文獻(xiàn) 18 一、概述 隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)字鐘的要求越來越高，多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化。數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校。單片計(jì)算機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，是集CPU，RAM，ROM，定時(shí)/計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控質(zhì)器。它體積小成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大地方便，而且大大的擴(kuò)展了鐘表原先報(bào)時(shí)功能，諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、0按時(shí)自動(dòng)打鈴、

6、定時(shí)廣播、自動(dòng)啟閉路燈、定時(shí)開機(jī)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以數(shù)字化為基礎(chǔ)的，因此研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核心控制器，讀取時(shí)鐘的值，并通過LCD液晶顯示器現(xiàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)出來，而且可以通過按鍵電路控制執(zhí)行信號(hào)，給時(shí)鐘賦初值。還可以設(shè)置鬧鐘，當(dāng)計(jì)數(shù)為0時(shí)，發(fā)出一陣音樂聲。二、方案設(shè)計(jì)與論證 音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器所倒數(shù)的時(shí)間由數(shù)字顯示，控制器使用單片機(jī)AT89C51。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片AT89C51作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計(jì)制作出一個(gè)計(jì)數(shù)器，包括以下功能：輸出時(shí)間，按下鍵就開始計(jì)

7、時(shí)，并將時(shí)間顯示在LCD1602顯示器上。當(dāng)?shù)褂?jì)數(shù)為0時(shí)，蜂鳴器就發(fā)出音樂聲響等等。該計(jì)數(shù)器系統(tǒng)主要由計(jì)數(shù)器模塊、LCD顯示器模塊、蜂鳴器模塊、鍵盤模塊、復(fù)位模塊等部分組成?？傮w設(shè)計(jì)方框圖如圖1-1所示。LCD1602復(fù)位電路AT89C51蜂鳴器鍵盤 圖1-1 總體設(shè)計(jì)方框圖三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與分析31主控制器AT89S51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦

8、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。AT89C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。 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功

9、耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 32顯示電路LCD數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示是指LCD顯示某一屏字符時(shí)，時(shí)鐘保持當(dāng)前字符的顯示，不使用移屏顯示。便于控制，同時(shí)能夠滿足正常的顯示效果。由于在顯示中存在播放時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，這樣的話，即使是不產(chǎn)生整屏移動(dòng)，也能給人動(dòng)態(tài)感，也易于控制。四、系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)與分析4.1 程序流程圖主程序開始初始化，然后掃描鍵盤、復(fù)位電路和計(jì)數(shù)器。當(dāng)鍵盤按鍵有按下時(shí)，調(diào)整計(jì)數(shù)器值，LCD顯示新值。當(dāng)復(fù)位鍵有按下時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位為初值，重新倒計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器值倒計(jì)為0時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音，計(jì)數(shù)器停止倒計(jì)，程序結(jié)束。主程序流程圖、LCD顯示流程圖和按鍵流程圖分別如下圖4

10、-1、圖4-2和圖4-3所示。開始初始化掃描復(fù)位電路掃描鍵盤掃描計(jì)數(shù)器按鍵是否有按下？復(fù)位？計(jì)數(shù)值是否為0？否 否 否是是蜂鳴器發(fā)聲 是調(diào)整計(jì)數(shù)器值計(jì)數(shù)器停止倒數(shù)計(jì)數(shù)LCD液晶顯示器結(jié)束 圖4-1 主程序流程圖24退出LCD顯示相應(yīng)畫面是否有鍵按下LCD倒數(shù)計(jì)時(shí)復(fù)位鍵是否按下LCD相應(yīng)時(shí)間是否有鍵按下LED閃動(dòng)是否有程序執(zhí)行開始 是 否 是 否是否是否 圖3-2 LCD顯示流程圖有鍵按下時(shí)間顯示模式按鍵處理，確定模式按鍵掃描初始化開始 否是根據(jù)按鍵狀態(tài)修改時(shí)間時(shí)間修改模式根據(jù)按鍵狀態(tài)顯示相應(yīng)時(shí)間段是否 圖3-3 按鍵流程4.2源程序#include#include#define time 10

11、0#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuint t,flag,flag0,flag1,flag2,flag3,flag4,flag5,minute,second=60;uchar num,j,i,k=0;uchar code table=TIME 00:00;uint code table1=64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030;sbit key1=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;sbit key5=P14;sbit P1

12、_5=P15;sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit E=P22;sbit led_red=P23;void write_time(uint addr,uint date); void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/延時(shí)1S/void delay1(void) uchar a,b,c; for(c=13;c0;c-) for(b=247;b0;b-) for(a=142;a0;a-);/1602寫命令函數(shù)/void write_com(uchar com)RS=0;P3=com;delay(5);E

13、=1;delay(10);E=0;/1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)/void write_date(uchar date)RS=1;P3=date;delay(5);E=1;delay(10);E=0;/按鍵1處理函數(shù)/void KEY1() while(flag1) if(key2=0) delay(time);if(key2=0) if(minute0) minute=minute-1;write_time(7,minute);if(key4=0|key5=0) delay(150);if(key4=0|key5=0) flag1=0;flag =1;TR0=1;/按鍵2處理函數(shù)/void KEY2(

14、) minute=5;write_time(7,minute);while(flag2) if(key5=0) delay(time);if(key5=0) flag2=0;flag =1;TR0=1;/按鍵3處理函數(shù)/void KEY3() minute=10;write_time(7,minute);while(flag3) if(key5=0) delay(time);if(key5=0) flag3=0;flag =1;TR0=1;/按鍵4處理函數(shù)/void KEY4() minute=20;write_time(7,minute);while(flag4) if(key5=0) de

15、lay(150);if(key5=0) flag4=0;flag =1;TR0=1;void write_time(uint addr,uint date) uint ge,shi;ge=date%10;shi=date/10; write_com(0x80+addr);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);if(addr=7&date=0) j=1;if(j=1&addr=10&date=0) flag0=1; TR0=0;TR1=1;flag5=1; /初始化函數(shù)/void init() P1=0xff;RW=0;write_com(0x38);

16、write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x80);TMOD=0x11;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TH1=0xfc;TL1=0x44;ET1=1;ET0=1;/TR1=1;/TR0=1;EA=1;flag0=1;for(num=0;num0) minute=minute-1;write_time(7,minute);if(second=0) k=1;second=60;int main() init(); while(1) while(flag0) start();counter();wh

17、ile(flag5)delay1(); i+; if(i7) i=0;return 0;void inter0() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;t+;void initer1() interrupt 3TH1=table1i/256;TL1=table1i%256;P1_5=P1_5;if(key5=0) delay(100);if(key5=0) TR1=0;flag5=0;k=0;j=0;五、系統(tǒng)的仿真與調(diào)試5.1 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試，對(duì)于硬件調(diào)試而言，只要認(rèn)真焊接，硬件一般不會(huì)出現(xiàn)什么

18、問題的。靜態(tài)調(diào)試一般采用的工具是萬用表，它是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測。動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排查錯(cuò)誤的一種硬件檢測。調(diào)試步驟是：首先把電路分為若干模塊，調(diào)試過程中與該模塊無關(guān)的元件可以不加考慮，這樣可把故障限定在一定的范圍內(nèi)；故障清除后，把各個(gè)模塊合在一起進(jìn)行聯(lián)調(diào)，即可完成整個(gè)硬件調(diào)試工作。5.2 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是通過對(duì)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程。5.3 軟硬件調(diào)試軟硬件聯(lián)調(diào)是指把調(diào)試無誤的軟件程序燒制進(jìn)單片機(jī)芯片內(nèi)部，通上電源后，檢查硬件工作是否有預(yù)期的效果，如果沒有則需要檢測軟件是否在實(shí)現(xiàn)功能上有欠缺。若有錯(cuò)誤

19、，通過改寫軟件來調(diào)試，直至達(dá)到預(yù)期效果，則設(shè)計(jì)圓滿成功。本課程設(shè)計(jì)調(diào)試結(jié)果如下圖4-1所示。圖4-1課程設(shè)計(jì)調(diào)試結(jié)果六、總原理圖及元器件清單 6.1總原理圖 圖6-1總原理圖6.2元器件清單 6.2.1 AT89C51芯片 AT89C51芯片圖如下圖6-2所示。 圖6-2 AT89C51芯片簡介：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CMOS8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

20、只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000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。AT89C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。主要特性:與MCS-51 兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；1288位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源；可編程串行通道；低功耗的

21、閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。6.2.2 字符型LCD1602字符型LCD1602如下圖6-3所示。 圖6-3字符型LCD16021602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，各引腳符號(hào)及其功能表如下表6-1所示。引腳符號(hào)功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。4RSRS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電

22、平0時(shí)選擇指令寄存器。5R/WR/W為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。6EE(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光電源正極16BLK背光 電源負(fù)極 表6-1 LCD各引腳及其功能表6.2.3 按鍵控制模塊按鍵用于控制數(shù)碼顯示、LCD顯示、揚(yáng)聲器等模塊的工作。通過掃描按鍵是否按下，來設(shè)定各模塊的工作情況，使各模塊可以在按鍵的控制下，有序地進(jìn)行工作。設(shè)計(jì)中使用單個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)單個(gè)功能，屬于較為簡單的控制方式。在多功能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)中我們使用五個(gè)按鍵