電子音樂盒的單片機(jī)設(shè)計(jì)

1、華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文 一、畢業(yè)論文的目的隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)功能不斷完善，性價(jià)比價(jià)格比顯著提 高，技術(shù)日趨完善。由于單片機(jī)具有體積小，重量輕，價(jià)格便宜，功耗低，控制功能強(qiáng)及 運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，因而在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，軍事及家電器件等各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)及其附加電子器件實(shí)現(xiàn)某一實(shí)際功能，檢驗(yàn)并提高同學(xué)對整體電路設(shè)計(jì) 和把握的能力。同時(shí)也加強(qiáng)對整體電路設(shè)計(jì)和把握能力，了解單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，以及 電路板的實(shí)際制作和調(diào)試能力。同時(shí)也加強(qiáng)對數(shù)字電路，單片機(jī)和微機(jī)原理等課程知識的 實(shí)際應(yīng)用能力，也為同類產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。二、主要內(nèi)容根據(jù)給

2、定的任務(wù)要求選擇合適的單片機(jī)和其它電子元件，進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟 件編程，根據(jù)系統(tǒng)制作并調(diào)試系統(tǒng)電路板，使之實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求并注意制作工藝。有關(guān)參數(shù) 要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：設(shè)計(jì)一套基于單片機(jī)的音樂盒，完成對音樂播放的控制，完成對音樂控制系統(tǒng)軟件、 硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，并進(jìn)行仿真和硬件制作。三、重點(diǎn)研究問題制定音樂盒控制系統(tǒng)需要完成功能，并根據(jù)此來制定設(shè)計(jì)方案；根據(jù)設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行 硬件電路圖的設(shè)計(jì)和軟件模塊的開發(fā)；音樂盒一主要功能計(jì)數(shù)功能是由數(shù)碼管來完成的， 對數(shù)碼管型號進(jìn)行選擇，通過仿真調(diào)用后再來反復(fù)修改程序，最終達(dá)到預(yù)期功能。四、主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計(jì)參數(shù)系統(tǒng)要有一定穩(wěn)定性，不易受

3、外界干擾的影響。系統(tǒng)采用外部或內(nèi)部+5V供電。實(shí)現(xiàn)音樂盒播放音樂的控制。數(shù)碼管來顯示歌曲序號的功能。可以通過按鍵選擇增加一些完善功能。五、論文成果要求畢業(yè)設(shè)計(jì)要符合生產(chǎn)要求，能基本滿足功能要求。在論文內(nèi)容中要求以下方面：開題報(bào)告：在設(shè)計(jì)初期階段進(jìn)行認(rèn)真調(diào)研。在調(diào)研和充分理解課題內(nèi)容和要求的基礎(chǔ)上，寫出3000字左右的開題報(bào)告（其中包括文獻(xiàn)綜述）。要求查閱文獻(xiàn)在10篇以上，開題報(bào)告中引 用的文獻(xiàn)資料在5篇以上。實(shí)習(xí)日記及總結(jié)：在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)時(shí)間為 2周左右。實(shí)習(xí)過程應(yīng)聽從指導(dǎo)教師的指揮， 寫出實(shí)習(xí)日記。實(shí)習(xí)結(jié)束后，對實(shí)習(xí)過程進(jìn)行總結(jié)，提交實(shí)習(xí)報(bào)告（不少于2000字）。外文翻譯：在設(shè)

4、計(jì)過程中，能運(yùn)用一門外語翻譯與課題有關(guān)的外文資料。要求譯文準(zhǔn)確、通順， 字?jǐn)?shù)在3000漢字以上。畢業(yè)論文：在畢業(yè)設(shè)計(jì)后期，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一本。要求內(nèi)容完整，含中外文摘要，條理清楚，文字通順，書寫規(guī)范。要求中文摘要字?jǐn)?shù)在400字左右，關(guān)鍵詞35個(gè)，論文正文字?jǐn)?shù)應(yīng)在10000字以上。提交設(shè)計(jì)部分的硬件電路圖和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件代碼，以及能夠正常工作的 單片機(jī)電路板。單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)組進(jìn)程表時(shí)間：第1 14周（含2周實(shí)習(xí)）、14周答辯2月16號一5月24號進(jìn)行調(diào)研，收集與課題相關(guān)資料，熟悉課題所需相關(guān)知識，初擬設(shè)第1 2周(2.16 3.1 )熟悉相關(guān)應(yīng)用工具軟件，收集素材。 完成相

5、關(guān)英文資料翻譯。第3 4周畢業(yè)實(shí)習(xí)，了解各種單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)、工作原理(3.2 3.15)及與專業(yè)有關(guān)知識，開闊眼界，進(jìn)一步收集資料。第5 6周寫出開題報(bào)告（文獻(xiàn)綜述）、實(shí)習(xí)報(bào)告。(3.16 3.29)確疋總體設(shè)計(jì)方案，包括硬件選型。第7 8周進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，繪制硬件圖。(3.30 4.12)第9周進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行運(yùn)行仿真。(4.13 4.19)第1012周完成電路板制作，總體測試、調(diào)試等(4.20 5.10)第13周編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、答辯準(zhǔn)備(5.11 5.17)第14周答辯(5.18 5.24)華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)論文開題報(bào)告2009年3月18日學(xué)生姓名肖新

6、學(xué)號200505015專業(yè)測控技術(shù)與儀器題目名稱單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用電子音樂盒設(shè)計(jì)課題來源自 選主 要 內(nèi) 容一、選題目的單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時(shí)集成諸如 通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可 以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被 稱為微控制器(Microcontroler )，是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片 機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)

7、計(jì)理念是通過將大量外 圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而 對提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生 活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo) 彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的 網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。為了更好地熟悉和掌握單片機(jī)的基本功能和編程，我們以AT89S51為基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)電子音樂盒。AT89S51單片機(jī)電子音樂盒集成多個(gè)硬件資源模塊，每個(gè)模 塊各自可以成為獨(dú)立的單元，也可以相互組合，因此，可以為不同階層的單片 機(jī)愛好者所用。同時(shí)

8、，電子音樂盒的設(shè)計(jì)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。我們根據(jù)學(xué) 習(xí)和實(shí)踐的需要，進(jìn)行了電子音樂盒功能設(shè)計(jì)。我們在制作電子音樂盒的過程 中會學(xué)習(xí)到很多的東西，能夠最大限度的了解我們自制的這一個(gè)單片機(jī)電子音 樂盒，這樣以后調(diào)試程序的時(shí)候便得心應(yīng)手，效率要提高很多。自制的單片機(jī) 電子音樂盒特點(diǎn)介紹：結(jié)構(gòu)簡單合理；設(shè)有復(fù)位按鈕，便于分析和調(diào)試程序；3單片機(jī)的所有口線均可外引，便于擴(kuò)展其它實(shí)驗(yàn)；4.器件排列便于直接連接仿真器而不影響操作和觀察； 5外部接口在側(cè)面而便于連接而不影響操作；直流5V或者USB電源均可接入，USB接 口設(shè)計(jì)保護(hù)電路；所有元件安裝高度均不超過2CM便于存放，并減少受損幾率。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

9、及發(fā)展趨勢現(xiàn)狀現(xiàn)在，單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、 導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級換 代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞一一“智能型”， 如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的 某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能 就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域目前單片機(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)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種

10、智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(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)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、 智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī) 應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)也廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢1）可靠性及應(yīng)用越來越水平高和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向。2）所集成的部件越來越多；NS （美國國家半導(dǎo)體）公司的單片機(jī)已把語 音、圖象部件也集成到單片機(jī)中，也就是說，單片機(jī)的意義只是在于單 片集成電路

11、，而不在于其功能了；如果從功能上講它可以講是萬用機(jī)。 原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路。3）功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提高，單片機(jī)還會不斷 產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)：單片機(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的 距離越來越小，甚至難以辨認(rèn)。數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)發(fā)展數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級以及制 造工藝上。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機(jī)的水平。在目前，用戶 對單片機(jī)的需要越來越多，但是，要求也越來越高。三、本課題研究內(nèi)容：單片機(jī)的基本概念與用途單片機(jī)（SCM直譯微型計(jì)算機(jī)，它是將中央處理單元（CPU、存儲器（RAM,R

12、OM輸入/輸出接口電路等微型計(jì)算機(jī)的基本功能部件集成在一塊集成電路芯片上，構(gòu)成一個(gè)具有存儲、運(yùn)算、輸入輸出功能的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的應(yīng)用提高了機(jī)電產(chǎn)品的技術(shù)水平和自動化程度，對各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品更新起到了重要的推動作用。其應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)控制、儀器儀表、機(jī)電一體化設(shè)備等迅速發(fā)展到家用電器、辦公自動化、汽車電子等廣大領(lǐng)域。單片機(jī)電子音樂盒的主要功能1）鍵盤設(shè)計(jì)鍵盤,可以完全獨(dú)立的分開，靈活設(shè)計(jì),滿足各種需要；在單片機(jī)系統(tǒng)中鍵 盤中按鈕數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O 口的占用，常常將按鈕排列成矩陣形式。 在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按 鈕加以連接。這樣，一個(gè)

13、端口（如 P1 口）就能組成4*4=16個(gè)按鈕，比之直接 將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條 線就能組成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。由此可見，在需 要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。行掃描法行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鈕識別辦法，介紹過程如下。 判斷鍵盤中有無鍵按下，將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。 只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平 線與4根行線相交叉的4個(gè)按鈕之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵 按下。判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入

14、確定具體閉合鍵 的過程。其辦法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其 它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀 態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鈕。2）音樂播放的設(shè)計(jì)蜂鳴器聲音輸出，可以讓單片機(jī)發(fā)聲、唱歌,讓單片機(jī)變成電子琴；我們將 每一音符的時(shí)間常數(shù)和其對應(yīng)的節(jié)拍常數(shù)作為一組，按次序?qū)非械乃谐?shù)排列成一個(gè)表，然后由查表程序依次取出，產(chǎn)生音符并控制節(jié)奏，就能實(shí)現(xiàn) 演奏效果。此外，結(jié)束符和體止符能分別用代碼 00H和FFH來表示，若查表結(jié) 果為00H,則表示曲子終了；若查表結(jié)果為 FFH則產(chǎn)生對應(yīng)的停頓效果。為

15、了產(chǎn)生手彈的節(jié)奏感，在某些音符（例如兩個(gè)相同音符）音插入一個(gè)時(shí)間單位 的頻率略有不一樣的音符。四、設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)功能。鍵盤功能矩陣式鍵盤采用行列電路結(jié)構(gòu)，行列交叉點(diǎn)通過按鍵相連，行列分別連接 到按鍵開關(guān)的兩端。列線為輸出口，行線為輸入口，行線通過上拉電阻接到+5V 上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，行列之間是斷開的所有行線輸入為高電平；當(dāng)有鍵按下時(shí)，對應(yīng)的行線和列線短接導(dǎo)通，行線輸入電平為該列線輸出電平，這是按鍵是否 按下的關(guān)鍵。LED顯示功能LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管排成8字行，另 一個(gè)構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。在顯示位數(shù)較大時(shí)為了簡化電路，降低成本，通常采用動態(tài) 掃描顯示方式。為了使各位顯示器穩(wěn)

16、定顯示不同的字符，必須采用動態(tài)掃描的 方法實(shí)現(xiàn)。從PA口輸出一個(gè)字行碼，隨即從PB口輸出一個(gè)位選碼，依次送每 一個(gè)數(shù)碼管要顯示的字形和相應(yīng)的為選碼，則幾個(gè)數(shù)碼管上就會依次顯示出相 應(yīng)的字符。顯然，這種顯示是不連續(xù)的，但不斷重復(fù)上述掃描過程，且掃描頻 率較高時(shí)，看上去就變成連續(xù)的，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。音樂功能我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單 處機(jī)某個(gè)口線的 高”電平或低電平，貝U在該口上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波， 接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控制高”低”電平的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。五、參考文獻(xiàn)：1.單片機(jī)原理與接口技術(shù)黃菊生

17、編，北京：國防工業(yè)出版社 2007.092微機(jī)原理及應(yīng)用楊素行編，清華大學(xué)出版社2007.02單片機(jī)原理與接口技術(shù)何宏主編，國防工業(yè)出版社2006.07各種網(wǎng)絡(luò)教程及其他采取的主 要技術(shù)路 線或方法理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合，具體分析說明儀器、原材料，詳細(xì)構(gòu)建總體 設(shè)計(jì)步驟：系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，繪出硬件圖；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，仿真運(yùn)行；完成電路 板制作，測試、調(diào)試等方法1.采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)總體控制，具體用什么方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)顯示和音樂播放 等功能；利用什么軟件實(shí)現(xiàn)繪圖和仿真、編程等；制作實(shí)物。預(yù)期的成 果及形式開題報(bào)告一份(3000字左右)，其中包括文件綜述。要求閱讀文獻(xiàn)在10篇以上，開題報(bào)告中引用的文獻(xiàn)在 5

18、篇以上；運(yùn)用一門外語翻譯與課題有關(guān)的外文資料，字?jǐn)?shù)在3000字左右；設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份(10000字以上，包括前言、內(nèi)谷摘要、目錄及參 考文獻(xiàn)等)；提交設(shè)計(jì)部分的硬件電路圖和單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件源碼，以及能夠正常工作的單片機(jī)音樂盒；時(shí)間安排第12 周( 2.163.1 )進(jìn)仃調(diào)研，收集與課題相關(guān)資料，初擬設(shè)計(jì)方案；第3 4周(3.2 3.15 )畢業(yè)實(shí)習(xí)；第5 6周(3.16 3.29 )確定總體設(shè)計(jì)方案，包括硬件選型；第7 8周(3.30 4.12 )進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，繪制硬件圖；第9周(4.13 4.19 )進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真運(yùn)行；第1012周(4.20 5.10 )完成電路板制作，

19、總體測試，調(diào)試；第13周(5.11 5.17)編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，答辯準(zhǔn)備；第 14 周(5.18 5.24)答辯。指導(dǎo)教師 意見簽名： 年 月日備注華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文 I為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制音樂播放， 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)做出了嘗試， 即電子音樂盒的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)采用了蜂鳴器發(fā)聲來實(shí)現(xiàn)歌曲的播放，能保持基本音調(diào)不變，流暢播放出歌曲。現(xiàn)選用AT89S51單片機(jī)。主要設(shè)計(jì)模塊包括數(shù)碼管顯示部分，功能鍵盤部分，蜂鳴器發(fā)聲部分，彩燈部分。數(shù)碼管采用共陽極數(shù)碼管，通過單片機(jī)P1 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲序號的顯示；功能鍵盤采用按鍵開關(guān)，通過單片機(jī)P3 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲播放順序的調(diào)換和暫停播放功能；蜂鳴器由單片機(jī)的

20、 P2 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲播放；彩燈是由普通發(fā)光二極管代替，能實(shí) 現(xiàn)單色長亮和閃爍效果。主要工作過程是通過按下功能鍵實(shí)現(xiàn)上一首和下一首及暫停播放，同時(shí)有數(shù)碼管顯示當(dāng)前播放歌曲的序號，蜂鳴器播放出音樂，當(dāng)播放最后一首夜曲時(shí)還伴有彩燈閃爍。此次設(shè)計(jì)要利用單片機(jī)及KeilC51編程軟件編程和PROTEUS單片機(jī)仿真軟件和電子 電工等方面知識,用KeilC51編程軟件編程，用PROTEUS單片機(jī)仿真軟件仿真。最后制作 實(shí)物，將程序下載到單片機(jī)中，利用I/O 口產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出不同 的音調(diào)，從而演奏樂曲。關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī);方波；音調(diào)華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文第II頁共45頁A

21、bstractIn order to achieve sin gle-chip microcomputer to con trol music player, I made the graduati on project to try, that is, the desig n of electro nic music box. I used to achieve audible buzzer songs to play, to maintain the same basic tone, smooth playback of son gs. Sin gle-chip AT89S51 is op

22、ti on al.The main desig n module in cludes a digital display of the keyboard fun cti on of the audible buzzer of some Ian ter n.LED digital tube using a total of ano de, through the P1 port single-chip control, the realization of the show the serial number songs; fun cti ons using the keyboard butt

23、on switches, sin gle-chip P3 through populati on con trol, to achieve the cha nge the order of songs to play and pause fun cti ons; buzz P2 is con trolled by MCU port con trol, the realizati on of music playback; Ian tern is to replace ordinary light-emitting diodes, to achieve Iong-monochromatic li

24、ght and scin tillati on effects.The main process is to achieve by press ing fun cti on keys on the first one and the next, and suspension of play, while the digital display the serial number of the currently playing song, the music player buzzer, when the player when the final with a Nocturne Ian te

25、rn flashi ng. The use of sin gle-chip desig n and program ming software KeilC51 programming and simulation software PROTEUS single chip , such as electrical and electronic knowledge, with KeilC51 programming software programming, and simulation software PROTEUS sin gle-chip simulatio n. Fin ally, th

26、e producti on in kind, will be dow nl oaded to a single-chip process, the use of I / O I have a certain frequency square wave to drive the buzzer, the issue of different tones, which play music.Key words: AT89S51 microc on troller; square; tone華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文第 頁共45頁目錄 TOC o 1-5 h z 摘要IABSTRACT II HYPER

27、LINK l bookmark12 o Current Document 目錄1第1章緒論1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第2章 音樂盒總體設(shè)計(jì) 2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 設(shè)計(jì)功能要求2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 總體設(shè)計(jì)原理2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 總體設(shè)計(jì)框圖 2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第3章

28、芯片的選擇和介紹 4MCS-51系列單片機(jī)簡介 4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 單片機(jī)的選擇 4AT89S51 芯片介紹5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 電源電路8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 單片機(jī)最小系統(tǒng) 8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 4.3數(shù)碼管顯示部分 9

29、HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 鍵盤部分11按鍵開關(guān)11輕觸開關(guān)11 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 蜂鳴器部分11 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 軟件系統(tǒng)介紹 13 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 編程語言的選擇 13應(yīng)用軟件的選擇 KEILC51 13 HYPERLINK l

30、bookmark44 o Current Document 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 14 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 主程序流程圖 14主程序15定時(shí)器定時(shí)18 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 第6章 系統(tǒng)仿真及硬件制作 21 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 仿真的必要性 21 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 系統(tǒng)仿真過程 21 HYPERLINK l bookmark54 o Current

31、Document 原理圖的繪制21程序的調(diào)入22 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 硬件模型的制作和調(diào)試 22 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 硬件制作的意義23 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 硬件制作所需器件 23 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 硬件制作23 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 參考文獻(xiàn)25總 結(jié)26附錄27 HYPERL

32、INK l bookmark66 o Current Document 附錄一音樂歌曲源代碼27 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 附錄二音樂盒原理圖33 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 附錄三外文原文34 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 附錄四外文原文翻譯41華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文第 頁共45頁音樂盒的起源，可追溯至中世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興時(shí)期。當(dāng)時(shí)為使教會的的鐘塔報(bào)時(shí)，而將大小的鐘表上機(jī)械裝置，被稱為可發(fā)出聲音的組鐘”。音樂盒悠揚(yáng)的樂聲，經(jīng)常

33、勾起人們對美好往事的回憶，甚至魂?duì)繅艨M，墜入時(shí) 光歲月的追憶中。300多年來席卷全球市場的機(jī)械音樂盒的最大魅力，也許就在于它能將抽象的音樂，凝固成具象的藝術(shù)品。成為人們表達(dá)美好情感，追思逝去歲月的最 佳選擇吧！機(jī)械音樂盒的發(fā)展史，可追溯至14世紀(jì)初期，所發(fā)明掛在教堂鐘樓上的排鐘，這種用發(fā)條裝置來演奏的樂器，能發(fā)出清脆如水晶般的樂聲，一度風(fēng)靡荷蘭，比利時(shí) 和法國北部。1811年以來，瑞士曾經(jīng)是這項(xiàng)技藝的中心，它和瑞士鐘表工業(yè)一樣， 兩者相輔相成，一段時(shí)間名領(lǐng)風(fēng)騷，稱霸全球。音樂盒300多年的產(chǎn)品發(fā)展，同時(shí)也是人類文明 300多年發(fā) 展的歷史鑒證。每 個(gè)不同時(shí)期的音樂盒造型， 都能折射出當(dāng)時(shí)不同的

34、社會心態(tài)和文明發(fā)展現(xiàn)狀，它也成了時(shí)代的一面鏡子?，F(xiàn)今，音樂盒的制造，延襲傳統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)代，正日益成為人們或?yàn)榱说洳匾欢螝q 月，或?yàn)榱耸詹匾环萸楦校虺鲇趯σ魳返淖非?，或?qū)τ谂f時(shí)代的懷念，或?yàn)榱司邮?的美化，等等，而得到眾多品位人士的追求。音樂盒的分類：18音，30音，這些是代表音樂盒機(jī)芯的音數(shù)，其實(shí)也就是機(jī)芯里面，那一排鋼條的數(shù)量，鋼條的數(shù)量越多，也就是音數(shù)越高，奏出來的音色就越豐富，曲子也就是越好聽，同時(shí)曲子的播放時(shí)間也相應(yīng)長一點(diǎn)。一般18音的曲子為25秒左右，30音的曲子為35秒左右。50音的差不多有 60秒。目前來說，一般市面上賣的 愛麗絲 都是18音的，其次是 30音，50音。此次設(shè)計(jì)的

35、目的就是運(yùn)用單片機(jī)來設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)，來完成音樂播放的控制，并設(shè) 計(jì)一套硬件來進(jìn)行音調(diào)播放的實(shí)際模擬，從而有欣賞音樂的效果。第2章音樂盒總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)功能要求利用I/O 口產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出不同的音調(diào)，從而演樂曲（內(nèi)存六首樂曲）。采用七段數(shù)碼管顯示當(dāng)前播放的歌曲序號?？赏ㄟ^功能鍵選擇樂曲，暫停，播放，上一曲，下一曲?？傮w設(shè)計(jì)原理通過單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生一定長度的方波，方波脈沖驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。要產(chǎn)生音頻脈沖，只需算出某一音頻的周期（1/音頻），然后取半周期的時(shí)間定時(shí)。利用定時(shí)器 計(jì)時(shí)這個(gè)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相,然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期 時(shí)間再對I/O 口反相,

36、就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖。如中音 DO,頻率為523HZ, 其周期T=1/523=1912微秒，因此只要令計(jì)數(shù)器定時(shí) 1912/2=956，在每計(jì)數(shù)956次時(shí) 將I/O 口反相,就可得到中音D0（523HZ）。當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，判斷鍵值，啟動計(jì)數(shù)器TO,產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅(qū)動蜂鳴器，放出樂曲。同時(shí)啟動定時(shí)器 T1,在LED顯示歌曲號，也可使彩燈長亮和閃爍。數(shù) 碼管采用共陽極數(shù)碼管，通過單片機(jī) P1 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲序號的顯示；功能鍵盤采用 按鍵開關(guān)，通過單片機(jī)P3 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲播放順序的調(diào)換和暫停播放功能；蜂鳴器 由單片機(jī)的P2 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲播放；彩燈是由普通發(fā)光二極管代替，

37、能實(shí)現(xiàn)單色長 亮和閃爍效果。通過按下功能鍵實(shí)現(xiàn)上一首和下一首及暫停播放，同時(shí)有數(shù)碼管顯示當(dāng)前播放歌曲的序號，蜂鳴器播放出音樂，當(dāng)播放最后一首夜曲時(shí)還伴有彩燈閃爍?？傮w設(shè)計(jì)框圖單片機(jī)接+5V電源供電，晶振電路產(chǎn)生單片機(jī)所需時(shí)鐘信號，通過功能鍵產(chǎn)生外部中斷，控制音樂盒的上一首和下一首曲目，再由I/O接口輸出控制蜂鳴器發(fā)聲，LED顯示，彩燈亮或閃爍。另外，復(fù)位電路在于營造一個(gè)程序運(yùn)行的初始狀態(tài)，在程序出 錯(cuò)時(shí)，重新啟動單片機(jī)工作。圖2.3 總體設(shè)計(jì)框圖編程設(shè)置好定時(shí)時(shí)間，通過編程器寫入 AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)。由AT89S51單片機(jī)的定 時(shí)器每秒鐘通過P1.0-P1.7 口控制LED數(shù)碼顯示，復(fù)位

38、信號由按鈕輸入，每按下一次，系 統(tǒng)恢復(fù)原設(shè)定狀態(tài)。電源，晶振部分，復(fù)位電路，單片機(jī)，LED功能鍵，蜂鳴器部分后面均有詳細(xì)介紹。華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文第3章 芯片的選擇和介紹MCS-51系列單片機(jī)簡介單片機(jī)系統(tǒng)是本監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，數(shù)據(jù)的處理以及對試驗(yàn)設(shè)備的控制都由其來完 成。單片微型計(jì)算機(jī)(Sin gle-Chip Microcomputer )簡稱單片機(jī)。它是在一塊芯片內(nèi)集 成了計(jì)算機(jī)的組成單元，包括中央處理 CPU(Central Processing Unit )、隨機(jī)存儲器RAM(Random Access Memory、只讀存儲器 R0(Read Only Memory)、定時(shí)器

39、 / 計(jì)數(shù)器以及 I/O (Input/Output、等主要的計(jì)算機(jī)部件。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片，但它具有微機(jī)系 統(tǒng)的組成和功能特征，可謂麻雀雖小五臟俱全。單片機(jī)經(jīng)歷了4位單片機(jī)、8位低檔單片機(jī)、8位高檔單片機(jī)、16位單片機(jī)等各個(gè)階段，現(xiàn)在正向高性能、高速度、高集成度、大 容量多功能、低功耗、加強(qiáng)I/O能力及結(jié)構(gòu)兼容的32位和雙CPU方向發(fā)展。從MCS-48單片機(jī)發(fā)展到如今的新一代單片機(jī)，大致經(jīng)歷了三代。如以Intel位單片機(jī)為例，這三代的劃分大致如下：一代以MCS-48系列單片機(jī)為代表。其主要的技術(shù)特征是將CPU和計(jì)算機(jī)外圍電路集成到了一個(gè)芯片上，在與通用CPU分道揚(yáng)鑣、構(gòu)成新型工業(yè)微控制器

40、方面取得了成功，為單片機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展開辟了成功之路。第二代以MCS-51系列的8051、8052單片機(jī)為代表。MCS-5係列8位高檔單片機(jī)是在總結(jié) MCS-48系列單片機(jī) 的基礎(chǔ)上，于80年代初推出的新產(chǎn)品。第三代是Intel隨后推出的MCS-96系列單片機(jī)。 與MCS-51相比，MCS-96不但字長增加一倍，而且在其他性能方面也有很大的提高，特別 是芯片內(nèi)還增加了一個(gè)4路或8路的A/D轉(zhuǎn)換器，使其具有A/D轉(zhuǎn)換功能。在這所有的系 列中MCS-51系列以它較高的性能和較合理的價(jià)格仍占據(jù)著很大的市場地位。單片機(jī)的選擇單片機(jī)型號的選擇是根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)、功能、可靠性、性價(jià)比、精度和速度等來 決定

41、的。根據(jù)本課題的實(shí)際情況，單片機(jī)型號的選擇主要從以下兩點(diǎn)考慮；一是要有較強(qiáng) 的抗干擾能力。二是要有較高的性價(jià)比。由于51系列在我國使用最廣，且該系列的資料和能夠兼容的外圍芯片也比較多，特別是 ATME公司2003年推出新一代89S系列單片機(jī)， 其典型產(chǎn)品AT89S51單片機(jī)，與89C系列單片機(jī)相比具有較高的性能價(jià)格比。故本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S51單片機(jī)作為交通燈的核心部件，該單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能COMS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲 器(EPROM)和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM、，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU) 和

42、FLASH存儲單元，是80C51的增強(qiáng)型并且指令完全兼容，AT89S51新增加的功能由特第4頁共45頁華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文第 頁共45頁殊功能寄存器完成，相信日后它將更廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、汽車控制、智能儀器儀表及 電機(jī)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。321 AT89S51芯片介紹圖 3.1AT89S51 芯片集成電路管腳排列圖圖3.2 管腳排列圖它有40個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有20個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第1腳， 然后按逆時(shí)針方向依次為第2腳、第3腳第40腳，如圖3.2所示AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP（In-system progra

43、mmable的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用 ATMEI公司的高 密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51可為 許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的 隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O ） 口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中 斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT電路

44、， 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。管腳說明：VCC供電電壓GND接地P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1 口的 管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義 為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口, P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平 時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH

45、S程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地 址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4個(gè) TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫“ T時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作 為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在 給出地址“ T時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制 信號。P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部

46、上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。 當(dāng)P3 口寫入“T后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉 為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。P3.0 RXD （串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口）P3.2 /INTO （外部中斷0）P3.3 /INT1 （外部中斷1）P3.4 T0 （記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1 （記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀

47、端口時(shí)實(shí)際上并不從 外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形 表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的 操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心1然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯(cuò)為什么看上面的圖如果不對端口置 1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為 0Q端為OQA為1加到 場效應(yīng)管柵極的信號為1該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號 為1也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場效應(yīng)管

48、截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入由于在輸入 操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動作所以這類I/O 口被稱為準(zhǔn)雙向口 89C51的P0/P1/P2/P3 口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口接下來讓我們再看另一個(gè)問題從圖中可以看出這四個(gè)端口還有 一個(gè)差別除了 P1 口外P0P2P3口都還有其他的功能RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖

49、或用于定時(shí)目的。 然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行 MOV，MOV指令是ALE才起作用。另 外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH，不管是 否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET當(dāng)/EA端保持高電平

50、時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP。XTAL1反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2來自反向振蕩器的輸出?；贏T89S51的各種特性，選用此型號比較合適。第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1電源電路采用經(jīng)市電變壓，穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電源電路圖如圖4.1所示7805Vo1ADNGin17YYY一IN4007豐 ConFR1 木 47UF500out圖4.1電源電路單片機(jī)使用的是5（ 0.2）V的電源，對電壓的穩(wěn)定要求較高，我們可以用 LM7805 來實(shí)現(xiàn)此功能。首先，用交流變壓器將220V電壓變?yōu)榇笥?V的交流電，比如7.5V或10.5V， 然

51、后用橋式整流器，和電容進(jìn)行整流濾波，將交流電處理為直流。然后用 7805進(jìn)行5V恒 壓輸出，共給單片機(jī)電路使用。4.2單片機(jī)最小系統(tǒng)C1I22pFC2+5V2PFX1CRYSTAL1918U1卜 XTAL1XTAL2C322uFLC422uFRSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD739 r -3773533 32R11kR21k293031PSENALE EAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A152122232425

52、262728皿P1.0P1.12P1.23S,P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51圖4.2單片機(jī)最小系統(tǒng)P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617單片機(jī)最小系統(tǒng)以89S51為核心，外加時(shí)鐘和復(fù)位電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng), 成本相對較低,非常符合本設(shè)計(jì)的所有要求.89S51單片機(jī)系列是在MCS-5系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是當(dāng)前8位單片機(jī)的典型代表,采用CHMO工藝,即互補(bǔ)金屬氧化物的H

53、MO工藝,CHMOSCMC和HMO的結(jié)合,具有HMC高速度和高密度的特點(diǎn),還具有CMOf低功耗的特點(diǎn).單片機(jī)需要一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)來為各種操作提供秩序，此電路叫時(shí)鐘電路，采用不同的接線方式可以獲得不同時(shí)鐘電路，有內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路，如圖4.3所示，外部時(shí)鐘電路會使電路復(fù)雜，故采用的是內(nèi)部時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路在單片機(jī)的外部通過XTAL1,XTAL這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容,構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器.本系統(tǒng)采用 的為6MH的晶振,一個(gè)機(jī)器周期為2us,C1,C2為22pF。C1T8Q51Il X2ID內(nèi)部時(shí)鐘方式上電自勒復(fù)位6051out11XTAL2時(shí)鐘源18XTAL1外部時(shí)鐘方式圖4.3時(shí)

54、鐘電路圖圖4.4復(fù)位電路圖復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位 信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源 插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位復(fù)位電路分為上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位,如圖4.4所示。RSTH腳是復(fù)位信號的輸 入端,復(fù)位信號是高電平有效.這次采用的是手動復(fù)位，復(fù)位通過電容 C3, C4和電阻R1,R2 來實(shí)現(xiàn),按鍵手動復(fù)位是圖中復(fù)位鍵來實(shí)現(xiàn)的。4.3數(shù)碼管顯示部分歌曲序號顯示部分用數(shù)碼管來顯示，LED顯示器件是通過發(fā)光二極管顯示字段的器件。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中常用的是由7段LED數(shù)碼管，它的顯示塊中有8個(gè)發(fā)

55、光二極管，7個(gè) 發(fā)光二極管組成字符“ 8”，1個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)，因此有人稱 7段LED數(shù)碼管為8 段顯示器。LED數(shù)碼管的管腳配置如圖4.5所示。LED顯示塊，如圖4.8所示。它們經(jīng)過電阻和單片機(jī)的控制端口線一一相連，只要改變控制端口的電平就能使其發(fā)光或熄滅。LED數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩類，如圖 4.6所示。共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極共地，如圖 4.6(a)，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽 極電壓為高電平時(shí)，二極管發(fā)光；而共陽極LED數(shù)碼管是發(fā)光二極管的陽極共接，如圖4.6(b),當(dāng)某個(gè)二極管的陰極電壓為低電平時(shí)，二極管發(fā)光。10 9 8 ? 61 2 3 4 5e d GNT c d

56、pc.d宀KFKJ圖4.5 LED數(shù)碼管管腳配置圖圖4.6(b)(b)兩類LED數(shù)碼管共共陽極+5Vog10e1e10毫安。所以公共端接圖4.7 數(shù)碼管引腳圖本設(shè)計(jì)所用的數(shù)碼管為共陽極數(shù)碼管，數(shù)碼管的每段的電流是高電平，但在軟件編碼時(shí)需要和硬件相對應(yīng)，P roteus電路圖如4.8所示，實(shí)物如圖4.9所示。華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文第ii頁共45頁圖4.8數(shù)碼管仿真圖圖4.9數(shù)碼管實(shí)物圖鍵盤部分鍵盤是由一組按壓式或觸摸式開關(guān)構(gòu)成的陣列，是一種常用的輸入設(shè)備。鍵盤可分為 編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩種。編碼鍵盤通過硬件電路產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼，這種鍵盤所需程序簡單，但硬件電路 復(fù)雜、價(jià)格昂貴通常不被單

57、片機(jī)系統(tǒng)采用。非編碼鍵盤常用一些按鍵排列成行列矩陣，其硬件邏輯與按鍵編碼不存在嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而要由所用的程序來決定。非編碼鍵盤的硬件接口簡單，但是要占用較多的CPU時(shí)間，通常采用可編程鍵盤管理芯片來克服這個(gè)缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)使用兩種按鍵，一種是按鍵式非編碼鍵盤和輕觸式非編碼開關(guān)。按鍵開關(guān)在接線時(shí)由于有六個(gè)引腳，連接時(shí)需要用萬用表進(jìn)行測量，然后接通兩個(gè)引腳。輕觸開關(guān)一種電子開關(guān)，使用時(shí)輕輕點(diǎn)按開關(guān)按鈕就可使開關(guān)接通，當(dāng)松開手時(shí)開關(guān)既斷開，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是靠金屬彈片受力彈動來實(shí)現(xiàn)通斷的。但微動開關(guān)也有它不足的地方，頻繁的按動會使金屬彈片疲勞失去彈性而失效，連接時(shí)接通對角線即可。蜂鳴器部分一般所指的蜂鳴器是

58、以壓電陶瓷為主要元件的。壓電陶瓷是一類有將壓力與電流相互轉(zhuǎn)換能力的特殊陶瓷。這種能力緣于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓電陶瓷在一定方向上受到一 個(gè)壓力使其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生形變時(shí)，它就會在內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)電流，并且電流的變化與壓力的 變化密切相關(guān)。反之亦然。所以利用這一特性，在壓電陶瓷上通過一定頻率的電流，就會 引起壓電陶瓷微小形變，這一形變帶動空氣發(fā)生振動，如果頻率適當(dāng)，就可以被人耳所聽華北水利水電學(xué)院畢業(yè)論文第 頁共45頁見，也就是產(chǎn)生了蜂鳴聲。蜂鳴器的作用：蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、 定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作

59、發(fā)聲器件。.蜂鳴器的分類：蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。.蜂鳴器的電路圖形符號：蜂鳴器在電路中用字母“H” “H/”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM、“LB”“ JD等）表示。（二）蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理.壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器 及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹

60、鋼片粘在一起。.電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼 等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁 場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)介紹一個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行不僅需要硬件系統(tǒng)的支持，而且需要軟件系統(tǒng)的支持。如果 把硬件比作軀體，那軟件就是靈魂，硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)相互間密切的配合才構(gòu)建了能夠 “思考”和“判斷”的整體系統(tǒng)。借助軟件的可編程性，可以精簡硬件系統(tǒng)的組成；憑借 軟件的靈活性，可以不用對硬件系統(tǒng)進(jìn)行修改而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的修改。軟件系統(tǒng)與硬件系 統(tǒng)是密切相聯(lián)的，軟件系統(tǒng)建立在硬件系統(tǒng)