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2014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)間專 業(yè)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師廖亦凡職稱班級(jí)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(16×2) 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)

2、行后工作指示燈LCD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)

3、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與設(shè)計(jì)內(nèi)容對應(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 LC

4、D1602 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、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 ,23.1 主控制器 AT89S51單機(jī) ,23.2顯示電路 LCD 數(shù)碼 ,2四、 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 ,6五、 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試 ,135.1 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.

5、2元器件清單 ,146.2.1 AT89C51 芯片 ,146.2.2字符型 LCD160215,6.2.3按鍵控制模塊 ,166.2.4 其它元件 ,17七、結(jié)論與心得 ,17八、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

6、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、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)用有著非常現(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

7、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)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。復(fù)位電路LCD1602AT89C51鍵盤蜂鳴器圖 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131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

8、存儲(chǔ)器（FPEROMFalshProgrammable 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

9、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

10、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 4-1 、圖 4-2 和圖 4-3 所示。2開始初始化掃描復(fù)位電路掃描鍵盤掃描計(jì)數(shù)器否復(fù)位？計(jì)數(shù)值是否按鍵是否否否為 0？有按下？是是是蜂鳴器發(fā)聲調(diào)整計(jì)數(shù)器值計(jì)數(shù)器停止倒數(shù)LCD 液晶顯示器計(jì)數(shù)結(jié)束圖 4-1主程序流程圖3開始是否有程序執(zhí)行是否LED 閃動(dòng)是否有鍵按下是否LCD 相應(yīng)時(shí)間復(fù)位鍵是否按下是否LCD

11、 倒數(shù)計(jì)時(shí)是否有鍵按下是否LCD 顯示相應(yīng)畫面退出圖 3-2 LCD 顯示流程圖4開始初始化按鍵掃描否有鍵按下是按鍵處理，確定模式時(shí)間顯示模式是否根據(jù)按鍵狀態(tài)顯示相應(yīng)時(shí)間段時(shí)間修改模式根據(jù)按鍵狀態(tài)修改時(shí)間圖 3-3按鍵流程54.2 源程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define time 100#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuint t,flag,flag0,flag1,flag2,flag3,flag4,flag5,minute,second=60;

12、 uchar num,j,i,k=0;uchar code table="TIME00:00"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_5=P15;sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit E=P22;sbit led_red=P23;void write_time(uint addr,uint date);void delay

13、(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);/延時(shí) 1S/void delay1(void)uchar a,b,c;for(c=13;c>0;c-)for(b=247;b>0;b-)for(a=142;a>0;a-);/1602寫命令函數(shù) /void write_com(uchar com)RS=0;P3=com;delay(5);E=1;delay(10);E=0;6/1602寫數(shù)據(jù)函數(shù) /void write_date(uchar date)RS=1;P3=date;delay(5);E=1;delay(

14、10);E=0;/按鍵 1 處理函數(shù) /void KEY1()while(flag1)if(key2=0)delay(time);if(key2=0)if(minute<=60)minute=minute+1;write_time(7,minute);if(key3=0)delay(time);if(key3=0)if(minute>0)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;7/按鍵 2 處理函數(shù) /void KE

15、Y2()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()8minute=20;write_time(7,minute);while(flag4)if(key5=0)del

16、ay(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

17、=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);9write_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;num<12;num+)write_date(tablenum); delay(20);void start()if(key1=0)delay(time);if(key1=0)flag0=0;flag1=1;KE

18、Y1();if(key2=0)delay(time);if(key2=0)flag0=0;flag2=1;KEY2();if(key3=0)delay(time);if(key3=0)10flag0=0;flag3=1;KEY3();if(key4=0)delay(150);if(key4=0)flag0=0;flag4=1;KEY4();void write_time0()minute=minute-1;write_time(7,minute);write_time(10,59);flag=0;void counter()if(t=20)led_red=led_red1;if(flag=1)

19、write_time0();t=0;second=second-1;write_time(10,second);if(k=1&&second=59)if(minute>0)minute=minute-1;write_time(7,minute);if(second=0)k=1;second=60;11int main()init();while(1)while(flag0)start();counter();while(flag5)delay1();i+;if(i>7)i=0;return 0;void inter0() interrupt 1TH0=(65536-

20、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;12五、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

21、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，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13六、總原理圖及元器件清單6.

22、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：14AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM FlashProgrammable 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

23、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；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；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。6.2.2字符型

24、 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）153V0液晶顯示器對比度調(diào)整端， 接正電源時(shí)對比度最弱， 接地電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(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、低電平

25、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