单片机课程设计-基于单片机的数字音乐盒设计

单片机课程设计-基于单片机的数字音乐盒设计内容摘要：

管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 LED 显示器 LED（ Light Emitting Diode）是发光二极管英文名称的缩写。 LED显示器是由发光二极管构成的，所以在显示器前面冠以“ LED”。 LED 显示器在单片机系统中的应用非常普遍。 LED 显示器的结构 常用的 LED 显 示器为 8段。 每一个段对应 1个发光二极管，这种显示器有共阳极和共阴极两种：共阴极 LED显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。 当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。 同样，共阳极 LED 显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。 为了使 LED 显示器显示不同的符号或数字，就要把不同段的发光二极管点亮，这样就要为 LED 提供代码，因为这些代码可使 LED 相应的段发光，从而显示不同字型，因此该代码 称为段码。 7 段发光二极管，再加上 1个小数点位，共计 8位。 因此提供给 LED 显示器的段码正好是 1B。 各段与字节中各位对应关系如下表 ： 表 8 段 LED 结构及外形 代码位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 18 显示位 dp g f E d c b a LED 显示器工作原理 由 N 个 LED 显示块可以拼接成 N 位的 LED 显示器。 如图是 LED 显示器的结构原理图。 N 个 LED 显示器有 N个位选线和 8*N 位 根段码线。 段码线控制显示字符的字型，而位选线为各个 LED显示块中 各段的公共端，它控制该 LED 显示位的亮或暗。 LED显示器 有静态显示和动态显示两种。 键盘 键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据，传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。 键盘实质上是一级按键开关的集合。 通常，键盘开关利用了机械触点的合、断作用。 键的闭合与否，反映在行线输出电压上就呈现高电平或低电平，如果高电平表示键断开，低电平则表示键闭合，通过对行线电平高低状态的检测，便可确认按键按下与否。 为了确保 CPU对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除抖动的影响。 按键输入电路由 4*4 矩阵键盘组成， P1 口作为输入控制按键， 其中 ~ 扫描行， ~ 扫描列。 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 19 采用软件来消除按键 抖动的基本思想是：在一次检测到有键按下时，该键所对应的行线为低电平，执行一段延时 10MS 的子程序后，确认该行线电平是不否仍为低电平，如果仍为低电平，则确认为该行确实有键按下。 当按键松开时，行线的低电平变为高电平，执行一段延时 10MS 的子程序后，检测该行线为高电平，说明按键确实已经松开。 系统复位电路的设计 智能系统一般应有手动或上电复位电路。 复位电路的实现通常有两种方式： RC 复位电路和专用 181。 Ｐ监控电路。 前者实现简单，成本低，但复位可靠性相对较低；后者成本较高，但复位可靠性高，尤其是高可靠重复复位。 对于复位要求高、并对电源电压进行监视的场合，大多采用这种方式。 本次课程设计采用了上电按钮电平复位电路，如图 图 时钟电路模块 时钟电路在 单片机 系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。 在一个单片机应用系统中，时钟 是 保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 20 的快慢。 为达到振荡周期是 12MHZ 的要求，这里要采用 12MHZ 的晶振，另外有两个 22P 的独石电容，两 晶振引脚分别连到 XTAL1 和 XTAL2 振荡脉冲输入引脚。 具体连接图如图 ： 图 输出显示电路 用 ~ 作为 LCD 的 RS、 R/W、 E 的控制信号 ； 用 ~ 作为LCD 的 D0~D7 的控制信号。 由于 P0口作为输出，应加上拉电阻。 音频输出部分 整个输出部分由一个 100uF 电容、两个 S9013 NPN 三极管和一个蜂鸣器/喇叭组成，原理图如右图所示： 100uF 电容是用来滤波的，两个 NPN 三极管起到放大信号的作用，最后由蜂鸣器 /喇叭表现出信号。 用 口控制蜂鸣器。 输出显示电路如图 所示： 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 21 图 输出显示电路 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1L S 1S P E A K E RQ1P N PR11kD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L234567891R P 1RE S P A C K 8湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 22 整体硬件电路 如图 所示： 图 音乐盒硬件电路原理图 原理说明 ： 当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器 T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。 同时启动定时器 T1，显示乐曲播放的时间，并驱动LCD,显示歌曲号及播放时间。 1） 硬件电路中用 ~ 控制按键，其中 ~ 扫描行，~ 扫描列 ； 2） 用 ~ 作为 LCD 的 RS、 R/W、 E的控制信号 ； 3） 用 ~ 作为 LCD 的 D0~D7 的控制信号 ； 4） 用 口控制蜂鸣器 ； 5） 电路为 12MHz 晶振频率工作，起振电路中 C1,C2 均为 30pf。 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 23 键盘按键 键盘按键分布如下： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 按键功能说明： 1— A 十首歌曲 C 下一首歌曲 D 上一首歌曲 E 暂 停 F 开机画面 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 24 4 系统 软件设计 主模块的设计 主模块是系统软件的主框架。 结构化程序设计一般有“自上而下”和“自下而上”两种方式，“自上而下”法的核心就是主框架的构建。 它的合理与否关系到程序最终的功能的多少和性能的好坏。 本系统的主模块的程序框图如下图 6 所示： 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 25 图 6 外部中断源系统设计 在本设计中中断源是采用外部中断 0方式，其入口地址是 0003H。 其中断响应级别最高。 （ 1）定时器 /计数器 工作方式寄存器 TMOD 用于选择定时器 /计数器的工作方 式和工作模式。 其格式如下表 ： TMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE M1 M0 GATE M1 M0 T1 方式字段 T0 方式字段 表 下面 表 对 TMOD 各位进行说明： 门控位 — GATE 工作方式选择位 — M M0 M1 M0 工作方式 0 0 方式 0，为 13位定时器 /计数器 0 1 方式 1，为 16位定时器 /计数器 1 0 方式 2， 8位的常数自动重新装载的定时器 /计数器 1 1 方式 3，仅适用于 T0 表 其中，在本设计中采用方式 1的 16 位定时器 /计数器。 — 计数器模式和定时器模式选择位 =0，为定时器模式。 =1，为计数模式。 定时器 /计数器控制寄存器 TCON，其格式如下 表 ： 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 26 TCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 ITO 表 其各位的功能如下： TF TF0— 计数溢出标志位当计数器溢出时，该位置 1。 TR TR0— 计数运行控制位 基本显示模块设计 基本显示模块设计的重点是由显示代码取得相应的段码，显示段码数据的并行发送，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用 LED 显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。 程 序流程如 图 所示。 图 湖南铁路科技职业技术学院单片机课程设计说明书 27 系统初始化程序 RS BIT。 定义液晶显示端口标 RW BIT E BIT L50MS EQU 60H L1MS EQU 61H L250MS EQU 62H SEC EQU 65H MIN EQU 64H HOU EQU 63H ORG 0000H LJMP MAIN LJMP TT0 ORG 001BH LJMP T1INT ORG 1000H MAIN: 液晶初始化 MOV SP,70H MOV P0,01H。 清屏 CALL ENABLE MOV P0,38H。 8 位， 2行显示 LCALL ENABLE ORG 000BH 音调、节拍以及编码的确定方法 一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能像电子琴那样能奏出多种音色的声音。 因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和节拍表示一个音符唱多长的时间。 音调的确定 不同音高的乐音是 用 C、 D、 E、 F、 G、 A、 B来表示，这 7个字母就是音乐的音名，它们一般依次唱成 DO、 RE、。