单片机原理与应用课程设计报告.doc

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1、单片机原理及应用课程设计报告1.利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少六首乐曲，每首不少于30秒）。        2．采用数码管显示信息。      3．可通过功能键选择乐曲，暂停，播放。1.方案论证与对比设计方案：近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。现在，在许多领域中，电子音乐盒得到了广泛的应用，比如电子钟、闹钟等等。设计中我们考虑了两种设计方案，两种设计方案中主要去区别在于硬件电路的不同，对于本设计

2、通过模拟电路和单片机设计均可以实现，最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑选择了单片机设计的方案。现在一一介绍，论证如下：1.1方案一以STC89C52为核心，通过单片机的定时器产生一定长度的方波，方波脉冲驱动蜂鸣器发声。要产生音频脉冲，只需算出某一音频的周期，然后取半周期的时间定时。利用定时器计时这个半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相，就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。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

3、乐曲。同时在LCD显示歌曲序号和歌曲名称。1.2方案二采用单片机来设计电路。此电路包括时钟电路、复位电路、音乐驱动电路和MCS-51单片机。由石英晶体振荡器产生单片机工作时所必须的时钟信号。由复位按键使单片机的CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。由于单片机最大灌入电流为3.2mA，所以选用PNP管，并要在PNP的基极和发射极加限流电阻。使用单片机P0端口做显示电路，要在P0口加上拉电阻（5~10kΩ）。还要加限流电阻，保护单片机。由外部中断输入和定时/计数器的外部输入都是低

4、电平有效，可以和复位电路相视，只要将复位电路中的电容去掉即可。1.3方案比较通过以上两个方案，我们发现，方案二总体比方案一好。首先方案一虽然硬件电路简单，但造价较高，且在编写程序实现所要求的功能时较难，而方案二所用的显示模块是比较熟悉的数码管，编写程序是相对容易，且电路造价不高，因此，综合考虑之后决定采用方案二。2硬件单元电路知识及设计2.1总的设计方案LED数码管倒计时器以STC89C52单片机为核心，起着控制作用，另外系统中使用8255A芯片作为扩展I/O作用。系统包括六位数码管显示电路，按键电路，复位

5、电路，时钟电路以及矩阵键盘电路。音乐播放器的总体框图如下图1所示：图1音乐播放器总体框图2.2复位电路本设计是采用上电自动复位，上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。时钟频率用12MHZ时C取20PF。2.3显示电路设计显示电路是一个8位共阴极LED数码管。单片机的P0.0-P0.7分别与数码管的A、B、C、D、E、F、G、DP相连接，如图2所示。图28位共阴极LED灯2.4晶振电路设计晶振电路由两个30pF的电容和一个6Mhz的晶体振荡

6、器组成。节点1与单片机的XTAL2相连接，节点2与单片机的XTAL1相连接，从而为单片机提供时间信号，为音乐的播放节拍控制提供基本时间单位，晶振电路如图3所示。当晶体振荡频率为6MHz,定时器工作在方式1下时，若各音阶相对应的定时器计数初值为X，则可根据下式计算X：图3晶振电路3.软件设计3.1音乐播放器主程序流程图本系统用一个定时器0来定时不同音调的频率。程序开始时初始化定时器0，工作方式为1，然后初始化8255。进入while循环，先调用键盘扫描程序，返回一个值,例如：若返回的值为1，则调用play1子

7、程序，即播放第一首歌，若在该子程序中设定的S1键按下，则暂停播放返回主程序，在主程序中继续调用键盘扫描程序，若返回的值仍然是1这继续在原来播放的地方继续播放play1。初始化定时器0，工作方式1，初始化8255播放对应的歌曲在数码管上显示音律检查是否有按键？包括复位，暂停，换曲初始化化变量及数码管开始YN图5音乐播放器主程序流程图3.2音乐播放器歌曲程序流程图开始定时器初始化取简码简谱码=0？分离音符码和节拍码音符码=0？查表取音符码对应的T值给T0赋初值并启动按节拍码延时关闭T0下一曲YNNY图3歌曲程序

8、流程图3.3音乐播放器的总体原理图本系统用一个定时器0来定时不同音调的频率。程序开始时初始化定时器0，工作方式为1，然后初始化8255。进入while循环，先调用键盘扫描程序，返回一个值,例如，若返回的值为1，则调用play1子程序，即播放第一首歌，若在该子程序中设定的S1键按下，则暂停播放返回主程序，在主程序中继续调用键盘扫描程序，若返回的值仍然是1这继续在原来播放的地方继续播放play1。图4单片机音乐播放器