基于单片机的音乐数字钟的设计与仿真毕业设计(33页).doc
《基于单片机的音乐数字钟的设计与仿真毕业设计(33页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的音乐数字钟的设计与仿真毕业设计(33页).doc(32页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、-基于单片机的音乐数字钟的设计与仿真毕业设计-第 29 页 郑州轻工业学院轻工职业学院专科毕业设计 题 目 基于单片机的音乐数字钟的设计与仿真 学生姓名 张培成 专业班级 自动化生产设备及应用121 学 号 院 (系)机电工程系 指导教师(职称) 徐艳 完成时间 基于单片机的音乐数字钟的设计与仿真摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展,单片机的应用正在不断地走向深入,由于它具有功能强,体积小,功耗低,价格便宜,工作可靠,使用方便等特点,因此特别适合于与控制有关的系统,越来越广泛地应用于自动控制,智能化仪器,仪表,数据采集,军工产品以及家用电器等各个领域,单片机往往是作为一
2、个核心部件来使用,在根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。单片机是单片微型计算机的简称,随着制造集成电路技术的发展可以将完成计算机功能的零部件集成在一个芯片上。这样的一个芯片就具有计算机的全部或大部分功能,称为单片机微型计算机,简称单片机。关键词 单片机/设计/开发/调试Music based on single chip microcomputer digital clock design and simulationABSTRACT In recent years, along with the computer penetration in the field
3、of society and the development of large scale integrated circuit, SCM applications are constantly go, because it has strong function, small volume, low power consumption, cheap, reliable work, convenient use, etc, therefore particularly suitable for related to the control system, more and more widel
4、y used in automatic control, intelligent instruments, meters, data acquisition, military products and household appliances and other fields, the microcontroller is often used as a core component, in according to the specific hardware structure, and in combination with the software according to the c
5、haracteristics of the specific application object, to be improved. Microcontroller is short for single chip microcomputer, with the development of integrated circuit technology manufacturing complete computer functions of components can be integrated on a chip. Such a chip has all or most of the fun
6、ction of the computer, known as the single chip microcomputer, referred to as single chip microcomputer.KEY WORDS SCM,design,development,debugging目录摘要 1ABSTRACT 21课题介绍 5 1.1 单片机与单片机系统 52单片机系统的硬件设计 2.1系统构成 2.1.1AT89C51芯片的介绍 6 2.1.2引脚功能 92.2显示部分 2.2.1 LED显示器92.2.2 LED数码显示管的基本原理 92.2.3 数码管显示模块分析 112.3
7、键盘 132.4 74LS245简介 182.5 蜂鸣器 193 控制部分电路的设计 3.1 系统复位设置 20 3.2 数字时钟的设计 21 3.3 音乐模块 22 4 硬件电路端口分配 24 5 软件设计 5.1 程序 25 5.2 Proteus软件仿真与实现 32结束语 35致谢 36参考文献 361 课题介绍本设计是基于单片机的音乐数字钟设计,由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心,辅以必要的电路,构成的一个单片机电子音乐数字钟。要求利用I/O口产生一定频率的方波,来驱动蜂鸣器,发出相应的音调。可通过功能键选择乐曲,暂停,播放。本设计采用4*3键盘,七段显示数码管LED。蜂鸣
8、器、按键电路、复位电路、时钟电路,通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其产生音乐频率。与传统的机械式相比,用单片机设计的音乐数字钟体积更小巧,且制作工艺简单。课设准备中根据具体的要求,查找资料,然后根据已经学过的始终程序编写定时闹钟的程序,依据程序利用Proteus软件进行了仿真实验,对出现的问题进行分析和反复修改原程序,最终得到正确并符合要求的结果。1.1 机与单片机系统随着电子技术的发展,电子设备、仪器的智能化水平越来越高,而且越来越来多的家用电器具备了“自动”、“智能”、“电脑”和“微电脑控制”等功能,如全自动洗衣机、智能冰箱、电脑万年历、微电脑控制电磁炉等。这些“自动”、“智能”和“
9、电脑控制”是怎么回事?又是如何实现的呢?事实上,能够实现这些功能全是单片机的功劳,下面我们就先来认识一下单片机吧。一、什么是单片机大家都使用过计算机,我们知道计算机最主要的部分就是主板了。主板就是一块电路板,在这块电路板上有CPU、存储器、时钟等,还有很多接口电路,以便和各种设备连接。如果把这些组成计算机的基本部件集成在一块集成电路上就构成了单芯片微型计算机。单片微型计算机,简称单片机,它是把组成微型计算机的各功能部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O接口电路、定时器/计数器、中断系统以及串行通讯系统等部件制作在一块硅片上,构成一个小而完善的微型计算机系统。
10、有的单片机可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路。单片机示意图如图1-34所示。CPU 中央处理器(运算器和控制器)时钟电路只读存储器随机存储器定时器/计数器输入/输出接口中断系统图1-34 单片机示意图单片机既是一块集成电路,也是一个微型计算机,和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。各种单片机实物图如图1-35所示。AT89S51-DIP STC89C52RC-DIP AT89S52-TQFP AT89C2
11、051-DIP 图1-35 各种单片机实物图单片机是其早期的含义,由于单片机更多的应用于控制系统及与控制有关的数据处理场合,是典型的嵌入式微控制器,因而目前应确切称其为微控制器(Microcontroller Unit),英文缩写为MCU,单片机的称谓只是保留了其习惯称呼。单片机的应用从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。以往由继电器接触器控制,模拟电路、数字电路实现的大部分控制功能,现在都能够使用单片机通过软件的方式来实现,这种以软件取代硬件并能够提高系统性能的微控制技术,随着单片机应用的推广普及,不断发展,日益完善。因此,了解单片机,掌握其应用及开发技术,具有划时代的意义。二、什
12、么是单片机系统在各类电子产品中,利用单片机实施控制的系统称为单片机应用系统。单片机应用系统是由硬件系统和软件系统两部分组成,二者缺一不可,如图1-36所示。单片机接口电路及外设等单片机程序+硬件软件单片机应用系统图1-36 单片机应用系统硬件是应用系统的基础,软件则是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用,从而完成应用系统所要求的任务,软件是单片机应用系统的灵魂。2单片机系统的硬件设计 2.1系统构成 2.1.1 AT89C51芯片的介绍 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压高性能CMOS8位微处理器俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造与
13、工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 1主要特性 与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命1000写/擦循环 数据保留时间10年 全静态工作0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 2 管脚说明如图3.1 图3.1 VCC供电电压。 GND接地。图 3.1 P0口P0口为一个8位漏级开路双向
14、I/O口每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时P0 口作为原码输入口当FIASH进行校验时P0输出原码此时P0外部必须被拉高。 P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后被内部上拉为高可用作输入P1口被外部下拉为低电平时将输出电流这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时P1口作为第八位地址接收。 P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口P2口缓冲器可接收输出4个TTL门电流当P2口被写“1”时其管脚被
15、内部上拉电阻拉高且作为输入。并因此作为输入时P2口的管脚被外部拉低将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时它利用内部上拉优势当对外部八位地址数据存储器进行读写时P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后它们被内部上拉为高电平并用作输入。作为输入由于外部下拉为低电平P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能
16、口如下表所示 管口管脚 备选功能 P3.0 RXD串行输入口 P3.1 TXD串行输出口 P3.2 /INT0外部中断0 P3.3 /INT1外部中断1 P3.4 T0记时器0外部输入 P3.5 T1记时器1外部输入 P3.6 /WR外部数据存储器写选通 P3.7 /RD外部数据存储器读选通 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST复位输入。当振荡器复位器件时要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG当访问外部存储器时地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间此引脚用于输入编程脉冲。在平时ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号此频率为振荡
17、器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时 ALE只有在执行MOVXMOVC指令是ALE才起作用。另外该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止置位无效。 /PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP/EA保持低电平时在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时/EA将内部锁定为RESET
18、当/EA端保持高电平时此间内部程序存储器。在FLASH编程期间此引脚也用于施加12V编程电源VPP。 XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2来自反向振荡器的输出。 3 振荡器特性 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为 片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 4 芯片擦除 整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合并保持ALE 管脚处于低电平10ms 来
19、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。2.2显示部分 2.2.1 LED显示器基本介绍 LED显示屏(LED panel),是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED显示器分类 (1)按字高分:笔画显示器字高最小有1m
20、m(单片集成式多位数码管字高一般在23mm)。其他类型笔画显示器最高可达12.7mm(0.5英寸)甚至达数百mm。(2)按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。(3)按结构分,有反射罩式、单条七段式及单片集成式。(4)从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。 2.2.2 LED显示器工作原理 多个发光二极管封装在一起的七段数码显示器按其连接形式可分为共阳显示器和共阴显示器。图7-1所示为共阳和共阴的七段显示器,在显示器中除了显示数字必须的七段笔画外,还提供了小数点。共阳显示器的阳极连接在一起,此时对阳极提供一正电压,通过限流电阻控制其阴极为高电平或是低电平来决定其暗或是亮。共阴显示器的阴极连在一
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 音乐 数字 设计 仿真 毕业设计 33
限制150内