课程设计(论文)_基于单片机音乐倒数定时器的设计

目录

一、设计要求 (1)

二、设计目的 (1)

三、设计的具体实现 (2)

1系统概述 (2)

2单元电路设计 (3)

3软件程设计和调试 (7)

四、结论和展望 (24)

五、心得体会及建议 (25)

六、附录 (26)

七、参考文献 (27)

基于单片机音乐倒数定时器的设计

报告

一、设计要求

利用单片机结合LCD显示器设计一个倒数计时器，可以放在家中使用，例如煮方便面、煮开水或小睡片刻等，做一小段时间计时。当倒数计时为0时，则发出一段音乐，通知倒数终了，该做重要的事情了。

具体要求：

①文字型LCD（16*2）显示目前倒数的时间；显示格式为“TIME 分分：秒秒”；具有4个按键操作来设置现在想要倒数的时间；一旦按键后则开始倒数计时，当计时为零则发出一阵音乐声响，②程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，七段显示器显示“0500”，按下操作键K1~K4动作如下：操作键K1，可调整倒数时间1min~60min;操作键K2，设置倒数计时时间为5min,显示“0500”；操作键K3，设置倒数计时时间为10min,显示“1000”；操作键K4，设置倒数计时时间为20min，显示“2000”，③RESET 后按下K1显示如下：

UP DOWN OK

TIME 04：59 倒数时间

操作键K2：增加倒数计时1min；操作键K3，减少倒数计时1min,操作键K4：设置完成。④一旦按键后则开始倒数计时，当计时为

0时则发出一段音乐，同时继电器启动

二、设计目的

1、通过该设计能提高学生分析解决问题的能力。

2、了解模拟电路及数字电路的相关知识。

3、学习单片机定时器时间计时处理、按键扫描、LCD显示及音乐旋律演奏的设计方法。

三、设计的具体实现

1．系统概述

1.1 总体方案论证

要实现音乐倒数定时器可以用两种方案实现。

方案一：利用PROG-110可编程控制器

PROG-110 可编程器，是一种用《数字简码》控制的产品，它的特点是：自带一套用于输入数码的按键和显示程序的数码管，只要我们现场输入一列2位数码，编制的程序即能完成，即编，即用。每一种《数字简码》控制器，它都自带一套系统软件，每一套系统软件都有一套相对应的指令表，配套的指令表表明，只要输入什么样的数，程序将去做什么事，输入一列数，它就会按次序去完成你要求它做的所有的事。

但是首先PROG-110模块总共只有6个I/O端口，这就必须扩展模块端口，用两部以上模块串联，但花钱要多；其次是程序过长，PROG-110模块的E2PROM存储器24C01只可输入128步程序；第三是受PROG-110模块跳转指令步数的限制。

方案二：利用单片机、LCD显示器和压电喇叭

单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。它在硬件结构、指令系统、I/O 端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。而LCD显示器具有体积小、重量轻、工作电压低、功耗极低、显示内容丰富、稳定可靠、成本低、控制驱动方便、接口简单易用、模块化结构紧凑等特点。

综上所述，按照设计要求我选择第二种方案，即利用单片机和LCD显示器来实现定时倒数，通过压电喇叭来发出音乐。

1.2 单片机选择方案

采用8051单片机

8051单片机内部包含一个8位CPU、一个片内振荡器及时钟电路、ROM程序存储器、RAM数据存储器、两个16位定时器/计数器、可分别寻址64KB的程序存储器空间和64KB的数据存储器空间、32条可编程的I/O口线(4个8位并行I/O端口)、一个可编程全双工串行口、具有5个中断源和2个优先级的中断结构。可以有效实现本次设计中要求的各项功能。

具体的设计流程可见图1：

2．单元电路设计

2.1控制电路

图1 设计流程图

2．单元电路设计

2.1控制电路

倒数计数器的控制电路可以见附图，其中主要分为以下几部

分

⑴单片机8051

8051 基本资料如下：

图2 8051引脚图

8051主要使用引脚功能说明如下：

●8051的引脚40接+5V电源，引脚20接电源地线。

●传统8051工作时钟的最高为12MHz。

●EA引脚低电平动作用来存取外部程序ROM控制。

●EA接地，由外部程序ROM来执行程序。

●EA接高电平，由内部ROM来执行程序。

●开机时必须加入芯片重置信号。（RESET）

●RESET信号高电平动作，高电平时产生芯片重置。

●RESET信号低电平时，由程序ROM地址0开始执行程序。

在本次设计中采用的8051外接电路如图3所示：

P3.5

图3 8051外接电路图

8051系列的单片机的时钟方式分为内部方式和外部方式。内

部方式就是在单片机的引脚18、19外接晶振，就够成了自激振荡

器在单片机内部产生时钟脉冲信号。外部时钟方式是把外部已经

有的时钟信号引入到单片机内部。时钟电路在计算机系统中起着

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，时钟有两方面的含义：一是指为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的快慢；二是指系统的标准定时时钟，

即定时时间。

用一个12MHz晶振和两个30Pf瓷片电容组成，为单片机提供

标准时钟，其中两个瓷片电容可以增加电路的稳定性，可以抗噪

声增加稳定性，不容易死机。

在8051中之所以采用高性能的振荡电路，因为：

1.单片机电子钟的计时脉冲基准是由外部晶振的频率经过12分频后提供，采用内部的定时/计数器来实现计时功能。所以，外接晶振频率精确度直接影响电子钟计时的准确性。

2.单片机电子钟利用内部定时/计数器溢出产生中断（12M晶

振一般为50ms）再乘以相应的倍率来实现秒、分、时的转换。大

家都知道从定时/计数器产生中断请求到响应中断需要3-8个机

器周期，定时中断子程序中的数据入栈和重装定时/计数器的初值

还需要占用数个机器周期，还有从中断入口转到中断子程序也要

占用一定的机器周期。

工作指示灯LED，送出低电平时，LED点亮，高电平时则使