带有LCD显示的音乐倒数计时器

信息工程学院

课程设计报告书题目: 带有LCD显示的音乐倒数计时器

专业：计算机科学与技术

日

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制系统日新月益更新。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本次课程设计的项目是带有LED显示的音乐倒数计时器。主体使用89C52，通过几个开关进行控制，其中开关K1用于切换时间设置状态和时钟运行状态；开关K2用于切换修改时间数值；开关K3用于使相应数值加1调节；开关K4用于减1调节；开关K5用于设定倒计时时间，并且设定好后到时间通过实验箱音频放出一段乐曲作为闹铃。

选做增加项目：还可增加秒表功能（精确到0.01s）或年月日设定功能

关键词：单片机课程项目计时器 89C52

摘要 ..................................................................................................................................... I 1前言 (1)

1.1课题开发背景 (1)

1.2课题研究的目的和意义 (1)

1.3课题的主要研究工作 (1)

2 系统硬件设计及说明 (3)

2.1系统组成及总体框图 (3)

2.2部分硬件方案论述 (3)

2.3硬件电路图 (4)

2.4元件清单 (4)

2.4.1 AT89C52 (4)

2.4.2 LCD1602 (5)

2.4.3按键控制单元 (6)

2.4.4 SPEAKER (7)

3系统软件设计 (8)

3.1系统总体功能流程图 (8)

3.2使用单片机实现音乐节拍 (10)

3.3使用单片机产生音频脉冲 (11)

3.4使用定时器实现定时功能 (12)

3.5程序描述 (12)

4总结与展望 (15)

参考文献 (16)

1.1 课题开发背景

随着单片机技术的成熟，单片机已经渗透到我们的学习、生活、生产和工作各个领域中, 凡是有自动控制要求的地方一般都会有单片机的身影出现：从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想象到的地方几乎都有使用单片机的需求。单片机的应用有利于铲平的小型化、多功能化和智能化。有利于提高生产、生活效率，保证安全。本系统的开发也是旨在给人们的生活带来方便。

单片机技术使我们可以利用软硬件实现倒计数计时器的功能，从而为生活带来方便，例如工作生活中小睡片刻或者做食物等，可以做一小段时间计时，并且可以进行一定的功能扩展。鉴于传统计时器只是能够纯粹的实现计时功能，而该设计不但可以实现对基本计时功能，同时当倒数计时为0时，还会发出一段音乐，起到一定的提醒功能，而且还可以添加时钟、闹钟、秒表功能和万历年显示功能。使该设计功能更加完善。

1.2 课题研究的目的和意义

利用AT89C52单片机自带资源，设计一款带有LCD显示的音乐倒数计时器。

1.3 课题的主要研究工作

本课题设计的主要工作要求有以下几个方面：

（1）字符型LCD(16×2)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒”。

（2）用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。

（3）一旦按下键K5则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。

（4）程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，按下操作键K1~K4动作如下：

· K1---可调整倒计数的时间1~60分钟。

· K2---设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。

· K3---设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。

· K4---设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。

（5）复位后LCD的画面应能显示倒计时的分钟和秒数，此时按K1键，则在LCD 上显示出设置画面。此时，若：

·按K2键---增加倒计数的时间1分钟。

·按K3键---减少倒计数的时间1分钟。

·按K4键---设置完成。

[扩充功能]：

（1）增加时钟及闹钟功能。（2）增加秒表计数功能。

（3）增加万年历显示“年月日”。

2 系统硬件设计及说明

2.1系统组成及总体框图

硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。

该设计要实现一种由单片机控制的带LCD显示的倒数计时器，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有5个功能按键，用户可以通过这些按键设置定时时间和选择控制定时，倒计数为零时，可通过扬声器将音乐播放出来。

系统结构图如图2-1所示。

图2-1 系统结构图

2.2系统硬件方案论述

2.21系统方案概述

利用单片机、LCD显示器和压电喇叭实现音乐倒数计时器。

单片机具有高性能、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、功能消耗及可靠性等方面均有独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。而LCD 显示器具有以及小、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。

2.22 LCD显示方式的方案比较。

方案一：采用花样显示，花样显示是指lcd显示某一屏字符时，采取从左到右或

者是从右到左的整屏移动的显示方式。在这种显示方式下，给人的感

觉就是程序是在执行的，同时如果控制好了移动一屏的时间间隔的话，

在整体视觉上可以达到很好的效果。

方案二：采用静态显示，静态显示是指lcd显示某一屏字符时，时钟保持当前字符的显示，不使用移屏显示。便于控制，同时能够满足正常的显示效果。

由于在显示中存在播放时间的动态变化，这样的话，即使是不产生整屏

移动，也能给人动态感，也易于控制。

基于以上各种特点，设计时该系统选择了方案二。

2.3硬件电路图

系统硬件电路图如图2-2所示。

2.4元件清单

因为小组是分工协作的，我主要的工作是设计模块（5），后面将会具体介绍。2.4.1 AT89C52

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

主要特性：

·兼容MCS51指令系统· 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM

· 32个双向I/O口· 256x8bit内部RAM

· 3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz

· 2个串行中断·可编程UART串行通道

· 2个外部中断源·共8个中断源

· 2个读写中断口线· 3级加密位

·低功耗空闲和掉电模式

·软件设置睡眠和唤醒功能