51单片机的音乐跑马灯设计

摘要

单片机技术是一门不可或缺的技术，对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切的联系。近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。

本设计使用AT89C52芯片，利用P0的8个端口连接8个发光二极管，P1的8个端口连接8个发光二极管，通过P0.0到P0.7的值和P1.0到P1.7的值控制“跑马灯”的亮灭,以达到显示效果。设计的中断程序要对多个按键动作进行响应，灯光变换的花样有15种，用模式按钮切换。按下模式按钮键，程序将按十五种模式切换，每按一次模式按钮键，切换一次跑马灯模式，而加速按钮和减速按钮可以改变闪烁速度；最后一种模式为音乐模式，加速按钮可切换音乐。

在单片机运行时，可以在不同状态下让跑马灯显示不同的组合，作为单片机系统正常的指示。当单片机系统出现故障时，可以利用跑马灯显示当前的故障码，对故障做出诊断。此外，跑马灯在单片机的调试过程中也非常有用，可以在不同时候将需要的寄存器或关键变量的值显示在跑马灯上，提供需要的调试信息。

关键词：音乐跑马灯；AT89C52单片机；74LS245驱动芯片；LED发光二极管

1 设计概述 (1)

1.1设计目的 (1)

1.2设计作用 (1)

1.3设计要求 (1)

1.4系统设计框图 (1)

2元器件介绍 (3)

2.1AT89C52单片机 (3)

2.2驱动芯片74LS245 (3)

2.3其他元件及功能 (4)

3 硬件电路设计 (6)

3.1单片机最小系统 (6)

3.2LED显示部分 (7)

3.3按钮控制部分 (7)

3.4数码管显示电路 (8)

3.5蜂鸣器部分 (8)

3.6系统总电路图 (9)

4 软件设计 (10)

4.1 程序流程图 (10)

4.2 程序设计 (10)

5 结束语 (32)

参考文献 (33)

1 设计概述

1.1设计目的

利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，培养学生分析、解决问题的能力，锻炼学生理论联系实际、综合应用的能力。通过实践动手制作硬件和软件，综合应用本学期所学的单片机知识，达到加深学习该专业知识的目的。

1.2设计作用

跑马灯是一种能像马儿一样跑的灯,就是利用单片机控制LED灯的闪烁方式使其就像马儿奔跑时马蹄的起落。音乐跑马灯，就是在普通跑马灯的基础上加入了音乐，并通过喇叭将其在适当的时刻播放出来。

单片机的音乐跑马灯由16个LED发光二极管组成，在单片机系统中一般用来指示和显示单片机的运行状态。通过程序控制使得单片机不同状态下的16个LED发光二级管显示不同的组合，以此显示单片机的工作状态，也可检查单片机是否发生故障。当然，在实际生活中音乐跑马灯还有许多用处，其可以应用于各种建筑物、大楼、酒吧、KTV和夜总会等娱乐场所，可以制作出各种各样的炫目多彩的霓虹灯，为夜晚带来不一样的光彩。

1.3设计要求

⑴有16个发光二极管做跑马灯，其中跑马灯有16种灯亮模式。

⑵有专门的键盘用以切换跑马灯的模式，并且对于任何一种跑马灯模式都可以对亮灯速度进行控制。

⑶每一种跑马灯模式用LED数码管进行显示。

⑷当跑马灯处于一种模式时，伴随的音乐响起，音乐有3首，并可以对其进行切换。

1.4系统设计框图

基于AT89C52单片机的多模式带音乐的跑马灯控制系统由电路电源、单片机主控电路、模式切换以及调速按键控制电路、LED数码管显示电路和十六个发光二极管的跑马的电路几部分组成，系统框图如图1.1所示。

图1.1系统设计框图

2元器件介绍

2.1AT89C52单片机

AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

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，也可以在线编程。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。AT89C52单片机如图2.1所示。

图2.1 AT89C52单片机

2.2驱动芯片74LS245

74LS245是我们常用的芯片，用来驱动LED或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。

74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。

当AT89C52单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入

74LS245等总线驱动器。

当片选端CE低电平有效时，BA=“0”，信号由 B 向 A 传输；AB=“1”，信号由 A 向B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。

由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连, CE端接地，保证数据线畅通。8051的RD和PSEN相与后接AB/BA，使得RD和PSEN有效时，74LS245输入（P0.1←D1），其它时间处于输出（P0.1→D1）。74LS245驱动芯片如图2.2所示。

图2.2 74LS245驱动芯片

2.3其他元件及功能

⑴ LED发光二极管：指示和显单片机状态。

⑵扬声器：播放歌曲。

⑶按钮：模式按钮用于切换单片机工作模式，加速按钮用于加快LED灯的闪烁频率，减速按钮用于减缓LED灯的闪烁频率，复位按钮用于人工复位。

⑷数码管：用于显示单片机当前处于何种模式。

⑸晶体振荡器：用于构成单片机的复位电路。

⑹电容：用于构成单片机的复位电路。

⑺电阻：限流分压作用，是电路正常工作并保护电路。