1、HUBEI NORMAL UNIVERSITY单 片 机 课 程 设 计MCU Curriculum Design所在院系 教育信息与技术学院专业名称 电子信息工程班级 1005题目 音乐倒数计数器指导教师 梁赫西成员 刘杨完成时间 2012.12.28一、设计任务及要求：设计任务：利用数字 AT89C51单片机实现倒数计数器的功能。要 求： 字符型 LCD(162)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒” 。 用 4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。 一旦按下键则开始倒计数，当计数为 0时，发出一阵音乐声。 程序执行后工作指示灯 LCD闪动。指导教师签名： 2012 年 12 月 30
2、 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 2012 年 12 月 30 日 三、成绩验收盖章 2012 年 12 月 30 日音乐倒数计数器的设计摘要：随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是不可置否的，人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计利用 AT89C51单片机结合字符型 LCD显示器设计一个简易的倒数计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒计数，当倒计数为 0时，则发出一段音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事。关键词：
3、单片机 ； AT89C51；倒数计数器，音乐, proteus。1.设计要求与思路1.1 设计要求利用数字AT89C51单片机实现倒数计数器的功能，设定时间后在LED数码管上显示相应的时间。其功能和性能指标如下: 字符型 LCD(162)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒” 。 用 4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。 一旦按下键则开始倒计数，当计数为 0时，发出一阵音乐声。 程序执行后工作指示灯 LCD闪动，表示程序开始执行，按下操作键 K1K4动作如下： K1-可调整倒计数的时间 160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
4、分钟，显示“1000” 。 K4-设置倒计数的时间为 20分钟，显示“2000” 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 K2键-减少倒计数的时间 1分钟。 按 K4键-设置完成。1.2 设计思路音乐倒数计数器所倒数的时间由数字显示，控制器使用单片机 AT89C51。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片 AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个计数器，包括以下功能：输出时间，按下键就开始计时，并将时间显示在 LCD1602显示器上。当倒计数为
5、 0时，蜂鸣器就发出音乐声响等等。该计数器系统主要由计数器模块、LCD 显示器模块、蜂鸣器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。本设计利用 Keil uVision4作为编程软件进行源程序设计及调试，同时使用PROTEUS7.7进行硬件电路的搭建仿真。2.1 系统硬件设计 以 AT89C52单片机作为主控制器，外加按键、复位电路、LCD 显示和蜂鸣器组成图 2-1 总体设计方框图2.2系统软件设计主程序开始初始化，然后扫描键盘、复位电路和计数器。当键盘按键有按下时，调整计数器值，LCD 显示新值。当复位键有按下时，计数器复位为初值，重新倒计数。当计数器值倒计为 0时，蜂鸣器发出声音，计数器停止倒
6、计，程序结束。 是是 否是否否复位电路键盘 蜂鸣器LCD1620AT89C51开始初始化扫描键盘 扫描复位电路 扫描计数器是否按下 是否复位调整计时器LCD显示计数值计数器停止计数蜂鸣器发声是否为零结束3.1硬件电路详细设计3.1.1 AT89C51单片机AT89C51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128 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，AT89C51单片机在电子行业中有着广
7、泛的应用。 图3-1 AT89C51单片机3.1.2 LCD1602液晶显示电路设计与原理工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行） 。1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源。 VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H） ，显示时模块把地址 41H
8、中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A” 。图3-2 LCD1602液晶显3.1.3复位电路当MCS -5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。当单片机已在运行当中时，按下复位键后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。图 3-3 复位电路3.1.4按键电路模块按键用于控制数码显示、LCD显示、扬声器等模块的工作。通过扫描键盘来判断是否有按键按下，来设定各模块的工作情况，使各模块可以在按键的控制下，有序地进
9、行工作。设计中使用单个按键实现单个功能，属于较为简单的控制方式。在多功能系统设计的试验中我们使用五个按键分别与单片机的p1.0、p1.1、p1.2、p1.3、p1.4相连。通过按下相应的按键来处理相应的程序。如下图：图3-4 按键电路模块3.1.5蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。单片机驱动他激蜂鸣器的方式有两种：一种是PWM 输出口直接驱动，另一种是利用I/O 定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。比如为2500Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为400s，这样只需要驱动
10、蜂鸣器的I/O 口每200s 翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz，占空比为1/2duty 的方波。如下图：图3-5 蜂鸣器3.2软件详细设计解释一下按键代码的工作原理(以部分代码为例，其他按键类似):if(key2=0)delay(time); 延时，用于按键去抖；if(key2=0)flag0=0; 状态标志位：若 flog0=0，则执行下面代码；if(minute0) minute=minute-1;write_time(7,minute);if(second=0)k=1;second=60; 设置成 60秒，也就是按一下加 1min；其实，难点不在按键问题上；而是如何蜂鸣器发音
11、的问题上；其计数值的求法如下：T=65536-N=65536-Fi 2 Fr例如：设 K=65536，F=1000000=Fi=1MHz，球低音 DO（261Hz） 。中音DO（523Hz） 。高音的 DO（1046Hz）的计算值T=65536-N=65536-Fi 2 Fr=65536-1000000 2 Fr=65536-500000/Fr低音 DO的 T=65536-500000/262=63627低音 DO的 T=65536-500000/523=64580低音 DO的 T=65536-500000/1047=65059table1=64580,64684,64777,64820,64
12、898,64968,65030;这就是不同频率的，DO 的发音，当然本设计中没有考虑这么复杂，而是直接最简单的do re mi fa so la si，这 7种基本发音。举例 1：音调 do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为 0x18。举例 2：音调 re,发音长度为半拍，即八分音符，将其编码为 0x224、系统仿真图4-1 硬件图仿真4.结论经过这次的的课程设计，简单带有 LCD显示的音乐倒数计数器基本完成，系统基本功能基本实现，测试运行也基本正常。在实际的操作中，还是遇到了许多问题。例如：最小系统的有和无，对程序也没有影响；复位键的复位功能，不能实现；虽然在电路上搭建起来了。还有就是
13、延时去抖，和不加延时去抖代码效果一样。所以这个系统还存在许多有待完善的地方。整个电路图的搭建并不难，主要是代码部分。所以，主要是代码部分，而代码部分可以用汇编和 C语言来进行编写。本次设计主要是用 C编写的，参考了网上的一部分代码。最后也完成了设计。主要是代码的理解，吃透代码与 AT89S51相对应的各个部分代码的功能。通过本次课程设计，我更深刻的认识到了教学实践在大学课程中的重要性，同时也发觉到了自己在学习方面存在的许多不足之处，在以后的学习中我会努力改进这些不足，不断提高自己的动手实践能力。参考文献1谭浩强.C 程序设计M.北京:清华大学出版社 20082郭天祥.51 单片机 C语言教程M
14、.北京：电子工业出版社 20113张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社 2011附录：程序源代码9#include#include#define time 100#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuint t,flag,flag0,flag1,flag2,flag3,flag4,flag5,minute,second=60;uchar num,j,i,k=0;uchar code table=“TIME 00:00“;uint code table1=64580,64684,64777,64820,64898,6
15、4968,65030;sbit key1=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;sbit key5=P14;sbit P1_5=P15;sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit E=P22;sbit led_red=P23;void write_time(uint addr,uint date);/延时函数/void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/延时 1S/void delay1(void)uchar a,b,c;for(c=13;c0;c-)f
16、or(b=247;b0;b-)for(a=142;a0;a-);_nop_;/1602写命令函数/void write_com(uchar com)RS=0;P3=com;delay(5);E=1;delay(10);E=0;/1602写数据函数/void write_date(uchar date)RS=1;P3=date;delay(5);E=1;delay(10);E=0;/按键 1处理函数/void KEY1()while(flag1)if(key2=0)delay(time);if(key2=0) if(minute0)minute=minute-1;write_time(7,min
17、ute);10if(key4=0|key5=0)delay(150);if(key4=0|key5=0)flag1=0;flag =1;TR0=1;/按键 2处理函数/void KEY2()minute=5;write_time(7,minute);while(flag2)if(key5=0)delay(time);if(key5=0)flag2=0;flag =1;TR0=1;/按键 3处理函数/void KEY3()minute=10;write_time(7,minute);while(flag3)if(key5=0)delay(time);if(key5=0)flag3=0;flag
18、=1;TR0=1;/按键 4处理函数/void KEY4()minute=20;write_time(7,minute);while(flag4)if(key5=0)delay(150);if(key5=0)flag4=0;flag =1;TR0=1;void write_time(uint addr,uint date)uint ge,shi;ge=date%10;shi=date/10;write_com(0x80+addr);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);if(addr=7if(j=1TR0=0;TR1=1;flag5=1;11/初始化
19、函数/void init() P1=0xff;RW=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x80);TMOD=0x11;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TH1=0xfc;TL1=0x44;ET1=1;ET0=1;/ TR1=1;/ TR0=1;EA=1;flag0=1;for(num=0;num0) minute=minute-1;write_time(7,minute);if(second=0)k=1;second=60;int main()init();while(1)while(flag0)start();counter();while(flag5)delay1();i+;if(i7)i=0;return 0;void inter0() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;t+;void initer1() interrupt 3TH1=table1i/256;TL1=table1i%256;P1_5=P1_5;if(key5=0)delay(100);if(key5=0)TR1=0;flag5=0;k=0;j=0;
