單片機LCD顯示的音樂倒數(shù)計數(shù)器

1、信息工程學院課程設計報告PAGE PAGE 9單片機應用系統(tǒng)設計安裝與調(diào)試課程設計說明書（論文）設計題目： 課程設計 所屬學院： 電氣工程學院 專 業(yè)： 電氣自動化 姓 名： 王洋 學 號： 01 班 級： 電氣自動化試點班 起訖時間： 2012.06.06 指導教師： 田浩鵬 職業(yè)學院目錄摘 要I TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc266474176 1 項目概述和要求 PAGEREF _Toc266474176 h 1 HYPERLINK l _Toc266474177 1.1 單片機基礎知識 PAGEREF _Toc266474177 h 1 HYPERLI

2、NK l _Toc266474178 1.2 單片機的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc266474178 h 1 HYPERLINK l _Toc266474179 1.3 項目設計任務與要求3 HYPERLINK l _Toc266474180 2 系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc266474180 h 4 HYPERLINK l _Toc266474181 2.1 框圖設計 PAGEREF _Toc266474181 h 4 HYPERLINK l _Toc266474182 2.2部分硬件方案論述 PAGEREF _Toc266474182 h 4 HYPERLINK l _Toc2

3、66474183 2.3電路原理圖 PAGEREF _Toc266474183 h 4 HYPERLINK l _Toc266474184 2.4元件清單 PAGEREF _Toc266474184 h 5 HYPERLINK l _Toc266474185 2.4.1 AT89C51芯片 PAGEREF _Toc266474185 h 5 HYPERLINK l _Toc266474186 2.4.2 字符型LCD1602 PAGEREF _Toc266474186 h 6 HYPERLINK l _Toc266474187 2.4.3 按鍵控制模塊8 HYPERLINK l _Toc266

4、474188 2.4.4 其它元件 PAGEREF _Toc266474188 h 8 HYPERLINK l _Toc266474189 3軟件設計 PAGEREF _Toc266474189 h 9 HYPERLINK l _Toc266474190 3.1 程序流程圖 PAGEREF _Toc266474190 h 9 HYPERLINK l _Toc266474191 3.2 程序關鍵問題的部分代碼 PAGEREF _Toc266474191 h 11 HYPERLINK l _Toc266474192 4 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試 PAGEREF _Toc266474192 h 16 HYP

5、ERLINK l _Toc266474193 4.1 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc266474193 h 16 HYPERLINK l _Toc266474194 4.2 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc266474194 h 16 HYPERLINK l _Toc266474195 4.3 軟硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc266474195 h 16 HYPERLINK l _Toc266474196 5總結(jié) PAGEREF _Toc266474196 h 17 HYPERLINK l _Toc266474197 參考文獻 PAGEREF _Toc266474197 h 181

6、項目概述和要求1.1 單片機基礎知識單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。單片機具有體積小、功能強、應用面廣等優(yōu)點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領地。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 現(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機、VCD、遙控器、游戲機、電飯煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深地融入我們每個人的生活之中。單片機能大提高這些

7、產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機按用途大體上可分為兩類，一種是通用型單片機，另一種是專用型單片機。MCS-51單片機是美國INTEL公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS- 48單片機相比，它的結(jié)構(gòu)更先進，功能更強，在原來的基礎上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達111條，MCS-51單片機可以算是相當成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機仍是應用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學校的培訓教材仍與MSC-51單片機作為代表進行理論基礎學習。MCS-51系列單片機主要包括8031、8051和

8、8751等通用產(chǎn)品。1.2 單片機的發(fā)展趨勢 單片機現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應用提供了廣闊的天地?？v觀單片機的發(fā)展過程，可以預示單片機的發(fā)展趨勢，大致有： 一、微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器（CPU）、隨機存取數(shù)據(jù)存儲（RAM）、只讀程序存儲器（ROM）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路）、WDT（看門狗）

9、、有些單片機將LCD（液晶）驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。二、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS（互補金屬氧化物半導體工藝）。

10、像80C51就采用了HMOS（即高密度金屬氧化物半導體工藝）和CHMOS（互補高密度金屬氧化物半導體工藝）。CMOS雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。 三、主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以89C51為核心的單片機占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國的Winbond系列單片機。所以89C51占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集合（RISC）也有著

11、強勁的發(fā)展勢頭，中國的HOLTEX公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其底價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補、相輔相成、共同發(fā)展的道路。九十年代以后，單片機在結(jié)構(gòu)上采用雙CPU或部流水線，CPU位數(shù)有8位、16位、32位，時鐘頻率高達20MHZ，片帶有PWM輸出、監(jiān)視定時器WDT、可編程計數(shù)器陣列PCA、DMA傳輸、調(diào)制解調(diào)器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的發(fā)展，使得單片機在大量數(shù)據(jù)的實時處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復雜工業(yè)過程控制、高級機器人

12、以及局域網(wǎng)等方面得到大量應用。這類單片機有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL公司的R6500。1.3 項目設計任務與要求設計任務：利用AT89C51單片機結(jié)合字符型LCD顯示器設計一個簡易的倒數(shù)計數(shù)器。做一小段時間倒計數(shù)，當?shù)褂嫈?shù)為0時，則發(fā)出一段音樂聲響，通知倒計數(shù)終了，該做應當做的事。設計要求：字符型LCD(162)顯示器，顯示格式為“TIME 分分：秒秒”。用4個按鍵操作來設置當前想要倒計數(shù)的時間。一旦按下鍵則開始倒計數(shù)，當計數(shù)為0時，發(fā)出一陣音樂聲。程序執(zhí)行后工作指示燈LCD閃動，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵K1K4動作如下：K1可調(diào)

13、整倒計數(shù)的時間160分鐘。K2設置倒計數(shù)的時間為5分鐘，顯示“0500”。K2設置倒計數(shù)的時間為10分鐘，顯示“1000”。K2設置倒計數(shù)的時間為20分鐘，顯示“2000”。復位后LCD的畫面應能顯示倒計時的分鐘和秒數(shù)，此時按K1鍵，則在LCD上顯示出設置畫面。此時，若：按K2鍵增加倒計數(shù)的時間1分鐘。按K2鍵減少倒計數(shù)的時間1分鐘。按K4鍵設置完成。擴充功能：增加時鐘及鬧鐘功能。增加秒表計數(shù)功能。2 系統(tǒng)設計2.1 框圖設計框圖設計是為了能夠從整體上把握系統(tǒng)的各個大的模塊以及各個模塊之間的聯(lián)系。同時羅列出需要主要使用到的各個器件，以方面系統(tǒng)開發(fā)中器件的選取。通過框圖設計，讓設計者從整體上把握

14、系統(tǒng)的開發(fā)。本系統(tǒng)設計的框圖如下圖2-1所示。2.2部分硬件方案論述LCD1602顯示方式的方案比較。方案一：采用花樣顯示，花樣顯示是指LCD顯示某一屏字符時，采取從左到右或者是從右到左的整屏移動的顯示方式。在這種顯示方式下，給人的感覺就是程序是在執(zhí)行的，同時如果控制好了移動一屏的時間間隔的話，在整體視覺上可以達到很好的效果。方案二：采用靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示是指LCD顯示某一屏字符時，時鐘保持當前字符的顯示，不使用移屏顯示。便于控制，同時能夠滿足正常的顯示效果。由于在顯示中存在播放時間的動態(tài)變化，這樣的話，即使是不產(chǎn)生整屏移動，也能給人動態(tài)感，也易于控制。基于以上各種特點，我選擇了方案二。2.3

15、電路原理圖 電路原理圖如圖2-2所示。圖2-2 電路原理圖2.4元件清單2.4.1 AT89C51芯片 AT89C51芯片圖如下圖2-3所示。圖2-3 AT89C51芯片圖簡介：AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除 HYPERLINK /view/132973.htm t _blank 只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱 HYPERLINK /view/1012.htm t _blank 單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器

16、的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。主要特性:與MCS-51 兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；三級程序存儲器鎖定；1288位部RAM；32可編程I/O線；兩個16位定時器/計數(shù)器；5個中斷源；可

17、編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片振蕩器和時鐘電路。2.4.2 字符型LCD1602 字符型lcd1602如下圖2-4所示。圖2-4 lcd1602圖1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，各引腳符號及其功能表如下表2-1所示。表2-1 LCD各引腳及其功能表引腳符號功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。4R

18、SRS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。5R/WR/W為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6EE(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光電

19、源正極16BLK背光 電源負極2.4.3 按鍵控制模塊按鍵用于控制數(shù)碼顯示、LCD顯示、揚聲器等模塊的工作。通過掃描按鍵是否按下，來設定各模塊的工作情況，使各模塊可以在按鍵的控制下，有序地進行工作。設計中使用單個按鍵實現(xiàn)單個功能，屬于較為簡單的控制方式。在多功能系統(tǒng)設計的試驗中我們使用四個按鍵分別與單片機的p1.4、p1.5、p1.6、p1.7相連。通過按下相應的按鍵來處理相應的程序。如下圖2-5所示。圖2-5 按鍵控制模塊圖2.4.4 其它元件 其它元件圖如下圖2-6所示。 圖2-6 其它元件圖PAGE 183軟件設計3.1 程序流程圖主程序開始初始化，然后掃描鍵盤、復位電路和計數(shù)器。當鍵盤

20、按鍵有按下時，調(diào)整計數(shù)器值，LCD顯示新值。當復位鍵有按下時，計數(shù)器復位為初值，重新倒計數(shù)。當計數(shù)器值倒計為0時，蜂鳴器發(fā)出聲音，計數(shù)器停止倒計，程序結(jié)束。主程序流程圖、lcd顯示流程圖和按鍵流程圖分別如下圖3-1、圖3-2和圖3-3所示。 圖3-1 主程序流程圖開始初始化按鍵掃描有鍵按下按鍵處理，確定模式時間顯示模式根據(jù)按鍵狀態(tài)顯示相應時間段時間修改模式根據(jù)按鍵狀態(tài)修改時間NONOYESYES圖3-3 按鍵流程圖3.2 程序關鍵問題的部分代碼LCD顯示代碼：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int

21、#define DataPort P0#define Busy 0 x80sbit RS=P34;sbit RW=P36;sbit E=P0;void Delay(void)uchar i,j;for(i=255; i0; i-)for(j=255; j0; j-)_nop_();void CheckBusy(void)DataPort=0 xff;RS=0;RW=1;_nop_();E=1;_nop_();_nop_();while(DataPort&Busy)=Busy)E=0; E=1; E=0;void WriteIR(uchar CMD,uint check)if(check)Che

22、ckBusy();_nop_();_nop_();RS=0;RW=0;_nop_();DataPort=CMD;_nop_();E=1;_nop_();_nop_();E=0;void WriteChar(short Xpos, char c)short temp=0 x80;temp|=Xpos;WriteIR(temp,1);CheckBusy();_nop_();_nop_();RS=1;RW=0;_nop_();DataPort=c;_nop_();E=1;_nop_();_nop_();E=0; Swich(1) Case s1: time=1;time+; Case s2: tim

23、e=5;ch=0500; Case s3: time=10;ch=1000; Case s4: time=20;ch=2000void LCDReset(void) Swich(1) Case s2: time+; Case s3: time-； Case s4: break;void main(void)uint i; char time;uchar ch=20050510,mon,00:00;while(1)LCDReset();Delay();for(i=0; i4;/ If(music_long !=0) Temp_TH1=music_freq_tabmusic_data *2; Tenp_TH1=music_freq_tabmusic_data *2=1; Music_delay(music_1_tabmusic_long&0 x07); Msc+;TR1=0; PIN_MSC=1;4 系統(tǒng)的仿真與調(diào)試4.1 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試，對于硬件調(diào)試而言，只要認真焊接，硬件一般不會出現(xiàn)什么問題的。靜態(tài)調(diào)試一般采用的工具是萬用表，它是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排查錯誤的一種硬件檢測。調(diào)試步驟是：首先把電路分為若干模塊，調(diào)試過程中與