基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易催眠器

目錄0前言 11總體方案設(shè)計(jì) 12硬件電路設(shè)計(jì) 22.1晶振電路 32.2復(fù)位電路 42.3揚(yáng)聲器電路 43軟件設(shè)計(jì) 64調(diào)試分析 85結(jié)論及進(jìn)一步設(shè)想 10參考文獻(xiàn) 11課設(shè)體會(huì) 12附錄1電路原理圖 13附錄2程序清單 14簡(jiǎn)易催眠器第13頁(yè)簡(jiǎn)易催眠器設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于AT89C51系列單片機(jī)的簡(jiǎn)易催眠器，依據(jù)單片機(jī)技術(shù)原理，通過硬件電路制作以及軟件編譯，設(shè)計(jì)制作出一個(gè)簡(jiǎn)易催眠器。該催眠器主要由按鍵電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路以及蜂鳴器組成。使用兩個(gè)按鍵控制簡(jiǎn)易催眠器，本設(shè)計(jì)利用KEIL編程軟件對(duì)簡(jiǎn)易催眠器源程序進(jìn)行編程并調(diào)試，配合PROTEUS仿真軟件對(duì)硬件進(jìn)行仿真調(diào)試，節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；AT89C51；簡(jiǎn)易催眠器0前言傳統(tǒng)治療失眠多夢(mèng)、精神緊張、抑郁的方法一般都是藥物治療或是專業(yè)的心理治療。然而藥物治療不僅有依賴性而且危險(xiǎn)很大，吃多了隨時(shí)有生命危險(xiǎn)，而心理治療雖然是從根本上治療，但復(fù)發(fā)性幾率較大，而且費(fèi)用昂貴。。本文設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易催眠器，是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作的電子式簡(jiǎn)易催眠器。與傳統(tǒng)的催眠器相比更小巧，音質(zhì)更優(yōu)美更便攜。簡(jiǎn)易催眠器動(dòng)力來源是電池，制作工藝簡(jiǎn)單，可進(jìn)行批量生產(chǎn)，所以價(jià)格便宜。基于單片機(jī)制作的簡(jiǎn)易催眠器，控制功能強(qiáng)大，使用方便。根據(jù)存儲(chǔ)容量的大小，可以盡可能多的節(jié)約電能。1總體方案設(shè)計(jì)通過認(rèn)真理解本次課程設(shè)計(jì)的要求，總體方案設(shè)計(jì)如下：利用按鍵切換歌曲，LED和揚(yáng)聲器同步輸出信號(hào)，信號(hào)作用于LED和揚(yáng)聲器上，LED閃爍，揚(yáng)聲器產(chǎn)生滴答滴答聲。該簡(jiǎn)易催眠器的設(shè)計(jì)，在總體上大致可分為以下幾個(gè)部分組成：晶振電路，復(fù)位電路，LED顯示電路，揚(yáng)聲器電路系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。單片機(jī)單片機(jī)晶振電路復(fù)位電路揚(yáng)聲器電路LED顯示電路圖1系統(tǒng)原理框圖整個(gè)電路利用單片機(jī)等部件設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易催眠器，實(shí)現(xiàn)催人入睡的效果。以及通過按鍵的控制催眠器的播放和停止，并能通過按鍵對(duì)播放進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)聲音的播放和暫停。采取此方案簡(jiǎn)單易行。2硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易催眠器設(shè)計(jì)電路包括89C51單片機(jī)系統(tǒng)圖和晶振電路，復(fù)位電路，LED顯示電路，揚(yáng)聲器電路。單片機(jī)輸出的音頻脈沖信號(hào)比較微弱，一般只有幾個(gè)微安，經(jīng)過三極管的放大可以直接驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲。硬件電路原理圖如圖2所示。圖2系統(tǒng)電路圖當(dāng)按鍵K按下時(shí)，P2.0口為低電平，單片機(jī)輸出音頻脈沖，發(fā)出催眠聲；當(dāng)再按下時(shí)，單片機(jī)復(fù)位，重新播放催眠。播放催眠聲音時(shí)，LED隨催眠聲音閃爍，在示波器上能看到明顯脈沖現(xiàn)象。電路工作原理：系統(tǒng)啟動(dòng)之后，LED，揚(yáng)聲器，示波器對(duì)應(yīng)的2.0,2.1,2.2端口輸出為低電平，在低電平轉(zhuǎn)化為高電平時(shí)出現(xiàn)第一個(gè)聲音，從高電平轉(zhuǎn)化為低電平時(shí)出現(xiàn)第二個(gè)聲音。經(jīng)過此電路循環(huán)后，單片機(jī)發(fā)出的的音頻信號(hào)就可以通過揚(yáng)聲器發(fā)出想要的催眠聲音。2.1晶振電路晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。晶振電路模塊電路圖如圖3所示。圖3晶振電路模塊2.2復(fù)位電路復(fù)位模塊主要進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位按鍵模塊電路圖如圖4所示。圖4復(fù)位電路模塊2.3揚(yáng)聲器電路由于p2.0端口流出的電流過小，幾乎聽不到音樂聲，要實(shí)現(xiàn)發(fā)聲功能，只有把p2.1端口流出的電流放大，故加上放大模塊，實(shí)現(xiàn)了發(fā)聲功能。揚(yáng)聲器電路如圖5所示圖5揚(yáng)聲器電路模塊3軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是產(chǎn)生催眠聲音的重要部分，催眠聲音的持續(xù)時(shí)間，間隔時(shí)間都是通過軟件的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，軟件設(shè)計(jì)的好壞直接決定了產(chǎn)生的催眠聲音是否符合使用者的生理需求。主程序流程如圖7所示。開始開始系統(tǒng)初始化產(chǎn)生低電平信號(hào)低電平延時(shí)2秒播放設(shè)計(jì)好的催眠聲音產(chǎn)生高電平信號(hào)高電平延時(shí)0.2秒圖6主程序流程圖催眠聲音是有一定頻率下的脈沖信號(hào)產(chǎn)生的，首先要對(duì)它們進(jìn)行了解。

聲音的頻率用赫（Hz）來計(jì)算，聲音的大小用分貝（dB）來表示。在人們的日常生活中有各種各樣的聲音，頻率變化的范圍很大，從20～20000赫。強(qiáng)度范圍在0～120分貝。如果達(dá)到了最高限度（140分貝）就會(huì)感到耳鼓膜疼痛。一般來說，人類對(duì)1000～8000赫的聲音比較敏感。人們平時(shí)講話的聲音為500～2000赫。但是，由于聲音本身的特性，平時(shí)對(duì)微弱聲音識(shí)別的能力稍差，要相差3～4分貝時(shí)才能感受到變化；而對(duì)大的聲音就不一樣了，相差0.3分貝就可能感到有變化。下面談?wù)劼曇粼?0～20000赫這個(gè)頻率范圍內(nèi)給人耳不同的感覺

。

16K～20KHz頻率：這段頻率范圍實(shí)際上對(duì)于人耳的聽覺器官來說，已經(jīng)聽不到了，因?yàn)槿硕犛X的最高頻率是15.1KHz。但是，人可以通過人體和頭骨、顱骨將感受到的16～20KHz頻率的聲波傳遞給大腦的聽覺腦區(qū)，因而感受到這個(gè)聲波的存在。這段頻率影響音色的韻味、色彩、感情味。如果音響系統(tǒng)的頻率響應(yīng)范圍達(dá)不到這個(gè)頻率范圍，那么音色的韻味將會(huì)失落；而如果這段頻率過強(qiáng)，則給人一種宇宙聲的感覺，一種幻覺，一種神秘莫測(cè)的感覺，使人有一種不穩(wěn)定的感覺。因?yàn)檫@些頻率大多數(shù)是基音的不諧和音頻率，所以會(huì)產(chǎn)生一種不安定的感受。這段頻率在音色當(dāng)中強(qiáng)度很小，但是很重要，是音色的表現(xiàn)力部分，也是常常被人們忽略的部分，甚至有些人根本感覺不到它的存在。

12K～16KHz頻率：這是人耳可以聽到的高頻率聲波，是音色最富于表現(xiàn)力的部分，是一些高音樂器和高音打擊樂器的高頻泛音頻段，例如镲、鈴、鈴鼓、沙錘、銅刷、三角鐵等打擊樂器的高頻泛音，可給人一種"金光四射"的感覺，強(qiáng)烈地表現(xiàn)了各種樂器的個(gè)性。如果這段頻率成分不足，則音色將會(huì)會(huì)失掉色彩，失去個(gè)性；而如果這段頻率成分過強(qiáng)，如激勵(lì)器激勵(lì)過強(qiáng)，音色會(huì)產(chǎn)生"毛刺"般尖噪、刺耳的高頻噪聲，對(duì)此頻段應(yīng)給予一定的適當(dāng)?shù)乃p。

10K～12KHz頻率：這是高音木管樂器的高音銅管樂器的高頻泛音頻段，例如長(zhǎng)笛、雙簧管、小號(hào)、短笛等高音管樂器的金屬聲非常強(qiáng)烈。如果這段頻率缺乏，則音色將會(huì)失去光澤，失去個(gè)性；如果這段頻率過強(qiáng)，則會(huì)產(chǎn)生尖噪，刺耳的感覺。所以本設(shè)計(jì)采用的是15KHz。4調(diào)試分析使用protues進(jìn)行仿真。在仿真前，需要通過keilc軟件將編寫的程序生成HEX文件，然后加載到單片機(jī)中。仿真開始前，LED熄滅，喇叭無聲，示波器無波形信號(hào)。如圖7所示圖7仿真開始時(shí)，示波器無明顯信號(hào)顯示當(dāng)按下K2按鍵后，催眠器開始工作，LED燈閃爍，揚(yáng)聲器產(chǎn)生滴答聲，示波器上顯示出明顯的矩形脈沖。如圖8圖9所示圖8仿真開始時(shí)，LED開始閃爍圖9示波器顯示出矩形脈沖通過按動(dòng)K1，催眠器工作，產(chǎn)生矩形脈沖，使揚(yáng)聲器產(chǎn)生了滴答滴答的聲音，從而達(dá)到了使人產(chǎn)生睡意的目的。所以，仿真很好的實(shí)現(xiàn)了程序的主要功能，說明電路的設(shè)計(jì)和程序的設(shè)計(jì)達(dá)到了要求。最初進(jìn)行仿真時(shí)，LED和單片機(jī)，揚(yáng)聲器和單片機(jī)是直接相連的，結(jié)果出現(xiàn)了LED不閃爍，揚(yáng)聲器無聲音的現(xiàn)象。經(jīng)過分析，得知工作電流過大，所以在LED一端加上220歐姆，揚(yáng)聲器一端加上1K歐姆的電阻。果然，LED和揚(yáng)聲器可以正常工作了。另外，在揚(yáng)聲器電路模塊，開始沒有想到單片機(jī)的輸出電流太小，不能達(dá)到揚(yáng)聲器的工作電流，所以加入一個(gè)三極管放大電路，揚(yáng)聲器可以工作了，令我很高興。5結(jié)論及進(jìn)一步設(shè)想51系列單片機(jī)，體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好。本設(shè)計(jì)以51單片機(jī)為主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制催眠器模仿的功能。功能多樣，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的娛樂功能。在未來的發(fā)展中利用單片機(jī)制作的產(chǎn)品將會(huì)給人們帶來更大的樂趣。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是簡(jiǎn)單的催眠器播放功能，通過外部控制能實(shí)現(xiàn)的功能僅有暫停。在功能上還有較大改進(jìn)空間。整個(gè)程序在實(shí)現(xiàn)上也存在一點(diǎn)瑕疵，當(dāng)開關(guān)撥回，暫停結(jié)束繼續(xù)播放催眠聲音時(shí)，會(huì)在短暫的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)噪音。參考文獻(xiàn)[1]陳海宴，呂江濤.單片機(jī)經(jīng)典實(shí)戰(zhàn).北京航空航天大學(xué)出版社.2011.06[2]陳忠平.C語言程序設(shè)計(jì)經(jīng)典實(shí)例.電子工業(yè)出版社.2012.05[3]劉淑榮，王瑾.MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.中國(guó)電力出版社.2011.05課設(shè)體會(huì)通過本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我充分了解了單片機(jī)的應(yīng)用有多么廣泛。很多生活中常見的測(cè)控，自動(dòng)化學(xué)科的應(yīng)用都可以用單片機(jī)解決。我懂得了，學(xué)好單片機(jī)對(duì)我的未來有多么重要。這是我們測(cè)控的看家本領(lǐng)。當(dāng)然，在完成這次任務(wù)中也遇到了很多困難。很多元器件的規(guī)格，單位大小，不太了解。后來通過查閱資料，了解了單片機(jī)以及其他元件的工作電流電壓。確定了電阻電容的大小。有一部分也是逐個(gè)試驗(yàn)出來的。設(shè)計(jì)電路很辛苦，當(dāng)看到編好的程序下載到單片機(jī)之后可以進(jìn)行仿真，以及仿真完成了所有題目要求的時(shí)候，我的興奮之情真是難以言表。在老師要求的基礎(chǔ)上，我還外加了示波器以及LED顯示，從而在沒戴耳機(jī)的情況下更能分辨出催眠器是否在工作，整個(gè)程序只有1K大小。說明單片機(jī)能完成的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于僅僅作為一個(gè)催眠器的控制端，由此可以看出單片機(jī)功能的強(qiáng)大這次課設(shè)，首先要感謝的是老師，給我了我辛勤的指導(dǎo)，包括做硬件時(shí)給我提供的建議意見。其次我要感謝我的同學(xué)，室友，我很慚愧的說，我單片機(jī)的掌握不是特別好，在他們的幫助下，我掌握了更多單片機(jī)的技能。這次課程設(shè)計(jì)是我人生中最美好的回憶。相信掌握了單片機(jī)，我今后的人生會(huì)少了很多彎路。這項(xiàng)技能，會(huì)伴我一生，讓我受益一生附錄1電路原理圖 附錄2程序清單#include<reg51.h>#defineucharunsignedc