生日歌+流水灯课程项目设计方案

1 生日歌 +流水灯课程项目设计方案 第 1 章 概述 片机简介 单片机又称单片微控制器，它不是完成某一逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一个芯片就成了一台计算机。 司于 1980 年推出的产品，于 片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达 111 条， 片机可以算是相当成功的产品，一直到现在， 列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与 片机作为代表进行理论基础学习。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴： 一、 在智能仪器仪表的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、湿度、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备 （功率计，示波器，各中分析仪）。 2 二、在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门，无所不在。 三、 在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，点滴智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界各大芯片制造公司都推出自己的单片机，从 8 位、 16 位到 32 位、数不胜数，应有尽有， 有与主流 有你兼容的，但他们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。 务简介 以 51 系列单片机为核心，以开发板为平台；设计一个音乐播放器，完成播放生日快乐歌曲的功能，流水灯控制电路，使连接在该电路上的 8 个发光二极管按顺序以次闪烁。设计任务包括控制系统硬件设计和应用程序设计。 3 第 2 章 系统总体方案设计 乐产生原理 奏音乐原理 通过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音，即声调 。用软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍。把乐谱中的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在存储器中，由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间。 时常数（计数值）与延时常数的确定 产生音乐通过单片机的 I/O 口输出高低不同的脉冲信号来控制蜂鸣器发音。要想产生音频脉冲信号，需要算出某一音频周期（ 1/频率），然后将此周期除以 2，即为半周期的时间。利用单片机定时器计时这个半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的 I/O 口 反相，然后重复计时此半周期时间再对 I/O 口反相，这样就能在此 I/ 用软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍，各调 1/4节拍时间如下： 曲调值 延时时间 调 4/4 125 3/4 187 2/4 2504 本课题要求以单片机为核心设计一个简易音乐播放器，具有自动播放乐曲的功能。 一首音乐是许多不同的音阶组成的 ，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，音阶对应频率关系图： C 调各音符频率与计数值 T 的关系 音符 频率（ 半周期（ 简谱码 定时值（ H） 简谱码T 值 定时值（ D） 低 1 62 894H 62628 低 2 94 953835 低 3 30 4021 低 4 49 4103 低 5 92 4260 低 6 40 4400 低 7 94 4524 中 1 23 4580 中 2 87 4684 中 3 59 4777 中 4 98 4820 中 5 84 4896 中 6 80 4966 中 7 88 5030 高 1 046 5058 高 2 175 5110 高 3 318 5157 高 4 397 5178 5 高 5 568 5217 高 6 760 5252 高 7 967 5283 统方案 本设计用 89片机为核心， 在上个程序中我们是逐个控制 口的每个位来实现的，因此程序显得有点复杂，下面我们利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。我们在程序一开始就给 送一个数，这个数本身就让 低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至 ，这样就实现“流水”效果啦。由于 8051 系列单片机的指令中只有对累加器 数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到 ，让其移动，然后将 动后的数据再转送到 ，这样就可以实现“流水”效果。同时扬声器播放生日快乐歌曲 !按复位键，单片机重新工作！ 6 第 3章 硬件设计 9片机 介 一 种 带 4K 字节 储 器 （ 低电压、高性能 位微处理器，俗称单片机。 一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机 编辑本段管脚说明： 电电压。 地。 ： 为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8电流。当 的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 程时， 作为原码输入口，当 行校验时， 出原码，此时 部必须被拉高。 ： 是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 缓冲器能接收输出 4电流。 管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， 被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 程和校验时， 作为第八位地址接收。 ： 为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 缓冲器可接收，输出 4 个 电流，当 被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， 的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， 输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， 输出其特 7 殊功能寄存器的内容。 在 程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 ： 管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口， 可接收输出4 个 电流。当 写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， 将输出电流（ 是由于上拉的缘故。 也可作为 一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 行输入口） 行输出口） 部中断 0） 部中断 1） 0（记时器 0 外部输入） 1（记时器 1 外部输入） 部数据存储器写选通） 部数据存储器读选通） 同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 位输入。当振荡器复位器件时，要保持 两个机器周期的高电平时间。 访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数 据存储器时，将跳过一个 冲。如想禁止 输出可在 址上置 0。此时， 有在执行 令是 起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 止，置位无效。 8 /部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/号将不出现。 /当 /持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000不管是否有内部程序存储器。注 意加密方式 1 时， /内部锁定为 /保持高电平时，此间内部程序存储器。在 引脚也用于施加 12V 编程电源（ 向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 自反向振荡器的输出。 蜂鸣电路 发音由单片机程序控制， 口输出不同频率的高低电平， 出的脉冲频率不同，从而扬声器根据不同频率的脉冲发出的声音也不相同，发音电路如下图所示： 9 水灯电路 单片机 给 送一个数，这个数本身就让 低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至 ，这样就实现“流水”效果 。如下图 小系统电路 如图 u u M 10 第 4章 软件设计 主程序设计的第一步为初始化，初始化 I/O 口，设置定时器定时时间，写定时器工作方式寄存器，设置允许 断。刚开始需要将存储单元 置 1，全部 置 1 之后更新显示缓冲区。接着进行显示初始化，开定时器 样就可以开始显示了。设置完以后程序就不断检测按键情况。检测使用软件去抖，也就是第一次检测 到有键按下后，如果有键按下则执行相应指令。本设计还设计了防误操作程序，也就是对于一个键，按一下和一直按着的效果是一样的，这样可以防止用户还没放开此键时，程序已进行第二次或多次同样的操作。 程序中根音选取的是 C 调三个 8 度内的音符，共 21 个音。每个音符对应频率由定时器 生 (音符频率及对应计数初值见附表 )。为了程序调用方便，每个音符都对应一个编码，占用一个字节。在程序中以查表的方式加载计数初值。当值为 00节拍码配合完成节拍发音。节拍码也占一个字节，其总时间长度等于基本时间乘以节拍码的值。节拍 码值为 01H 时，表示当前乐曲结束，为 00H 时，表示全部乐曲结束。为了编码简单，一般节拍码高半字节表示整拍，低半字节表示分数，只要基本延时设定恰当即可，为了及时响应键盘操作，键扫描指令安排在基本延时时间子程序中。按键每按下一次，乐曲数目计数器 1或减 1，然后根据 内容转向不同的乐曲。 11 统方案 系统初始化后，进入播放功能。开始从第一首曲目开始循环播放。播放过程中如果出现跳选曲目则进入相应的曲目程序程序设计流程如 下 所示 。 根据流程图写程序： #37; =212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159, 212,212,106,126,159,169,190,119,119,126,159,142,159,0; =9,3,12,12,12,24,9,3,12,12,12,24, 9,3,12,12,12,12,12,9,3,12,12,12,24,0; x) t; 12 t=0;t #37; =212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159, 212,212,106,126,159,169,190,119,