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电子设计总结报告电子设计总结报告 课题：可控音乐走马灯 关键字关键字：STC89C52 蜂鸣器 9012 可控 音乐走 马灯 摘要： 本产品是以 STC89C52 为控制核心的走马灯，通过键盘控制可以实 现走马灯不同的流水模式以及对流水灯的速度进行控制。流水灯的不同模式通 过共阳极的 LED 数码管进行显示。每次进行模式切换时能进行音乐播放，音乐 的播放模块是用 PNP 型 9012 放大三极管驱动蜂鸣器来实现的。除此进行电子 设计，总体来说产品从功能上来说较为简单 Summary: This product is STC89C52 a revolving door for the control of the core, using the keyboard can be a revolving door of different modes of running water as well ascontrol the speed of light water. Different modes of water lights through the common anode LED digital tube display. Each mode switching the music player, the musicplayback module 9012 to enlarge the PNP type transistor drive buzzer. In addition toelectronic design, the whole product from the relatively simple function 。 目录目录 1 1 引言引言.- 4 - 2 硬件系统的设计与功能实现硬件系统的设计与功能实现.- 4 - 2.1 单片机控制系统原理.- 4 - 2.2 单片机选择及主机系统电路.- 5 - 2.2.1 时钟电路.- 6 - 2.2.2 复位电路.- 7 - 2.2.3 程序载入部件.- 7 - 2.3 蜂鸣器驱动.- 8 - 可控音乐走马灯 - 2 - 2.4 LED 流水灯.- 9 - 2.5 模式显示.- 10 - 3 软件设计的实现与说明软件设计的实现与说明.- 10 - 31 系统主程序设计.- 11 - 4 4 结束语结束语.- 12 - 5 致谢致谢.- 12 - 6 参考文献参考文献.- 12 - 1 1 引言引言 生活中我们经常遇到同学过生日，酒店装饰门面，节日装饰彩灯等各种需 要彩灯和音乐控制的场合，因此基于以上的原因，我们组经过共同的讨论和深 入考虑决定做带音乐的走马灯控制。我们的作品采用了 STC89C52 单片机进行了 简单的设计，并通过蜂鸣器放大电路放大信号播放音乐，中间还设有控制不同 模式走马灯和音乐播放的加速和减速的开关控制电路。总的来说我们的作品还 算成功吧，只是在采购器件时没有把握好灯的颜色，软件设计时对于音乐知识 的欠缺，所以导致我们作品的可视性和听觉上没有一个特别好的效果。但是我 们还会继续努力争取取得更大的进步。 2 硬件系统的设计与功能实现硬件系统的设计与功能实现 2.12.1 单片机控制系统原理单片机控制系统原理 为了简化电路、降低成本、提高可靠性，本系统采用 AT89C52 作为主控制 核心部件，它是一款与 MCS51 完全兼容且内部自带有 8KB 的 Flash 存储器及 512KB RAM 单元的芯片，因此可以不需另外扩展 EEPROM 及静态 RAM 就可以实现 所需功能。 可控音乐走马灯 - 3 - 可控走马灯的设计总体结构框图如图 1-1 所示： 图图 2-12-1 系统总体框图系统总体框图 2.22.2 单片机选择及主机系统电路单片机选择及主机系统电路 单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数 据处理器。它由单片机、时钟电路、复位电路等组成。为了简化电路、降低成 本、提高可靠性，本系统采用 STC89C52 作为主控制器，它是一款与 MCS51 完 全兼容且内部自带有 8KB 的 Flash 存储器及 512KB RAM 单元的芯片，因此可 以不需另外扩展 EEPROM 及静态 RAM 就可以实现所需功能。 可控音乐走马灯 - 4 - 图图 2-22-2 单片机主机系统图单片机主机系统图 2.2.12.2.1 时钟电路时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号 通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。STC89S52 单片机内部有一个 用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚 XTALl 和 XTAL2 分别是此放大电 器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较 可控音乐走马灯 - 5 - 稳定，实际使用中常采用这种方式，如图 2-2 所示在其外接晶体振荡器(简称晶 振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元 件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉 冲。 图 2-2 中外接晶振以及电容 C1 和 C2 构成并联谐振电路，它们起稳定振荡 频率、快速起振的作用，其值均为 30P 左右，晶振频率选 12MHz。 2.2.22.2.2 复位电路复位电路 为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复 位后可使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。 单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要 RST 引脚上出现 两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果 RST 引脚上持续 为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出(1/0)端口寄 存器置为 FFH，堆栈指针 SP 置为 07H, SBUF 内置为不定值，其余的寄存器全部 清 0，内部 RAM 的状态不受复位的影响，在系统上电时 RAM 的内容是不定的。 复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用上电复位方 式。图 2-2 中 R1 和 C3 组成上电复位电路，其值 R 取为 10K, C 取为 10F。 2.2.32.2.3 程序载入部件程序载入部件 程序的载入我们采用通用的 MAX232 连接 RS232 串口，连接计算机来实现。 MAX232 是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容 RS232 标准的芯片。由于电脑 串口 rs232 电平是-10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是 ttl 电平 0 +5v,max232 就是用来进行电平转换的,该器件包含 2 驱动器、2 接收器和一个 电压发生器电路提供 TIA/EIA-232-F 电平。该器件符合 TIA/EIA-232-F 标准， 每一个接收器将 TIA/EIA-232-F 电平转换成 5-V TTL/CMOS 电平。每一个发送器 将 TTL/CMOS 电平转换成 TIA/EIA-232-F 电平。 主要特点 1、单 5V 电源工作 可控音乐走马灯 - 6 - 2、 LinBiCMOSTM 工艺技术 3、 两个驱动器及两个接收器 4、 30V 输入电平 5、低电源电流：典型值是 8mA 6、符合甚至优于 ANSI 标准 EIA/TIA-232-E 及 ITU 推荐标准 V.28 7、ESD 保护大于 MIL-STD-883（方 法 3015）标准的 2000V MAX232 的相关连接电路图如下所示： MAX232MAX232 的外围电路的外围电路 可控音乐走马灯 - 7 - RS232RS232 的引脚连接的引脚连接 可控音乐走马灯 - 8 - MAX232MAX232 与与 STC89C52STC89C52 的连接图的连接图 2.32.3 蜂鸣器驱动蜂鸣器驱动 考虑到本产品所需要的知识简单的发生，所以蜂鸣器作为一种最简单而且 常用的发生设备，使用简单、方便，是我们的首选。器驱动我们选的是 9012 放 大三极管。9012 是一种最常用的普通三极管。 它是一种低电压,大电流,小信 号的 PNP 型硅三极管 集电极电流 Ic：Max -500mA 集电极-基极电压 Vcbo： -40V 工作温度：-55 to +150 和 9013（NPN）相对 主要用途： o开关应用 o射频放大 具体电路如图 23 所示 图图 2-3 蜂鸣器驱动电路蜂鸣器驱动电路 可控音乐走马灯 - 9 - 2.42.4 LEDLED 流水灯流水灯 走马灯的实际设计采用 16 只 LED 数码管来显示，由 P0 和 P1 口来驱动，如 下图 图 2-4 2.52.5 模式显示模式显示 模式显示采用数码管来显示，由于系统显示的内容比较简单，显示量不多， 所以显示选用数码管既方便又经济。LED 有共阴极和共阳极两种。 可控音乐走马灯 - 10 - 符号和引脚 共阴极 共阳极 图图 2-52-5 LEDLED 数码管结构原理图数码管结构原理图 二极管的阴极连接在一起，通常此共阴极接地，而共阳极则将二极管的阳 极连接在一起，接入+5V 的电压。一位显示器由 8 个发光二极管组成，其中 7 个发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔画即亮； 不加电压即暗。为了保护各段 LED 不被损坏，需外加限流电阻。 具体电路如图 2-5 所示。 3 软件设计的实现与说明软件设计的实现与说明 硬件平台结构一旦确定，大的功能框架即形成。软件在硬件平台上构筑， 完成各部分硬件的控制和协调。系统功能是由软硬件共同实现的，由于软件的 可伸缩性，最终实现的系统功能可强可弱，差别可能很大。因此，软件是本系 统的灵魂。软件采用模块化设计方法，不仅易于编程和调试，也可减小软件故 障率和提高软件的可靠性。同时，对软件进行全面测试也是检验错误排除故障 的重要手段。由于编程多涉及到数值运算，用我们平时常用的汇编语言编程是 比较复杂，的，这里我们选用了移值性好、结构清晰、能进行复杂运算的 C 语 言来实现编程。 3 31 1 系统主程序设计系统主程序设计 为了保证系统的可靠运行，必须要有良好的软件相配合，而且要有友好的 人机对话功能，鉴于以上要求，该系统软件部分主要由主程序、中断子程序、 可控音乐走马灯 - 11 - 延时子程序、提示音产生子程序等几大模块组成。主程序流程图如图 3-1 所示。 图图 3-13-1 程序流程图程序流程图 可控音乐走马灯 - 12 - 4 4 结束语结束语 测试表明，可控音乐走马灯基本上能够较好的完成题目要求的要求。同时 作为我们的特色音乐播放效果也较为良好。 经过两个多月的努力，我们终于成功的完成了题目的基本要求，制作过 程中，我们遇到了很多困难，比如放大器的选择和精确的放大电路，走马灯音 乐代码的编写，单片机中断的控制等等，这些我们都耐心的一一克服。经过这 次比赛我们深刻体会到了团队的力量，培养了自己解决问题的能力，为我们以 后在电子方面的发展奠定了基础。在此，衷心的感谢老师们对我们的栽培和学 校给我们创造的学习环境。 5 致谢 在作品完成之际，我们要特别感谢指导老师的热情关怀和悉心指导。在我 们作品制作的过程中，老师们给了我们很多耐心的指导和启发，不仅让我学到 了专业知识，还让我学到了很多做人的道理。特别是他们广博的学识、深厚的 学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我们终生受益，在此表示 真诚地感谢。 在作品的制作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，在此一并致以诚挚 的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我们的朋友。 最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位领导老 师表示衷心地感谢！ 6 参考文献参考文献 1 兰吉昌等主编，51 单片机应用设计百例M.化学工业出版社.2009 年出 版 2 傅丰林主编.低频电子线路（第二版）M.高等教育出版社.2008 3 傅丰林