心型音乐流水灯论文.doc

南京晓庄学院 NanJing XiaoZhuang University综合电子设计报告 课程名称：综合电子设计 设计课目：基于51单片机LED心形音乐流水灯 所在院系：电子工程学院 指导老师：刘学明 班级：12电信(2) 姓名: 学号： 电子工程学院 2015-9-1 目 录1、序论12、系统方案13、各单元电路及部分原件的设计与选择23.1最小化系统的设计23.2 LED灯控制方式比较与选择33.3 蜂鸣器驱动电路的设计33.4 蜂鸣器的选择44、软件的设计44.1程序功能描述与设计思路45、测试方案与测试结果65.1硬件测试65.2软件调试65.3测试条件与仪器65.4调试中遇到的问题及解决6参考文献7致谢7附录8附录1：电路原理图8附录2：源程序91、序论随着现代科学技术的持续进步和发展，人们生活水平的不断提高，以大规模，超大规模的集成电路为首的电子工艺技术的使用也越来越广泛，在日常生活中也普遍常见，结合单片机技术设计的电子线路也层出不穷。本论文单片机STC89C51RC，实现心形流水灯的多种随着音乐的变化其亮与灭的循环。有30个LED灯，实现流水、反转、跳跃、闪烁等功能，同时蜂鸣器根据频率的变化播放世上只有妈妈好的音乐，灯光和音乐的同时工作，给人以炫酷的感觉。2、系统方案本系统主要由最小化系统电路模块、心形LED灯模块、扬声器驱动模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。图1 为总的系统方案。图1 总的系统方案方案一：传统的模拟电路 传统的模拟电路电路结构复杂，功能简单。方案二：采用STC89C51单片机系统。 STC89C51单片机是一种低耗、可编程、高性能8位微控制处理器，其内部包括微处理器、具有8K在系统可编程Flash存储器、 看门狗定时器、输入/输出口、中断系统等，其具有价格低廉、技术成熟、操作简单等特点，满足本系统的要求。方案选择：由于STC89C51价格便宜，支持在线下载程序而且编程简单，综合考虑，我们选择方案二。3、各单元电路及部分原件的设计与选择3.1最小化系统的设计单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成，电源引脚Vcc为40引脚，电源端GND为20引脚，接地端工作电压为5V。XTAL1为19引脚，XTAL2为18引脚，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。RST为9引脚在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。图2 为单片机的最小化系统。图2 单片机的最小化系统。3.2 LED灯控制方式比较与选择方案一：选用单片机I/O口一对一直接控制LED灯，就可以控制30个LED灯。方案二：采用74HC573锁存器控制LED灯，当运用两片74HC573锁存器就可以控制30个LED灯只占用的单片机的10个I/O口，这样就减少的I/O口的数量。 为了操作方便，减少复杂的步骤，我们采取方案一。 3.3 蜂鸣器驱动电路的设计因为单片机端口驱动电流只有100uf-200uf，故需三极管S9012来扩展，当单第 8 页电子工程学院第 8 页片机I/O口（P3.2）输出低电平时，三极管导通，电流由VCC经过蜂鸣器到地，蜂鸣器发声。图3为蜂鸣器驱动电路。图3蜂鸣器驱动电路3.4 蜂鸣器的选择 有源蜂鸣器工作电流为直流，而无源蜂鸣器工作为方波。有源蜂鸣器内部带有振动源，而无源蜂鸣器内部没有振动源，有源蜂鸣器直接锁定电源发音，而无源蜂鸣器需接在音频输出电路中才能发音。为了能够实现单片机控制蜂鸣器发出不同节拍不同音调的美妙音乐，蜂鸣器应许选择无源蜂鸣器。4、软件的设计本文分析基于STC89C51单片机的心形音乐流水灯的硬件电路和软件设计，硬件电路在各部分功能电路的设计中已做出简单介绍。4.1程序功能描述与设计思路一首乐曲是由多个音符构成的。每个音符都对应着一个确定的频率，乐曲中不同的音符，实质就是不同频率的声音；另外每个音符会根据乐曲的要求设定一个确定的节拍。可以控制单片机产生不同频率不同节拍的脉冲信号，由蜂鸣器发出就产生了美妙和谐的乐曲。 LED灯的闪亮根据低电平有效，对每个I/O口设置不同的高低电平，就实现了不同的闪亮情况。本文设计了六种不同的闪亮情况。图4 程序执行过程图4 程序执行过程5、测试方案与测试结果5.1硬件测试用万用表先测试元器件的好坏。用直流稳压电源测试灯泡的亮灭，用函数信号发生器测试蜂鸣器的声音是否随频率的变化而改变。5.2软件调试 结构化软件的调试一般可以将重点放在分模块调试上，通调是最后一环。使用软件调试软件仿真器即可，在本次设计中利用的是KEIL C51软件仿真器KEIL开发系统。5.3测试条件与仪器 使用Keil软件建立一个工程: Keil是目前进行51单片机开发最常用的编译软件。关于Keil的使用，有很多的资料介绍，这里只介绍其整个编译过程。在Keil里，每一个完整的程序，都是以一个工程的形式建立的。 测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。 测试仪器：信号发生器，模拟示波器，数字示波器，数字万用表等。5.4调试中遇到的问题及解决1、编程时要注意，在程序开始时，要写入各定时器中断的入口地址。2、有时会出现程序一点错误也没有，但就是不能正常运行的现象，最后我们发现是因为程序中有的指令书写得不规范导致的。4、编程过程中要注意加注释或分割线，否则，在程序过长时容易变得很乱，不便于查找或更改。5、由于节拍和频率的选择是由中断决定，所以灯的设置只有在主函数中进行赋值。才能让他们同时工作。6、为了让灯闪亮的同时配以音节的变化。调试过程中发现不改变音调和节拍，灯的状态不能采用延时，本设计采用if、else语句分别给六个状态赋值。7、最后程序的结构要设计的合理，避免上下乱调用的现象，这样会使程序更加清晰化。 参考文献1 黄振杰.基于AT89S52的多功能音乐播放器J.广东:电子设计工程:2009年2月第2期2 吴迅.用单片机设计音乐播放器J.山东:电子世界,2009.63 朱清慧等.Protues教程电子线路设计/制版与仿真M.北京:清华大学出版社,2008.94 侯玉宝,李成群.基于Proteus的51系列单片机设计与仿真M.北京:电子工业出版社,20085 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计M.北京航空航天大学出版社,19906 李华. MCS-51系列单片机应用接口技术M.北京航空航天大学出版,19937 李广弟,朱月秀.单片机基础M.北京:北京航空航天大学出版社,2007.68 张义和,王敏男等.例说51单片机M.北京:人民邮电出版社,2008.49 陈明荧.8051单片机课程设计实训教材M(第一版).北京:清华大学出版社,2004致谢经过一个星期的忙碌，本次课题设计已经接近尾声。由于经验的匮乏，难免有许多考虑不到的地方，在多次的修改和研究之后才写出完成。如果没有导师的督促和指导，以及同学和朋友的支持，想要完成这个课题设计是难以想像的。感谢同学和朋友的及时帮助和教导。在电路设计过程中，得到了刘学明老师的亲切关怀和耐心的指导。老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。从课题的选择得到论文设计最终完成，老师都始终给予我细心的指导。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，也要感谢各位老师，同学和朋友们给我极大的支持，对我的论文提出了宝贵的意见及建议。感谢所有帮助我的老师、同学和朋友们，在此向他们表达我的感激之情。附录附录1：电路原理图原件清单名称规格数量LED彩灯30单片机芯片座1单片机STC89C51RC1电阻510欧30电阻10K1电解电容10uF1瓷片电容30P2万能板112兆晶振1型三极管开关下载线第 9 页电子工程学院附录2：源程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned inttypedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;typedef unsigned long uint32;sbit SPK=P32; sbit P3_0=P30;sbit P3_1=P31;sbit P3_4=P34;sbit P3_5=P35;sbit P3_6=P36;sbit P3_7=P37; sbit P1_7=P17; uint t;tt;uchar Timer0_H,Timer0_L,Time,Music_Delay_Time;uchar moo;uint8 code table0=0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F;uint8 code table1=0x7F,0xBF,0xDF,0xEF,0xF7,0xFB,0xFD,0xFE; uint8 code table2=0xFE,0xFC,0xF8,0xF0,0xE0,0xC0,0x80,0x00; uint8 code table3=0x7F,0x3F,0x1F,0x0F,0x07,0x03,0x01,0x00; uint8 code table4=0x00,0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF; uint8 code table5=0x00,0x80,0xC0,0xE0,0xF0,0xF8,0xFC,0xFE,0xFF; uint8 code table6=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80; uint8 code table7=0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01; uint8 code table8=0x01,0x03,0x06,0x0C,0x18,0x30,0x60,0xC0,0x80; uint8 code table9=0x80,0xC0,0x60,0x30,0x18,0x0C,0x06,0x03,0x01; void delay(uint16 time)uint16 i,j;for(i=0;i=time;i+) for(j=0;j5;j+);uint16 i,j; const uchar code MUSIC= 6,2,3, 5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1, 5,2,1, 6,2,4, 3,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,1, 6,1,1, 5,2,1, 3,2,1, 2,2,4, 2,2,3, 3,2,1, 5,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 3,2,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,2,3, 3,2,1, 2,2,1, 1,2,1, 6,1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0 ; const uchar code FREQH= 0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8, 0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE, 0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF, ; const uchar code FREQL= 0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6, 0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F, 0xEE,0x44, 0x6B,0xB4,0xF4,0x2D, 0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,