毕业设计(论文)-小型电子声光礼花器设计

题目小型电子声光礼花器设计学生姓名学号所在学院专业班级电子信息工程专业12级3班指导教师______完成地点陕西理工学院__2016年6月5日陕西理工学院毕业设计 小型电子声光礼花器设计作者：(陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业12级3班，陕西汉中723001)指导老师：[摘要]小型电子声光礼花器是模拟礼花燃放装置，节日和庆典时燃放礼花，其绚丽缤纷的图案，热烈的爆炸声、欢乐的气氛，能给人们留下美好的印象。本次课题通过电子元器件完成控制、发声、发光、按键四个模块对传统礼花器效果进行实现，采用STC89C52RC单片机最小系统对电子礼花器各个部分进行实时控制，避免了传统礼花人为控制所存在的一定的烟尘污染和爆炸的安全隐患，采用蜂鸣器取代传统发声效果，并添加一定歌曲使音乐效果更加丰富，采用LED点阵取代传统花炮单一效果表现，展现更多种花型、字型很大程度弥补传统礼花的花型单调缺陷，采用按键开关对礼花器的进行进度实时控制，解决了传统礼花器的控制弊端。本课题设计可以模拟礼花燃放装置，达到声型兼备的效果，给人们在安全、环保的环境中带来轻松愉快的氛围。电路结构新颖元件不多、调试简单。可供小型企业工程技术人员开发设计参考。该装置可很大程度解决传统礼花器燃放带来的对空气污染问题，其可重复使用性更大程度上解决了人们重复使用的需求，并且电子礼花器的使用范围更加广泛，家庭聚会、联欢晚会、儿童玩具都可以使用。[关键词]小型；礼花器；单片机DesignofSmallElectronicSoundandLightFireworksAuthor：TeLi(Grade12,Class3,Majorelectronic1sandinformationengineering,SchoolofPhysicsandElectronicInformationEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723001,Shaanxi)Tutor:ChunjiangShuaiAbstract:Smallelectronicsoundandlightfireworksarefireworkssimulationdevice,whenfireworksfestival,apatternofradiation,thermalexplosion,festiveatmosphere,givingagoodimpression.Thispaperisdesignedtosimulatefireworksdevicetoachievethetypeofsoundandeffectsbytheelectroniccomponents,somedustpollutionandtheriskofexplosionhazardsafety,environment,people'senvironmentalprotectionhasbroughtarelaxedatmosphere.UseSTC89C52RCsmallestsingle-chipsystemforeachpartoftheelectronicfireworks,realtimecontrol.Usebuzzertoreplacethetraditionalsoundeffect.Andaddsomesongsmakemusicrichereffect.UseLEDdotmatrixinsteadoftraditionalfireworksshowthatcanshowmorefontandflower.Thekeyswitchtosolvethedrawbacksoftro=aditionalfireworksdevicecontrol.TheThenewcircuitstructure,elementsmall,easytodebug,forhomemade.Itcanalsobeusedforsmallbusinessesopendesignengineeringandtechnicalpersonnelreference.Thedevicecanbeusedforfamily,friends,celebration,party,children'stoysandsomeinterestingplacesKeywords:Smallelectronicacousto-opticceremonyFlower；Festivalfireworks；Environmentalprotection页共49页引言课题研究的背景及意义在工程上的目的和意义：每年世界各国节日和庆典时都会燃放礼花，其绚丽缤纷的图案，热烈的爆炸声所带来的欢乐的气氛，能给人们留下美好的印象，但是因为燃放烟花爆竹而破坏环境，烟花爆竹的不正确使用而发生各种危险的情况也时有发生。随着环境保护意识和自我保护意识的增强，我国各城市为了保护环境，预防一定的烟尘污染和爆炸危险隐患，相继出台了各项规定，节假日在市区范围内禁止燃放烟花爆竹。受到电子鞭炮的启发，本设计采用LED灯作为显示模块模拟礼花绽放时的形态，之所以用LED灯取代小型灯泡作为电子礼花器的显示器件，是因为LED灯具有节能，工作寿命长，亮度高，发光颜色多，响应快等优点。另外电子礼花器的发展与应用在节约能源、保护环境方面都具有重要的意义。在设计上的目的和意义：本课题研究的是小型电子声光礼花器主要通过单片机控制电路来驱动模拟礼花色彩的发光电路和模拟礼花爆炸声的发声电路，从而达到模拟礼花的燃放的装置，达到声型兼并的效果，电路结构新颖、元件不多、调试容易、适合自制，也可以供小型企业工程技术人员开放设计参考。课题研究的现状及发展趋势国外欧美发达国家极少生产烟花，其主要原因是生产，储存及运输过程中容易产生爆炸，非常危险。这些国家主要从发展中国家进口，中国作为火药发明国和火药生产的传统地，自然是最大的输出国。在国外也有一些发展中国家的专业厂家生产礼花器。这些企业对烟花生产的研究比较少，主要是对燃放效果进行研究，例如应用计算机来进行对燃放的时间和燃放的先后顺序的控制，以达到预期的燃放效果，给人们留下美好的视觉感受。我国是世界花炮市场中当之无愧的花炮的主要原产地，大约占世界花炮总产值的80%，年产值超过100亿元。湖南省的浏阳市是我国最大的烟花爆竹生产基地。礼花器是浏阳花炮中的主要出口产品，也是国内外举办各种庆典活动时必备的消费品，约占全市总产量的33%。现在，浏阳生产的礼花弹主要以黄板纸为材料，纸张等原辅材料的消耗高，边角废料的利用率低以及纸张价格的不断上涨，人们环保意识的不断增强已成为礼花弹发展的瓶颈。以年产礼花弹10万箱，创产值2000万元的企业为例，每年用来做礼花弹壳的黄板纸为150吨，按现行价格1900元/吨计算，需28.5万元。纸张的损耗高达35%，即每年有近6万元资金变成边角废料而白白流失。这种规模的企业每年各种纸张的边角废料高达30万吨，这不得不说是一笔非常惊人的浪费。然而仅限于目前的生产工艺，这种浪费是无可避免的[1]。电子礼花器的环保化是其发展的必然趋势，环保化可以使电子礼花器更加的市场化，并使电子礼花器进入更加广泛的应用领域，特别是在娱乐场所的应用，另外电子礼花器的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。课题研究的内容本设计主要是分析对比烟花礼炮的优缺点。研究思路针对相对简单的电子技术来设计，重点针对电子礼花器发光部分的工作特性。本设计采用STC89C52RC芯片作为硬件核心，具有在线编程功能，低功耗，能于5V的超低压工作,该芯片采用Flash

ROM，内部具有8KB

ROM存储空间。显示部分采用16X16的LED点阵，显示功能强大，可显示大量文字、图形，显示多样、清晰。并且使用74HC595芯片对LED显示电路进行外接，不仅减少了I/O口的占有率，而且为以后添加显示部分，从而使显示部件更加丰富提供了便利的条件。本设计针对电子礼花器，主要采用电子制作装置，由模拟礼花色彩的发光电路、模拟礼花爆炸声的发声电路和按键控制部分三部分构成。总体方案设计设计要求（1）模拟的礼花燃放声音要有0.1s—1s的停顿时间；（2）效果模仿时，要将红绿蓝三个发光二极管呈三角形装置；（3）有条件可在发光的前方装置由透光口组成的礼花图案的面板。方案选择单片机芯片的方案方案（一）：小型电子声光礼花器通过555振荡电路来驱动模拟礼花色彩的发光电路和模拟礼花爆炸声的发声电路，模拟礼花燃放装置，达到声型兼并的效果。方案（二）：STC12C5A60S软件芯片对显示部件进行控制，使显示更加立体，丰富。方案（三）：STC89C52RC是STC公司生产的一种功耗低、性能高CMOS8位微控制器，具有8K在线系统可编程Flash存储器。STC89C52RC使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单一芯片上，拥有8位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C52RC为众多的嵌入式控制应用系统提供了高灵活、超有效的解决方案。具有以下的标准功能：8k字节的Flash，512字节的RAM，看门狗定时器，32位I/O口线，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，2个外部中断，全双工串行口。另外STC89C52RC可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式[2]。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。下载程序方面直接串口就可以下载。本方案中用到的是STC89C52RC。显示模块的方案方案（一）：LED点阵是由多个发光二极管封装在一起组成的器件，通过控制相应的二极管的状态显示相应的数字，花型，字母。LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动LED点阵显示多个LED，从而显示出我们要的数字，字母，花型。方案（二）：LED发光二极管易于安装，组合花型，且便于复查，但考虑到显示电路不仅用于显示单一样式，所以方案一更适用于整体方案当中。方案（三）：LED立体点阵，采用4X4X4LED发光二极管组成立体点阵，完成立体多重花型显示。经比较LED点阵的显示多样性，所以采用LED点阵为显示部件。发声模块的方案方案：采用单片机STC89C52RC芯片发声。STC89C52RC内部设置有3个16位定时器/计数器都具有计数方式和定时方式两种工作方式，STC89C52RC的定时功能是通过对外部晶振的提供的脉冲进行计数，从而达到控制发声电路功能，因此可以利用STC89C52RC的该功能实现控制蜂鸣器，从而达到发声系统的正常功能实现[3]。按键模块的方案方案：使用独立式键盘。独立式键盘是直接用I/O口线构成的单个按键电路。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。综上各方案所述：采用STC89C52RC作为主控制系统，12M晶振提供时钟信号，LED16X16点阵作为显示部分，独立按键进行发声系统切换选择，蜂鸣器作为发声系统，系统框图如图2.1所示。晶振模块晶振模块（12MHz）STC89C52RC主控模块外接电源5V16X16LED点阵按键模块蜂鸣器图2.1小型电子声光礼花器系统框图系统硬件设计单片机控制模块STC89C52RC的简介STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52RC使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单一芯片上，拥有8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52RC为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52RC具有以下的标准功能：8k字节Flash；512字节RAM；看门狗定时器；32位I/O口线；内置4KBEEPROM；MAX810复位电路；3个16位定时器/计数器；2个外部中断，全双工串行口；STC89C52RC可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止；最高运作频率35MHz，6T/12T可选；下载程序方面直接串口就可以下载[2]。STC89C52RC具有下列主要性能：增强型8051

单片机，6时钟/

机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051；工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）；工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz

；用户应用程序空间为8K

字节

；片上集成512字节RAM

；通用I/O口（32个），复位后为：P0/P1/P2/P3是

准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，阻；ISP/IAP，器，器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）序，数秒即可完成一片

；具有EEPROM功能

；能

；共3个16位

定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2

；外部中断2路，触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒

[4]；口（UART），个UART

；工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）；PDIP

封装。STC89C52RC芯片的管脚、引线与功能STC89C52RC单片机的管脚说明如图3.1所示。图3.1STC89C52RC管脚图主要电源引脚VCC电源端；GND接地端。外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2：接外部石英晶体的另一个端。在单片机内部，它是片内振荡器的反相放大器的输出端。采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端；对于CHMOS单片机，该引脚悬空不接。控制或与其它电源复用引脚RST、ALE/、和/VPP：端。时，期单片机复位。ALE/：地址锁存有效信号输出端。在访问片外程序存储器期间，ALE以每机器周期两次进行信号输出，其下降沿用于控制锁存P0输出的低8位地址。在不访问片外程序存储器时，ALE端仍以上述的频率（振荡频率的1/6），出现，可作对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。但要注意，在访问片外数据存储器时，ALE脉冲会跳空一个。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲（）[5]。：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。当STC89C52RC从外部程序存储器读取指令或常数期间，在每个机器周期内该信号两次有效。以通过数据总线P0口读回指令或常熟。在访问片外数据存储器期间，信号将不出现。/VPP：为片外程序存储器选用端。该引脚有效（低电平）时，只选用片外程序存储器，否则单片机上电或复位后选用片内程序存储器。输入/输出引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7P0端口（P0.0～P0.7）：P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，阻，在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。P1端口（P1.0～P1.7）：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位I/O口，P1的输出缓冲级可以驱动4个TTL逻辑门电路。可作为准双向I/O口。对于52子系列，P1.0与P1.1还有第二功能：P1.0可用作定时/计数器2的计数脉冲输入端T2；P1.1可用作定时/计数器2的外部控制端T2EX。P2端口（P2.0～P2.7）：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位I/O口，P1的输出缓冲级可以驱动4个TTL逻辑门电路。可作为准双向I/O口使用；在接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256B时，P2口用作高8位地址总线。P3端口（P3.0～P3.7）：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位I/O口，P1的输出缓冲级可以驱动4个TTL逻辑门电路。除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3口的第二功能见表3.1.表3.1P3端口的特殊功能端口引脚兼用功能P3.0RXD（串行口输入端）P3.1TXD（串行口输出端）P3.2（外部中断0请求输入端，低电平有效）P3.3（外部中断1请求输入端，低电平有效）P3.4T0（定时/计数器0计数脉冲输入端）P3.5T1（定时/计数器1计数脉冲输入端）P3.6（外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7（外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）单片机主控制模块电路单片机控制系统如图3.2所示，18引脚和19引脚接振荡电路，XTAL1和XTAL2分别接外部12MHz的石英晶振和33pF电容的一端，在片内它们分别是振荡器倒相放大器的输入和输出。第9引脚为复位输入端，接上电容，电阻后构成上电复位电路，20引脚为接地端，40引脚为5V电源端。单片机最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/输出设备等。此设计中P2口作为输出口用来驱动LED显示。图3..2单片机控制系统显示模块8X8LED点阵简介LED显示屏是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，可以用来制作显示文字、图形、图像、动画、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况[6]。LED显示屏显示画面清晰，色彩鲜艳，立体感强，给人一种身临其境的感觉。LED显示屏现已广泛应用于路口的广告牌、车站、火车站、码头、机场、小型商铺、大型商场、医院、宾馆、银行等其它公共场所。它的优点是亮度高、工作电压很低、功耗较小、小型化、组装简单、容易与集成电路相互匹配、驱动电压电流较低、寿命很长、耐冲击能力强、性能稳定。8X8LED的引脚功能及结构LED(8X8)点阵的引脚排列及内部结构，图3.4为8×8点阵LED外观及引脚图，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。图3.48X8点阵LED外观及引脚图8X8LED的工作原理LED阵列的显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。每一行的显示时间大约为3.2ms，由于人类的视觉暂留现象，将感觉到8行LED是在同时显示的。若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。本文采用低电平逐行扫描，高电平输出显示信号。即轮流给行信号输出低电平，在任意时刻只有一行发光二极管是处于可以被点亮的状态，其它行都处于熄灭状态。16X16LED与单片机接口电路电路原理图如图3.6所示，16X16LED需要32条线，为了节省I/O口的占用率，本设计采用了4块74HC595来驱动LED点阵，当单片机接收到有按键按下的信号时，会把数据和时钟信号传递给74HC595,74HC595会在时钟信号的上升沿时将接收到的数据存储在移位寄存器中，在下一个上升沿时将移位寄存器中的数据存进数据锁存器中，当输出信号有效时，就会将锁存器中的数据通过输出端并行输出，从而点亮LED点阵。图3.616X16LED与单片机的连接电路原理图发声电路模块实际使用时，用8550三极管来驱动蜂鸣器。但是仿真时，因为软件中没有8550，选择了lm386来替代8550来做仿真。如图3.7所示。扬声器一管脚接入lm386输出端，另一管脚接地，lm386的输入端一个接STC89C52RC的P2.4输出管脚，另一个接地。如图所示，当STC89C52RC芯片接入电源，控制系统正常运作，使得lm386内部其中一个三极管的Vc＜Vb＜Ve，使得集电结反偏，发射结正偏，管子发射极电流流入管子，基极电流和集电极电流流出管子，完成三极管的放大控制作用[9]，实现蜂鸣器音乐播放。图3.7蜂鸣器模块电路按键模块如图3.8所示，为独立按键模块。K1接单片机的P1.0口，当K1被按下时，单片机接收到K1被按下的信号，通过程序控制点亮LED点阵上相应的LED灯，达到显示汉字的效果。K2接单片机的P1.1口，当K2被按下时，单片机接收到K2被按下的信号，通过程序控制点亮LED点阵上相应的LED灯，达到显示图形的效果。K3接单片机的P1.2口，当K3被按下时，单片机接收到K3被按下的信号，通过程序控制点亮LED点阵上相应的LED灯，达到显示花型的效果。K4接单片机的P1.3口，当K3被按下时，单片机接收到K3被按下的信号，通过程序控制点亮LED点阵上相应的LED灯，达到连续显示汉字，图形，花型的效果。K5接单片机的P1.4口，当K5被按下时，单片机接收到K5被按下的信号，通过程序控制，自动跳转到音乐播放子程序，达到播放音乐的效果。图3.8独立按键模块系统仿真仿真工具简介Proteus软件介绍Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐[8]。它是一个集模拟电路、数字电路、模数混合电路以及多种微控制器系统为一体的系统设计和仿真平台，8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续添加其它系列的处理器模型。面，它也支持IAR、Keil和MPLAB用。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计[10]。功能特点：Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：原理布图；PCB自动或人工布线；SPICE电路仿真。革命性的特点1．互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2．仿真处理器及其外围电路，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机[11]。Keil软件介绍KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil的主界面如图4.1所示图4.1keil主界面Keil使用说明：启动Keil建立一个工程选择工程保存位置选择单片机（MCU）型号Keil弹出对话框询问是否将初始化代码一起加入工程建立.c文件将.c文件添加到工程开始编写程序写完程序后，点“编译”“链接”编译成功后，生成HEX文件，将生成的HEX装载到仿真单片机完成相应的功能[12]。主要程序设计流程该系统软件采用C语言设计，系统的软件设计方法与硬件设计相对应，在程序设计中采用模块化设计思想，能使程序可读性加强，而且编写时很方便，将要实现的功能分成几部分，由于某些功能使用不只一次，将它编成一个子程序既可随时多次调用，修改时也不会影响其他程序。整个软件系统采用C51编程，主要实现以下功能：LED的驱动；按键的识别；扬声器的发声；16X16点阵；电子礼花器的设计流程如图4.2所示。开始开始初始化标志位蜂鸣器播放蜂鸣器子程序按键子程序LED点阵子程序LED点阵初始化蜂鸣器初始化图4.2电子礼花器设计流程部分源程序4.3.1按键部分源程序unsignedcharKey_Scan(){ unsignedcharkeyValue=0,i;//保存键值 //--检测按键1--// if(GPIO_KEY!=0xFF) //检测按键K1是否按下 { delay(10); //消除抖动 if(GPIO_KEY!=0xFF) //再次检测按键是否按下 { keyValue=GPIO_KEY; i=0; while((i<50)&&(GPIO_KEY!=0xFF)) //检测按键是否松开 { delay(10); i++; } } } returnkeyValue;//将读取到键值的值返回}4.3.2声音播放部分源程序voidsong(){unsignedcharp,m;//m为频率常数变量unsignedchari=0;TMOD&=0x0f;TMOD|=0x01;TH0=0xd8;TL0=0xef;IE=0x82; play:while(1){ a:p=music_tab[i];if(p==0x00){i=0,delayms(1000);gotoplay;}//如果碰到结束符,延时1秒,回到开始再来一遍elseif(p==0xff){i=i+1;delayms(100),TR0=0;gotoa;}//若碰到休止符,延时100ms,继续取下一音符else{m=music_tab[i++],n=music_tab[i++];}//取频率常数和节拍常数TR0=1;//开定时器1while(n!=0)beep=~beep,delay1(m);//等待节拍完成,通过P1口输出音频TR0=0;//关定时器1 } }4.3.3延时子函数源程序voiddelay(uintdt){uinti;ucharbt;for(i=0;i<dt;i++)for(bt=0;bt<200;bt++);}Proteus仿真如图4.3为系统仿真总图。为了更好地对小型电子礼花器进行功能控制，在这里运用Proteus仿真软件实现单片机STC89C52RC对各模块控制的模拟运行。图4.3系统仿真总图下面是对各部分功能仿真过程的详细介绍：如图4.4所示为“陕”的仿真图。图4.4“陕”的仿真图源程序voidBmp1(){ uchari,k; P2=0; beep=1; delay(100); beep=0; for(k=0;k<1;k++){ for(i=0;i<DELAYNUM;i++){display(Bmp[k]);}}}取表代码{0x02,0xF2,0x02,0x12,0x02,0x16,0x3F,0x8A,0x02,0x82,0x12,0x42,0x0A,0x22,0x02,0x12,0x7F,0xEA,0x06,0x12,0x06,0x1E,0x08,0x00,0x08,0x0A,0x10,0x46,0x20,0x8A,0x40,0x12},//陕如图4.5所示为图形的仿真图图4.5“♢”的仿真图源程序voidBmp2(){uchari,k; P2=0; beep=1; delay(100); beep=0; for(k=6;k<7;k++){ for(i=0;i<DELAYNUM;i++){display(Bmp[k]); }}}取表代码{0x00,0x10,0x01,0x40,0x00,0x00,0x02,0x80,0x00,0x00,0x04,0x00,0x10,0x00,0x40,0x00,0x10,0x80,0x04,0x00,0x00,0x00,0x02,0x00,0x00,0x00,0x01,0x40,0x00,0x20,0x00,0x04},//♢如图4.6所示为花型的仿真图。图4.6“爱心”的仿真图源程序voidBmp3(){uchari,k;P2=0; beep=1; delay(100); beep=0; for(k=9;k<10;k++){ for(i=0;i<DELAYNUM;i++){display(Bmp[k]); }}}取表代码{0x00,0x08,0x38,0x10,0x44,0x20,0x42,0x40,0x41,0x80,0x40,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x20,0x84,0x10,0x44,0x08,0x38,0x04,0x00,0x02,0x04,0x01,0x04,0x00,0x04,0x00,0x04},//爱心循环显示时的源程序。voidxunhuan(){uchari,k; P2=0;for(k=0;k<10;k++){beep=1; delay(100); beep=0; for(i=0;i<DELAYNUM;i++){display(Bmp[k]); }}}系统硬件安装与调试硬件安装硬件部分主要通过万用板电路焊接将各个部分拼接在一起，其组成有控制模块、发声模块、发光模块、按键模块。在焊接过程中，由于焊接工作太多，线路太多，且使用线路过细，容易断裂导致整体线路接触不良经常出现短路、断路等问题，遂再复查过程中更换掉之前焊接使用的细线，换用粗线，这次不仅线路的实用性得到了大大提升，粗线也提供了一定的支撑作用，使整体线路更加稳固。但LED点阵发光模块依旧存在显示乱码问题无法实现显示花型，显示亮度太弱，经过使用万用表对电路进行检测并且积极与同学和老师探讨，初步排除电路焊接问题。经过再三的检查，最终发现是因为电路设计的时候，LED发光模块的上拉电阻的阻值为220Ω，而我焊接的时候焊接了1KΩ的电阻，因为电阻太大，导致LED俩端的电压太低，LED的驱动电压不够，所以LED发光很微弱，无法正常显示，发现问题后，我就把LED俩端的电阻拆除，LED发光模块可以正常的点亮。LED可以点亮的时候，我就结合软件程序对电路进行了测试，结果LED显示出现了乱码，经过再三检查，初步排除了软件程序的问题，再一次对电路进行了检查没有发现问题，所以确定是芯片的问题，更换了芯片之后，LED点阵可以正常显示字符和花型。调试调试分为硬件调试和软件调试。硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。单片机的显示电路、键盘电路、扬声器电路是本次设计的主要硬件电路。在搭接实物之前要检查各器件的性能是否符合要求。如导线是否导通，芯片是否性能完好等。还有通过编制一些小的调试程序分别对相应各硬件单元电路的功能进行检查。其次，进行软件的调试。先验证子程序的正确性，再将这些子程序连接起来进行整体的调试。逐渐的发现错误并改正错误。最后进行软硬件结合调试。检查硬件电路与软件编程是否匹配。第一部分进行显示电路的调试，观察LED的显示。检查屏幕画面，以及能否正确的显示。在调试过程中有时候出现了乱码，通过不断的调整直到能够清晰准确显示为止。仿真的时候LED模块的扫描方式为列扫描，而我又没有弄清楚我的LED模块的具体扫描方式，所以LED显示模块一直出现乱码的问题，最后我经过看资料，一个一个的测试，终于了解了我自己的LED显示模块的具体扫描方式为行扫描方式，遂对程序进行了多次的修改，测试。最终终于可以显示正常的汉字和各种花型。第二部分对电路进行整体的调试。接好整体的硬件电路，并且配合编好的软件程序运行，在调试中进一步的完善系统的设计。功能展示通过对电路不断的调试，本设计基本符合设计任务的要求，完成了任务的部分要求，通过按键的控制，可以独立的显示汉字，图形和花型，也可以通过按键的控制，完成自动循环显示汉字，图形和花型。本设计可以通过按键来控制，用蜂鸣器来播放音乐。以下是对显示部分的功能展示当按下按键K1，K2，K3时，LED点阵可以分别显示汉字“陕”，图形“△”，和花型“爱心”；当按下按键K4时，LED点阵可以连续显示“陕”“西”“理”“工”“学”“院”“△”“♢”“爱心”“花朵”；当按下按键K5时，蜂鸣器可以播放音乐。显示各种汉字时的图片如图5.1，图5.2，图5.3，图5.4，图5.5，图5.6所示。当按下按键K1时，LED点阵显示“陕”时的图片如图5.1所示，当按下K4连续显示时，显示“西”时的图片如图5.2所示。图5.1显示“陕”图5.2显示“西”当按下K4连续显示时，显示“理”时的图片如图5.3所示，显示“工”时的图片如图5.4所示。图5.3显示“理”图5.4显示“工”当按下K4连续显示时，显示“学”时的图片如图5.5所示，显示“院”时的图片如图5.6所示。图5.5显示“学”图5.6显示“院”显示各种图型时的图片如图5.7,图5.8所示。当按下按键K2时，LED点阵显示“△”时的图片如图5.7所示，当按下K4连续显示时，LED点阵显示“♢”时，如图5.8所示。图5.7显示“△”图5.8显示”♢”显示各种花型时的图片如图5.9，图5.10所示。当按下按键K3时，LED点阵显示“花朵”时的图片如图5.9所示，当按下K4连续显示时，LED点阵显示“爱心”时，如图5.10所示。图5.9显示“花朵”图5.10显示“爱心”总结论文首先对本设计作了简要描述，介绍了国内外电子礼花器的发展动态以及课题的研究意义，随后提出了不同的设计方案，经过论证最后确定该设计采用单片机控制模块、发声模块、显示模块、按键模块、共四个模块组成，然后对整个电路进行电路仿真，得到的仿真结果说明了每个子模块都能够完成相应功能。给出了芯片的工作原理以及版图，子模块的工作原理，然后把各个子模块搭建连接到整体电路中并进行模拟仿真，得到的仿真结果表明了电路能够完成基本功能接着分别从硬件系统和软件系统两方面对基于单片机的小型电子声光礼花器设计作了详细论述，另外还简要介绍了一下系统的调试。在整个设计过程中，硬件方面主要设计了STC89C52RC单片机的最小系统、LED显示电路、蜂鸣器发声电路；软件方面借助各个渠道的资料，主要设计了延时程序、字符显示程序、唱歌程序；系统部分电路集成在一块PCB板上，使电路看起来简单美观。分步调试时显示字符，数字，字母，集中调试以达到预期效果，但是由于没有采用PCB制线，导致焊接完成后由于线路过多导致电路部分功能无法正常运行，再就是线路过于繁琐直接导致在复查时不易进行，但经过多次的反复测试与分析，并且经过多次对电路的原理及功能复查使得对整体电路更加熟悉，提高了设计能力以及对电路的分析能力，在软件的编程方面得到提高，编程能力得到加强，并且巩固了所学的知识。此电子声光礼花器可以模拟礼花燃放装置，达到声型兼备的效果，给人们在安全、环保的环境中带来轻松愉快的氛围。电路结构新颖、元件不多、调试容易，适合自制。也可供小型企业工程技术人员开放设计参考。该装置可用于家庭庆典、朋友聚会、联欢晚会、儿童玩具及一些趣味性等场所。显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。本论文采用了有关单片机的电路，利用程序来控制一些输出现象，视觉上的效果好。但是由于课题的要求以及作者时间和水平的有限，无论是对各种芯片工作原理、版图还是整体电路的设计，都没有进行深层级的研究，一些细节问题也还没有得到很好的解决方式，还需要进一步修改和完善。

致谢首先我非常感谢院领导对我们毕业生在毕业设计过程中的支持与帮助。其次我要特别感谢帅老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力。在此，我衷心感谢帅老师给予我的帮助和教育。谢谢您！最后我要感谢我的同学们，在编写和调试过程遇到困难时，正是由于同学们的帮助我才能顺利的克服困难，我毕业设计的完成离不开同学们的帮助，在此，我真诚地感谢他们。在大学四年的学习生活中，还得到了许多领导和老师的热情关心和帮助，在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友们表示由衷的谢意！参考文献[1]董建国.一种环保型礼花弹壳的设计与制造研究[D].长沙：中南大学.2004[2]潘言全.多路电器遥控器的研究[J].黑龙江科技信息，2014，(16):78.[3]张瑞玲.单片机原理与应用[M].西北工业大学出版社,2010年12月[4]李成祥.热交换式农业大棚温湿度自动控制系统[D].青岛：中国海洋大学.2012[5]高葵.基于SENSIRIONSHT系列传感器的分布式温湿度监测系统[D].青岛：山东科技大学.2007[6]金柱.6X16点阵LED室内电子显示屏的设计与应用[J].山东工业技术，2014，5[7]陈淑洁，李建领.C51单片机实验系统的自制及应用实践[J].实验室科学，2009,(3):100-104.[8]朱军.基于Proteus的单片机仿真实验[J].计算机光盘软件与应用，2010,12[9]阎石.数字电子技术基础[M].北京:清华大学出版社,2006[10]广州市风标电子技术有限公司.Proteus--电类专业教学实验与电子产品开发的最佳平台[J].电子技术应用，2009，35(10):30.

[11]谢维成,杨加国．单片机与案例与应用及C51程序设计[M].北京:清华大学出版社,2006

[12]张毅刚.MCS-51单片机应用系统[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997[13]华成英,童诗白.模拟电子技术基础-4版[M].北京:高等教育出版社,2006[14]ThomasL.Floyd,DavidBuchla.模拟电子技术基础（第2版影印版）（美）[M].高等教育出版社,2004[15]U.TietzeCh.Schenk.ElectronicCircuits.HandbookforDesignandApplication,Berlin[M],NewYouk:Springer-Verlag,2005[16]杨学昭,王东云,杨雪昭.单片机原理接口技术及应用第一版[M].西安:西安电子科技大学出版社,2009附录A外文文献Progress

in

ComputersPrestige

Lecture

delivered

to

IEE,

Cambridge,

on

5

February

2009

Maurice

Wilkes

The

first

stored

program

computers

began

to

work

around

1950.

The

one

we

built

in

Cambridge,

the

EDSAC

was

first

used

in

the

summer

of

1949.

These

early

experimental

computers

were

built

by

people

like

myself

with

varying

backgrounds.

We

all

had

extensive

experience

in

electronic

engineering

and

were

confident

that

that

experience

would

stand

us

in

good

stead.

This

proved

true,

although

we

had

some

new

things

to

learn.

The

most

important

of

these

was

that

transients

must

be

treated

correctly;

what

would

cause

a

harmless

flash

on

the

screen

of

a

television

set

could

lead

to

a

serious

error

in

a

computer.

As

far

as

computing

circuits

were

concerned,

we

found

ourselves

with

an

embarass

de

richess.

For

example,

we

could

use

vacuum

tube

diodes

for

gates

as

we

did

in

the

EDSAC

or

pentodes

with

control

signals

on

both

grids,

a

system

widely

used

elsewhere.

This

sort

of

choice

persisted

and

the

term

families

of

logic

came

into

use.

Those

who

have

worked

in

the

computer

field

will

remember

TTL,

ECL

and

CMOS.

Of

these,

CMOS

has

now

become

dominant.

In

those

early

years,

the

IEE

was

still

dominated

by

power

engineering

and

we

had

to

fight

a

number

of

major

battles

in

order

to

get

radio

engineering

along

with

the

rapidly

developing

subject

of

electronics.dubbed

in

the

IEE

light

current

electrical

perly

recognised

as

an

activity

in

its

own

right.

I

remember

that

we

had

some

difficulty

in

organising

a

conference

because

the

power

engineers’

ways

of

doing

things

were

not

our

ways.

A

minor

source

of

irritation

was

that

all

IEE

published

papers

were

expected

to

start

with

a

lengthy

statement

of

earlier

practice,

something

difficult

to

do

when

there

was

no

earlier

practice

Consolidation

in

the

1960s

By

the

late

50s

or

early

1960s,

the

heroic

pioneering

stage

was

over

and

the

computer

field

was

starting

up

in

real

earnest.

The

number

of

computers

in

the

world

had

increased

and

they

were

much

more

reliable

than

the

very

early

ones

.

To

those

years

we

can

ascribe

the

first

steps

in

high

level

languages

and

the

firstoperating

systems.

Experimental

time-sharing

was

beginning,

and

ultimately

computer

graphics

was

to

come

along.

Above

all,

transistors

began

to

replace

vacuum

tubes.

This

change

presented

a

formidable

challenge

to

the

engineers

of

the

day.

They

had

to

forget

what

they

knew

about

circuits

and

start

again.

It

can

only

be

said

that

they

measured

up

superbly

well

to

the

challenge

and

that

the

change

could

not

have

gone

more

smoothly.

Soon

it

was

found

possible

to

put

more

than

one

transistor

on

the

same

bit

of

silicon,

and

this

was

the

beginning

of

integrated

circuits.

As

time

went

on,

a

sufficient

level

of

integration

was

reached

for

one

chip

to

accommodate

enough

transistors

for

a

small

number

of

gates

or

flip

flops.

This

led

to

a

range

of

chips

known

as

the

7400

series.

The

gates

and

flip

flops

were

independent

of

one

another

and

each

had

its

own

pins.

They

could

be

connected

by

off-chip

wiring

to

make

a

computer

or

anything

else.

These

chips

made

a

new

kind

of

computer

possible.

It

was

called

a

minicomputer.

It

was

something

less

that

a

mainframe,

but

still

very

powerful,

and

much

more

affordable.

Instead

of

having

one

expensive

mainframe

for

the

whole

organisation,

a

business

or

a

university

was

able

to

have

a

minicomputer

for

each

major

department.

Before

long

minicomputers

began

to

spread

and

become

more

powerful.

The

world

was

hungry

for

computing

power

and

it

had

been

very

frustrating

for

industry

not

to

be

able

to

supply

it

on

the

scale

required

and

at

a

reasonable

cost.

Minicomputers

transformed

the

situation.

The

fall

in

the

cost

of

computing

did

not

start

with

the

minicomputer;

it

had

always

been

that

way.

This

was

what

I

meant

when

I

referred

in

my

abstract

to

inflation

in

the

computer

industry

‘going

the

other

way’.

As

time

goes

on

people

get

more

for

their

money,

not

less.

Research

in

Computer

Hardware.

The

time

that

I

am

describing

was

a

wonderful

one

for

research

in

computer

hardware.

The

user

of

the

7400

series

could

work

at

the

gate

and

flip-flop

level

and

yet

the

overall

level

of

integration

was

sufficient

to

give

a

degree

of

reliability

far

above

that

of

discreet

transistors.

The

researcher,

in

a

university

or

elsewhere,

could

build

any

digital

device

that

a

fertile

imagination

could

conjure

up.

In

the

Computer

Laboratory

we

built

the

Cambridge

CAP,

a

full-scale

minicomputer

with

fancy

capability

logic.The

7400

series

was

still

going

strong

in

the

mid

1970s

and

was

used

for

the

Cambridge

Ring,

a

pioneering

wide-band

local

area

network.

Publication

of

the

design

study

for

the

Ring

came

just

before

the

announcement

of

the

Ethernet.

Until

these

two

systems

appeared,

users

had

mostly

been

content

with

teletype-based

local

area

networks.

Rings

need

high

reliability

because,

as

the

pulses

go

repeatedly

round

the

ring,

they

must

be

continually

amplified

and

regenerated.

It

was

the

high

reliability

provided

by

the

7400

series

of

chips

that

gave

us

the

courage

needed

to

embark

on

the

project

for

the

Cambridge

Ring.

The

RISC

Movement

and

Its

Aftermath

Early

computers

had

simple

instruction

sets.

As

time

went

on

designers

of

commercially

available

machines

added

additional

features

which

they

thought

would

improve

performance.

Few

comparative

measurements

were

done

and

on

the

whole

the

choice

of

features

depended

upon

the

designer’s

intuition.

In

1980,

the

RISC

movement

that

was

to

change

all

this

broke

on

the

world.

The

movement

opened

with

a

paper

by

Patterson

and

Ditzel

entitled

The

Case

for

the

Reduced

Instructions

Set

Computer.

Apart

from

leading

to

a

striking

acronym,

this

title

conveys

little

of

the

insights

into

instruction

set

design

which

went

with

the

RISC

movement,

in

particular

the

way

it

facilitated

pipelining,

a

system

whereby

several

instructions

may

be

in

different

stages

of

execution

within

the

processor

at

the

same

time.

Pipelining

was

not

new,

but

it

was

new

for

small

computers

The

RISC

movement

benefited

greatly

from

methods

which

had

recently

become

available

for

estimating

the

performance

to

be

expected

from

a

computer

design

without

actually

implementing

it.

I

refer

to

the

use

of

a

powerful

existing

computer

to

simulate

the

new

design.

By

the

use

of

simulation,

RISC

advocates

were

able

to

predict

with

some

confidence

that

a

good

RISC

design

would

be

able

to

out-perform

the

best

conventional

computers

using

the

same

circuit

technology.

This

prediction

was

ultimately

born

out

in

practice.

Simulation

made

rapid

progress

and

soon

came

into

universal

use

by

computer

designers.

In

consequence,

computer

design

has

become

more

of

a

science

and

less

of

an

art.

Today,

designers

expect

to

have

a

roomful

of,

computers

available

to

do

their

simulations,

not

just

one.

They

refer

to

such

a

roomful

by

the

attractive

name

of

computer

farm.

The

x86

Instruction

SetLittle

is

now

heard

of

pre-RISC

instruction

sets

with

one

major

exception,

namely

that

of

the

Intel

8086

and

its

progeny,

collectively

referred

to

as

x86.

This

has

become

the

dominant

instruction

set

and

the

RISC

instruction

sets

that

originally

had

a

considerable

measure

of

success

are

having

to

put

up

a

hard

fight

for

survival.

This

dominance

of

x86

disappoints

people

like

myself

who

come

from

the

research

wings.both

academic

and

industrial.of

the

computer

field.

No

doubt,

business

considerations

have

a

lot

to

do

with

the

survival

of

x86,

but

there

are

other

reasons

as

well.

However

much

we

research

oriented

people

would

like

to

think

otherwise.

high

level

languages

have

not

yet

eliminated

the

use

of

machine

code

altogether.

We

need

to

keep

reminding

ourselves

that

there

is

much

to

be

said

for

strict

binary

compatibility

with

previous

usage

when

that

can

be

attained.

Nevertheless,

things

might

have

been

different

if

Intel’s

major

attempt

to

produce

a

good

RISC

chip

had

been

more

successful.

I

am

referring

to

the

i860

(not

the

i960,

which

was

something

different).

In

many

ways

the

i860

was

an

excellent

chip,

but

its

software

interface

did

not

fit

it

to

be

used

in

a

workstation.

There

is

an

interesting

sting

in

the

tail

of

this

apparently

easy

triumph

of

the

x86

instruction

set.

It

proved

impossible

to

match

the

steadily

increasing

speed

of

RISC

processors

by

direct

implementation

of

the

x86

instruction

set

as

had

been

done

in

the

past.

Instead,

designers

took

a

leaf

out

of

the

RISC

book;

although

it

is

not

obvious,

on

the

surface,

a

modern

x86

processor

chip

contains

hidden

within

it

a

RISC-style

processor

with

its

own

internal

RISC

coding.

The

incoming

x86

code

is,

after

suitable

massaging,

converted

into

this

internal

code

and

handed

over

to

the

RISC

processor

where

the

critical

execution

is

performed.

In

this

summing

up

of

the

RISC

movem