基于单片机的播放音乐的彩灯系统

1、课程设计(论文)题 目 名 称 播放音乐的彩灯系统设计 课 程 名 称 单片机原理 学 生 姓 名 沈煌 学 号 系 、专 业 电气工程系09电本（ 一 ） 指 导 教 师 邱雄迩 2011年6月 17日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业09电一学生姓名沈煌学 号题目名称播放音乐的彩灯系统设计设计时间2011年6月7日2011年6月17日课程名称单片机原理及在电气测控学科中的应用课程编号设计地点数字控制与PLC实验室创新实验室（214）（305）一、 课程设计（论文）目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实

2、践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象. 单片机课程设计是继电子技术、和单片机原理与应用课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。二、 已知技术参数和条件1、利用89C51系列单片机2、KEIL 软件；Wave软件；3、THKSCM-1型单片机实验系统。三、 任务和要求将其中2只按键分别定义为开始/暂停、停止。当按下开始后，通过蜂鸣器开始循环播放音乐，同时8个LED根据音乐节拍闪烁，再次按下开始键时，可实现暂

3、停播放，当按下停止键后，停止播放并关闭所有LED灯。1、 要求设计出电气原理图；2、 要求设计出程序流程图；3、 要求设计出程序；4、在实验室做出产品或仿真调试注：1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）1、单片机课程设计指导，中南大学出版社，张一斌等2009年9月2、单片机实验与实践教程，北京航空航天大学出版社，何立民等2004年7月3、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL 软件，WAVE 软件4、数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验

4、系统”。五、进度安排2011年6月7日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务和要求2011年6月7日-8日：总体方案设计2011年6月9日-10日：硬件电路设计2011年6月11日-12日：软件设计2011年6月13日-15日：系统调试改进2011年6月16日：整理书写设计说明书2011年6月17日：答辩并考核六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 年 月 日七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日八、备注指导教师（签名）： 学生（签名）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名 沈煌 学 号 系 电气工程系 专业班级 09电本一班 题目名称 播放音乐的彩灯系统设计 课程名称 单

5、片机原理 一、学生自我总结本文介绍了一种基于单片机的音乐彩灯系统的设计，采用AT89C51单片机实现彩灯的控制。以单片机AT89C51芯片为核心部件,实现了能通过AT89C51芯片控制音乐彩灯实现一些基本的功能。通过这次课程设计,使我得到了一次用所学知识来实际解决问题的锻炼，也让自己感觉到大学所学的知识有一部分是很有实用价值的。单片机的运用在我们的生活中无处不在，学好单片机我们可以与实际相结合，仿真一些小型电器功能。初次制作课程设计或多或少会出现一些问题，但最终都得以解决，达到了预期效果，理论联系实际的能力得以体现，为以后学习其它知识打下了基础。 学生签名： 沈煌 2011 年 6 月 17

6、日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权 重304030优、良、中、及格、不及格单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日目 录摘要.11设计任务21.1功能及技术指标要求.21.2设计内容.21.3设计思路及关键技术.22音乐彩灯的设计程序框图.23音乐彩灯程序的主程序.34系统硬件电路的设计.94.1 按键. 94.2 蜂鸣器 . 94.3 89C51 .104.4执行电路 144.5电路仿真 155原理图.156检测与调试.156.1硬件调试156.2软件调试167总结与体会.168参考文献.179致谢.17摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向

7、深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。音乐彩灯的出现，以装饰美化居室和店面，为节日增辉添彩。随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。不论是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。特别使在视觉方面，人们不满足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了更深的认识。但现在市面上的音乐彩灯只是按照一定的方式闪烁，让人们感觉到十分的粗糙无味，更没有声音那样用震撼力，音乐彩灯的出现让我们既有了听觉上的

8、享受，更有了精神上的享受。但现在市面上的音乐彩灯只是按照音乐的一种方式闪烁，和音乐没多大关系，根本不能称为音乐彩灯。本设计是一个音乐彩灯系统设计 ，使其实用于家庭、商场、橱窗、舞厅、咖啡厅、公共广场等场所的摆设、装饰、广告、环境净化与美化。关键词：AT89C51； 音乐彩灯；发光二极管1.设计任务1.1功能及技术指标要求设计音乐彩灯的基本要求：设计一个音乐彩灯，THKSCM-1型单片机实验系统。1.2、设计内容按设计技术指标进行音乐彩灯的硬件和软件设计。1.3设计思路及关键技术一个完整的音乐彩灯相当于一个简单的单片机系统，该系统有彩灯设置电路、单片机、显示电路等构成。单片机是集成的IC芯片，只

9、需根据实际要求选型。其他部分都需要根据应用要求和性能指标自行设计。基于单片机的音乐彩灯设计时要充分的认识以下几个问题：1.31 需要编写一个程序控制开关1开始/暂停，开关2停止 ，且需要编一个程序始蜂鸣器发出滴答声。1.3.2 需8只彩灯其中:蓝、绿、红、黄各两只；限流电阻1只。1.3.3 每只彩灯都应随着蜂鸣器发出的音乐节拍闪烁。 2、音乐彩灯的设计程序序构图 是否开始 复位开始停止是否终止执行主程序是否暂停3音乐彩灯设计的主程序程序如下：#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ON 1#d

10、efine PAUSE 2#define OFF 0sbit fm=P37;bit key1=P20;sbit key2=P21;uchar music;bit count=0;/*功能: delay_ms描述: 延时子程序参数: 延时长度ms毫秒返回: 无*/void delay_ms(uint ms)uint ms1;do ms-=1; ms1=230; do ms1-=1; while(ms1); ms1=230; do ms1-=1; while(ms1);while(ms);void Delay_fm(uint ms)uint ms1;do ms-=1; ms1=1; do ms1-

11、=1; while(ms1); ms1=1; do ms1-=1; while(ms1);while(ms);void key()if(key1=0)delay_ms(3);if(key1=0)while(!key1);count=count;if(count)music=ON;if(!count)music=PAUSE;if(key2=0)delay_ms(3);if(key2=0)while(!key2);music=OFF;main()EA=1;EX0=1;/开外部中断0IT0=1;while(1)if(music=ON)if(music=ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=

12、1;delay_ms(200);P1=0xfe;if(music=PAUSE)while(music=PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;if(music=ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=1;delay_ms(200);P1=0xfd;if(music=PAUSE)while(music=PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;if(music=ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=1;delay_ms(200)P1=0xfb;if(music=PAUSE)while(music=

13、PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;if(music=ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=1;delay_ms(200);P1=0xf7;if(music=PAUSE)while(music=PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;if(music=ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=1;delay_ms(200);P1=0xef;if(music=PAUSE)while(music=PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;if(music=

14、ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=1;delay_ms(200);P1=0xdf;if(music=PAUSE)while(music=PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;if(music=ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=1;delay_ms(200);P1=0xbf;if(music=PAUSE)while(music=PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;if(music=ON)fm=0;Delay_fm(30);fm=1;delay_ms(200);P1=0x7f;if

15、(music=PAUSE)while(music=PAUSE);if(music=OFF)P1=0xff;fm=1;count=0;void exter0() interrupt 0key();4系统硬件电路的设计4.1按键 按键1为开始/暂停 按键2为停止 74LS08为两输入的四与门4.2 蜂鸣器1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣

16、片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 2电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 在实验过程中发出滴滴声 4 .3 芯片8951 管脚说明VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的低八位。在

17、FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口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FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“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，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P

18、2口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，P2口输出地址的高八位。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，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“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，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1

19、TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端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

20、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ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外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/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RES

21、ET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。4.4执行电路 RP1 限流电阻4.5电路仿真 将各单元电路原理图综合后输入到软件中，按实验原理图连接，对其进行时序仿真和功能仿真。时序仿真可反映每一路信号与时钟信号之间的关系即不同路信号之间的关系。在89C51单片机中写入编写的程序功能仿真可看出执行模块音乐彩灯循根据蜂鸣器滴答节拍闪烁的效果。5原理图6检测与调试6.1硬件调试 是利用数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验

22、系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。第三步：加电检测。检查所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值第四步：联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首

23、先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时与该元件无关的器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试即告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。6.2软件调试：软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。7、总结与体会在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜