【正文】 《單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)》 —— 課程設(shè)計(jì) 項(xiàng) 目 _帶有 LCD 顯示的音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器 拓 展 萬(wàn)年歷、鬧鐘 年級(jí)班別 __ 姓名學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 老師 2021 年 12 月 惠州學(xué)院 HUIZHOU UNIVERSITY 目 錄 摘要 ............................................................. 1 一 前言 .......................................................... 2 設(shè)計(jì)概括 ................................................... 2 設(shè)計(jì)要求 ................................................... 2 二 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................... 3 方案選擇 ................................................... 3 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) ............................................... 4 三 硬件設(shè)計(jì) ...................................................... 4 整體硬件電路圖 ............................................. 4 STC89C51 單片機(jī) ............................................. 6 STC89C51 單片機(jī)主要性能參 數(shù) ............................ 6 STC89C51 單片管腳說(shuō)明 ................................... 7 單片機(jī)時(shí)鐘電路 ....................................... 10 單片機(jī)復(fù)位電路 ........................................ 10 本設(shè)計(jì)所使用功能 ..................................... 11 STC15F104 單片機(jī) .......................................... 11 STC15F104 單片機(jī) .......................................... 13 GDM 1602 LCD ............................................... 14 四 系統(tǒng)控制及軟件設(shè)計(jì) ........................................... 15 系統(tǒng)控制流程圖 ............................................ 14 控制操作及功 能 ............................................ 14 控制說(shuō)明 .............................................. 15 設(shè)置萬(wàn)年歷 .......................................... 16 設(shè)置鬧鐘 .............................................. 17 對(duì)應(yīng)功能編程 .............................................. 17 STC89C51 主函數(shù) ...................................... 17 LCD 功能的頭文件 ..................................... 17 按鍵調(diào)整的頭文件 ..................................... 19 萬(wàn)年歷運(yùn)行頭文件 ..................................... 27 鬧鐘運(yùn)行頭文件 ....................................... 30 STC15F104 主函數(shù) ........................................ 33 五 調(diào)試和燒錄 .................................................... 35 編程工具 — C51 語(yǔ)言 ......................................... 35 程序調(diào)試工具 — KEIL ........................................ 35 單片機(jī)仿真軟件在線調(diào)試 — PROTEUS ........................... 35 調(diào)試總結(jié) .................................................. 36 六 制作感想 ...................................................... 36 七 參考文獻(xiàn) ...................................................... 37 惠州 學(xué)院 —— 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) —— 帶有 LCD 顯示的音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器 1 摘 要 本設(shè)計(jì)是以 STC89C52 單片微型計(jì)算機(jī)為中心，及 STC15F104 單片微型計(jì)算機(jī)為輔的簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)，通過(guò)按鍵輸入， GDM1602LCD 顯示器及揚(yáng)聲器輸出 ，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷、可調(diào)定時(shí)鬧鐘、音樂鬧鈴等功能。 LCD 顯示為可切換的萬(wàn)年歷模式和鬧鐘模式，萬(wàn)年歷模式為顯示年、月、星期、日、時(shí)、分、秒；鬧鐘模式為顯示萬(wàn)年歷對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒和設(shè)定時(shí)常倒數(shù)的時(shí)、分、秒。鬧鈴為可編程的《世上只有媽媽好》音樂頻率。 主要輔助工具：編程： Keil uVision2；仿真： proteus；程序燒： PZISP；實(shí)物調(diào)試：普中科技單片機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)儀 HC6800EM3。 關(guān)鍵字：萬(wàn)年歷；可調(diào)定時(shí)鬧鐘；音樂鬧鈴； STC89C52； STC15F104； GDM1602LCD； Keil uVision2； proteus； HC6800EM3； 惠州 學(xué)院 —— 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) —— 帶有 LCD 顯示的音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器 2 一、前言 設(shè)計(jì)概述 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力的推動(dòng)和提高了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展與信息化程度。同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提升，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。 隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)字鐘的要求越來(lái)越高，多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化。數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便 ，不需要經(jīng)常調(diào)校。單片計(jì)算機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，是集 CPU,RAM,ROM,定時(shí) /計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超多老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大地方便，而且大大的擴(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能，諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、 0 按時(shí)自動(dòng)打鈴、定時(shí)廣播、自動(dòng)啟閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以數(shù)字化為基礎(chǔ)的，因此研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用有著 非常現(xiàn)實(shí)的意義。 本設(shè)計(jì)是以 STC89C52 單片微型計(jì)算機(jī)為中心電路，及 STC15F104 單片微型計(jì)算機(jī)為輔助電路的簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)，通過(guò)按鍵輸入， GDM1602LCD 顯示器及揚(yáng)聲器輸出，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷、可調(diào)定時(shí)鬧鐘、音樂鬧鈴等功能。 LCD 顯示為可切換的萬(wàn)年歷模式和鬧鐘模式，萬(wàn)年歷模式為顯示年、月、星期、日、時(shí)、分、秒；鬧鐘模式為顯示萬(wàn)年歷對(duì)應(yīng)的時(shí)、分、秒和設(shè)定時(shí)常倒數(shù)的時(shí)、分、秒。鬧鈴為可編程的《世上只有媽媽好》音樂頻率。 當(dāng)設(shè)置好的倒數(shù)時(shí)間，倒數(shù)到零的時(shí)候， STC89C52 單片微型計(jì)算機(jī)將連續(xù)輸出一低電平信號(hào)， 觸發(fā) STC15F104 單片微型計(jì)算機(jī)，使其輸出一定的音樂頻率控制揚(yáng)聲器，音樂鬧鈴將響起。 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)任務(wù)：利用 89C51 單片機(jī)結(jié)合字符型 LCD 顯示器設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的倒數(shù)計(jì)數(shù)器，可用來(lái)煮方便面、煮開水或小睡片刻等。做一小段時(shí)間倒計(jì)數(shù)， 當(dāng)?shù)褂?jì) 惠州 學(xué)院 —— 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) —— 帶有 LCD 顯示的音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器 3 數(shù)為 0 時(shí)，則發(fā)出一段音樂聲響，通知倒計(jì)數(shù)終了，該做應(yīng)當(dāng)做的事。 設(shè)計(jì) 要求 ： 定時(shí)鬧鐘的基本功能如下： 字符型 LCD（ 16 2）顯示器。 顯示格式為“ TIME 分分 :秒秒”。 ? 用 4 個(gè)按鍵操作來(lái)設(shè)置當(dāng)前想要倒計(jì)數(shù)的時(shí)間。 ? 一旦按下鍵則開始倒計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì) 數(shù)為 0 時(shí)，發(fā)出一陣音樂聲。 ? 程序執(zhí)行后工作指示燈 LED 閃動(dòng)，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵 K1～ K4動(dòng)作如下。 （ 1） K1—— 可調(diào)整倒計(jì)數(shù)的時(shí)間 1～ 60 分鐘。 （ 2） K2—— 設(shè)置倒計(jì)數(shù)的時(shí)間為 5 分鐘，顯示“ 0500”。 （ 3） K3—— 設(shè)置倒計(jì)數(shù)的時(shí)間為 10 分鐘，顯示“ 1000”。 （ 4） K4—— 設(shè)置倒計(jì)數(shù)的時(shí)間為 20 分鐘，顯示“ 2021”。 復(fù)位后 LCD 的畫面應(yīng)能顯示倒計(jì)時(shí)的分鐘和秒數(shù)，此時(shí)按 K1 鍵，則在 LCD上顯示出設(shè)置畫面。此時(shí)，若： （ 1）按操作鍵 K2—— 增加倒計(jì)數(shù)的時(shí)間 1 分鐘。 （ 2）按操作鍵 K3—— 減少倒計(jì)數(shù)的時(shí)間 1 分鐘。 （ 3）按操作鍵 K4—— 設(shè)置完成。 可擴(kuò)充功能： ? 增加時(shí)鐘及鬧鈴功能。 ? 增加秒表計(jì)數(shù)功能。 ? 增加萬(wàn)年歷顯示“年月日”。 ? 增加多組倒計(jì)數(shù)功能。 二 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案選擇 方案一 直接按要求完成老師的要求。這個(gè)方案相對(duì)很簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的按鍵控制，相對(duì)于 40 腳多功能的強(qiáng)大 STC89C51 來(lái)說(shuō)是很大程度上的浪費(fèi)。對(duì)于自己剛剛學(xué)到的單片機(jī)只是很多都用不上，也造成了實(shí)踐不到位，從而沒無(wú)法達(dá)到老師期望的理論與實(shí)踐結(jié)合，徹底把握簡(jiǎn)單的微型計(jì)算機(jī)的控制。 惠州 學(xué)院 —— 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) —— 帶有 LCD 顯示的音樂倒數(shù)計(jì)數(shù)器 4 方案二 達(dá) 到老師的要求以外，添加生活上可以利用到的功能，如：萬(wàn)年歷、鬧鐘等等。但出現(xiàn)了個(gè)嚴(yán)重問題：非系統(tǒng)性的編程，單片機(jī)無(wú)法同時(shí)進(jìn)行多種應(yīng)用運(yùn)行，也就是只能單步進(jìn)行。但在鬧鐘響起的時(shí)候，不能讓編程跳出萬(wàn)年歷運(yùn)作，執(zhí)行音樂程序，因此需要外置音樂模塊。則再分兩個(gè)小方案： 1）使用外置的固定音樂模塊，即直接購(gòu)買商家做好的模塊，這樣就減少了制作的難度，但成本高。 2）再增加一片微型計(jì)算機(jī)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)考慮，使用廉價(jià)性能好且容易控制的STC15F104 單片微型計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)編程產(chǎn)生音樂頻率取代外置音樂模塊。 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 本 項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 21 所示： 圖 21 系統(tǒng)框圖 通過(guò)方案的選擇，設(shè)計(jì)了上面的系統(tǒng)框圖。由系統(tǒng)框圖可看出，本設(shè)計(jì)由單片機(jī) AT89C5 STC15F104； LCD 液晶顯示器、控制鍵盤、蜂鳴器、復(fù)位單路和定時(shí)器電路幾大模塊構(gòu)成。 三 硬件設(shè)計(jì) STC89C52 復(fù)位電路 GDM1602 按鍵控制 STC15F104 揚(yáng) 聲 器 電源 定時(shí)器 惠州 學(xué)院 —— 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) —— 帶有 L