【正文】 單片機原理及系統(tǒng)課程設計報告 1 基于 AT89C52 單片機的音樂流水 LED 彩 燈設計 摘要 本設計是一種基于 AT89C52 單片機音樂控制彩燈的方案 ,實現(xiàn)單片機演奏音樂 ,并且對 LED 彩燈隨音符頻率的不同而閃爍發(fā)光。本方案以 AT89C52 單片機作為主控核心 ,通過三極管放大電流使 蜂鳴器播放音樂 ,利用編程實 現(xiàn) 循環(huán) 點亮 24 個 太極圖案的 LED彩燈 ,根據(jù)用戶需求可以編寫若干種亮燈模式 .， 蜂鳴器可以根據(jù)用戶需求改寫編程播放各種音樂。本方案具有電路結構簡單、體積小、元器件少、能耗低等優(yōu)點。在美麗的都市夜晚 音樂彩燈為我們的生活增添了無限光彩。 音樂彩燈具有更廣闊的 發(fā)展天地 。 關鍵字 ： AT89C51； LED 彩燈 ； 音樂 單片機原理及系統(tǒng)課程設計報告 2 Abstract The design is based on AT89C52 microcontroller music control lantern program microcontroller playing music, and note the frequency of different flashing light LED Lantern with. Program AT89C52 microcontroller as the master core through the transistor amplifier to the current buzzer play music programming cycle LED lantern lit 24 Taiji patterns can write certain kinds of lighting modes according to user needs, beep can rewrite the program play a variety of music based on user demand. The program has a simple circuit structure, small size, fewer ponents and lower energy consumption. Add unlimited glory for our lives in the beautiful city night music Lantern. Music lantern has a broader development world. Keywords: AT89C51,LED Lantern,music 單片機原理及系統(tǒng)課程設計報告 3 引言 設計目的： 設計是學生理論聯(lián)系實際的重要實踐教學環(huán)節(jié) ， 是對學生進行的一次綜合性專業(yè)設計訓練。通過專業(yè)綜合設計使學生獲得以下幾方面能力 : (1) 進一步鞏固和加深學生所學一門或幾門相關專業(yè)課（或專業(yè)基礎課）理論知識 ，培養(yǎng)學生設計、計算、繪圖、計算機應用、文獻查閱、報告撰寫等基本技能； (2) 培養(yǎng)學生實踐動手能力及獨立分析和解決工程實際問題的能力； (3) 培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新意識、嚴肅認真的治學態(tài)度和嚴謹求實的工作作 風。 當今時代是一個新技術層出不窮的時代 ， 在電子領域尤其是自動化智能控制領域 ，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構成的控制系統(tǒng) ， 正以前所未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、成本低、應用面廣等優(yōu)點 ， 可以說 ， 智能控制與自動控制的核心就是單片機。 學習單片機的最有效方法就是理論與實踐并重 ， 現(xiàn)在我把基于單片機控制的音樂流水燈設計作為單片機課程設計的題目 ， 通過查找資料和仿真實驗的結合 ， 在實踐應用中得以更加深入的了解和掌握單片機技術。 設計要求 : (1) 用 24 個發(fā)光二極管作為顯示電路 ， 能夠循環(huán)的顯示燈的亮滅 ； (2) 流水燈按照多種方式閃爍 ， 同時播放 仙劍奇?zhèn)b傳 和 笑傲江湖 的音樂。 2 設計方案及原理 通過控制單片機的內部定時器的定時時間來產生不同的脈沖頻率 ， 以驅動蜂鳴器發(fā)出不同音節(jié)的聲音 ， 利用延時子程序來控制音調的節(jié)拍。 為了編程方便 ， 通常是將簡單的音符和相應的節(jié)拍轉換成為定時常數(shù)和延時常數(shù) ， 利用查表法得到定時常數(shù) ， 分別控制定時器產生相應的脈沖頻率和脈沖頻率的持續(xù)時間 ， 當持續(xù)時間到時 ， 程序自動查找下一個音符的定時常數(shù)和延時常數(shù) ， 這樣就可以聽到悅耳動聽的歌聲。 音調 是由不同的頻率產生的 ， 而每一個音調都是有一個音符和一個節(jié)拍組成 ， 音符決定該音調的高低 ， 節(jié)拍決定了該音調是多少拍。因此一個音調是由兩個字節(jié)組成的。根據(jù)音符字節(jié)產生 該大小次數(shù)的延時 ， 聲音輸出口取反 ， 就可以得到該音調的高低音。 根據(jù)設置單位的延時 長短 ， 可以控制音樂演唱速度 。 因此算法很簡單 ， 定義單片機的一個 I/O 端腳為聲音輸出口 ， 在規(guī)定的節(jié)拍內 ， 根據(jù)音符字節(jié)的大小產生延時 ， 將聲音輸出口不斷的 置高置低 （ 即取反 ）， 就可以得到該音調。只要選取合適的單位節(jié)拍延時 ， 就可以輸出動聽的音樂。 3 硬件設計 單片機原理及系統(tǒng)課程設計報告 4 硬件框圖： 圖 1 硬件框圖 彩燈電路： 彩燈電路 由三組共 24 個 LED 發(fā)光二極管組成，紅、黃、綠各一組 ，每組各 8 個LED 燈 ， 每個 LED 發(fā)光二極管串聯(lián)一個 200 歐姆的限流電阻。 三組彩燈電路各配一個74LS373 控制各組彩燈的集體亮滅，從而使彩燈的控制更為靈活，為實現(xiàn)彩燈的多樣閃爍模式創(chuàng)造了條件。 彩燈整體造型為一個太極圖案，三種顏色彩燈組合巧妙，搭配合理，閃爍非常漂亮，再配以音樂《仙劍奇?zhèn)b傳》和《笑傲江湖》別有一番江湖氣氛。 圖 4 彩燈電路 仿真圖 音頻放大電路 音頻 功放電路中喇叭由 LM386 功率放大芯片驅動，此電路喇叭的音質要比采用蜂鳴器發(fā)出的音質好很多，聲音清晰洪亮，效果非常好。 復位電路 晶振電路 STC89C52 音樂電路 彩燈電路 單片機原理及系統(tǒng)課程設計報告 5 圖 5 音頻 放 大 電路圖 中斷服務說明： 與每類 I/O 設備相關的進程都有一個靠近內存底部的地址 ， 稱作中斷向量。 它包括中斷服務程序的入口地址。中斷服務程序：處理器處理“急件” ， 可理解為是一種服務 ， 是通過執(zhí)行事先編好的某個特定的程序來完成的 ， 這種處理“急件”的程序被稱為—— 中斷服務程序。當中央處理器正在處理內部數(shù)據(jù)時 ， 外界發(fā)生了緊急情況 ， 要求CPU暫停當前的工作轉去處理這個緊急事件。處 理完畢后 ， 再回到原來被中斷的地址 ，繼續(xù)原來的工作 ， 這樣的過程稱為中斷。實現(xiàn)這一功能的部件稱為中斷系統(tǒng) ， 申請 CPU中斷的請求源稱為中斷源 ， 單片機的中斷系統(tǒng)一般允許多個中斷源 ， 當多個中斷源同時向 CPU 請求中斷時 ， 就存在一個中斷優(yōu)先權的問題。通常根據(jù)中斷源的優(yōu)先級別 ， 優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請求源 ， 即最先響應級別最高的中斷請求。 4 軟件設計 軟件是相對硬件而言的，它是指由計算機硬件執(zhí)行，用來完成一定任務的所有程序及數(shù)據(jù)，即為運行、管理和維護計算機所編制的程序的總和。 單片機的軟件系統(tǒng)比較簡單，它不需要復雜的 操作系統(tǒng)來進行系統(tǒng)管理，只使用于管理單片機系統(tǒng)工作的管理程序（稱為監(jiān)控程序）和用于完成實際具體任務的應用程序。而對于簡單的單片機應用系統(tǒng)，只要有為實現(xiàn)控制目的而直接行的應用程序就行了。 本設計軟件部分具體分為音樂程序和流水燈程序，音樂程序主要由二 首歌曲組成，流水燈程序主要由 24 盞 LED 燈組成，編程則通過 C 語言進行編寫。 單片機原理及系統(tǒng)課程設計報告 6 圖 5 程序設計流程圖 5 系統(tǒng)仿真與實際調試 將音樂流水燈電路在 Proteus 7 電路仿真軟件上仿真效果非 常好，經過數(shù)十次調試，音樂由最初的“跑調”變得優(yōu)美動聽，這主要在于調節(jié)每個音符的發(fā)音時長，還有音樂中段與段之間的停頓時長，只要配合歌曲原曲邊聽邊反復修改，調整效果是