【正文】 目錄一、設計要求……………………………………………1二、設計目的……………………………………………1三、設計的具體實現(xiàn)……………………………………21系統(tǒng)概述…………………………………………22單元電路設計……………………………………33軟件程設計和調試…………………………………7四、結論和展望…………………………………………24五、心得體會及建議……………………………………25六、附錄…………………………………………………26七、參考文獻……………………………………………27基于單片機音樂倒數定時器的設計報告一、 設計要求利用單片機結合LCD顯示器設計一個倒數計時器，可以放在家中使用，例如煮方便面、煮開水或小睡片刻等，做一小段時間計時。當倒數計時為0時，則發(fā)出一段音樂，通知倒數終了，該做重要的事情了。具體要求：①文字型LCD（16*2）顯示目前倒數的時間；顯示格式為“TIME 分分：秒秒”；具有4個按鍵操作來設置現(xiàn)在想要倒數的時間；一旦按鍵后則開始倒數計時，當計時為零則發(fā)出一陣音樂聲響，②程序執(zhí)行后工作指示燈LED山東，表示程序開始執(zhí)行，七段顯示器顯示“0500”，按下操作鍵K1~K4動作如下：操作鍵K1，可調整倒數時間1min~60min。操作鍵K2，設置倒數計時時間為5min,顯示“0500”；操作鍵K3，設置倒數計時時間為10min,顯示“1000”；操作鍵K4，設置倒數計時時間為20min，顯示“2000”， ③RESET后按下K1顯示如下：UP DOWN OKTIME 04：59223。倒數時間操作鍵K2：增加倒數計時1min；操作鍵K3，減少倒數計時1min,操作鍵K4：設置完成。④一旦按鍵后則開始倒數計時，當計時為0時則發(fā)出一段音樂，同時繼電器啟動二、 設計目的通過該設計能提高學生分析解決問題的能力。了解模擬電路及數字電路的相關知識。學習單片機定時器時間計時處理、按鍵掃描、LCD顯示及音樂旋律演奏的設計方法。 三、設計的具體實現(xiàn) 1．系統(tǒng)概述 總體方案論證要實現(xiàn)音樂倒數定時器可以用兩種方案實現(xiàn)。方案一：利用PROG110可編程控制器PROG110 可編程器，是一種用《數字簡碼》控制的產品，它的特點是：自帶一套用于輸入數碼的按鍵和顯示程序的數碼管，只要我們現(xiàn)場輸入一列2位數碼，編制的程序即能完成，即編，即用。每一種《數字簡碼》控制器，它都自帶一套系統(tǒng)軟件，每一套系統(tǒng)軟件都有一套相對應的指令表，配套的指令表表明，只要輸入什么樣的數，程序將去做什么事，輸入一列數，它就會按次序去完成你要求它做的所有的事。但是首先PROG110模塊總共只有6個I/O端口，這就必須擴展模塊端口，用兩部以上模塊串聯(lián)，但花錢要多；其次是程序過長，PROG110模塊的E2PROM存儲器24C01只可輸入128步程序；第三是受PROG110模塊跳轉指令步數的限制。方案二：利用單片機、LCD顯示器和壓電喇叭單片機具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、應用廣泛、通用性強等突出優(yōu)點。它在硬件結構、指令系統(tǒng)、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其獨特之處，其最顯著的特點之一就是具有非常有效的控制功能。而LCD顯示器具有體積小、重量輕、工作電壓低、功耗極低、顯示內容豐富、穩(wěn)定可靠、成本低、控制驅動方便、接口簡單易用、模塊化結構緊湊等特點。綜上所述，按照設計要求我選擇第二種方案，即利用單片機和LCD顯示器來實現(xiàn)定時倒數，通過壓電喇叭來發(fā)出音樂。 單片機選擇方案采用8051單片機8051單片機內部包含一個8位CPU、一個片內振蕩器及時鐘電路、ROM程序存儲器、RAM數據存儲器、兩個16位定時器/計數器、可分別尋址64KB的程序存儲器空間和64KB的數據存儲器空間、32條可編程的I/O口線(4個8位并行I/O端口)、一個可編程全雙工串行口、具有5個中斷源和2個優(yōu)先級的中斷結構。可以有效實現(xiàn)本次設計中要求的各項功能。具體的設計流程可見圖1：2．單元電路設計主程序開始繼電器OFF初始化變量及LCD接口初始化定時器LCD閃動表示程序開始執(zhí)行LCD掃描顯示器更新倒數時間數據，檢查鬧鈴時間是否到了是否按K1,K2,K3,K4鍵K1:調整倒數時間K2:倒數計時時間為5MINK3:倒數計時時間為10MINK4:倒數計時時間為20MINYN圖1 設計流程圖2．單元電路設計倒數計數器的控制電路可以見附圖，其中主要分為以下幾部分⑴單片機80518051 基本資料如下：圖2 8051引腳圖 8051主要使用引腳功能說明如下：l 8051的引腳40接+5V電源，引腳20接電源地線。l 傳統(tǒng)8051工作時鐘的最高為12MHz。l EA引腳低電平動作用來存取外部程序ROM控制。l EA接地，由外部程序ROM來執(zhí)行程序。l EA接高電平，由內部ROM來執(zhí)行程序。l 開機時必須加入芯片重置信號。（RESET）l RESET信號高電平動作，高電平時產生芯片重置。l RESET信號低電平時，由程序ROM地址0開始執(zhí)行程序。在本次設計中采用的8051外接電路如圖3所示：圖3 8051外接電路圖8051系列的單片機的時鐘方式分為內部方式和外部方式。內部方式就是在單片機的引腳119外接晶振，就夠成了自激振蕩器在單片機內部產生時鐘脈沖信號。外部時鐘方式是把外部已經有的時鐘信號引入到單片機內部。時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎。在一個單片機應用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間。用一個12MHz晶振和兩個30Pf瓷片電容組成，為單片機提供標準時鐘，其中兩個瓷片電容可以增加電路的穩(wěn)定性，可以抗噪聲增加穩(wěn)定性，不容易死機。在8051中之所以采用高性能的振蕩電路，因為：，采用內部的定時/計數器來實現(xiàn)計時功能。所以，外接晶振頻率精確度直接影響電子鐘計時的準確性。 （12M晶振一般為50ms）再乘以相應的倍率來實現(xiàn)秒、分、時的轉換。大家都知道從定時/計數器產生中斷請求到響 應中斷需要38個機器周期，定時中斷子程序中的數據入棧和重裝定時/計數器的初值還需要占用數個機器周期，還有從中斷入口轉到中斷子程序也要占用一定的機器周期。工作指示燈LED，送出低電平時，LED點亮，高電平時則使LED熄滅。即l 程序執(zhí)行中有情況產生時,LED閃動一下。l 用于狀態(tài)區(qū)分，如狀態(tài)1閃動一下，狀態(tài)2閃動兩下。l 程序執(zhí)行中遇到特殊錯誤時，持續(xù)閃動。⑵LCD顯示器圖4 LCD芯片接線圖本次設計使用的倒數計時LCD控制，使用的是16字*2行設計。圖4中為4位控制電路，以8051 P0的6調輸出控制線來實現(xiàn)控制，P0還有提升電阻以增強其驅動能力，控制信號如下：R/W=0，LCD執(zhí)行寫入的動作，RS寄存器選擇控制線。EN啟用控制線。VO亮度調整控制引腳。D0~D7雙向的數據總線。必須在有亮度照明的地方，才能看見時間，若使用LCD，選擇有背光顯示的模塊，則在夜晚或黑暗的場合也可以使用，有背光顯示的LCD模塊在引腳上，與無背光顯示的模塊兼容，指示價格較貴，一般顯示的背光顏色為黃光，與手機的背光顏色相似。⑶按鍵控制按鍵控制室控制程序執(zhí)行時數據的輸入或是特殊功能的設置及操作