【正文】 目錄一、設(shè)計(jì)要求……………………………………………1二、設(shè)計(jì)目的……………………………………………1三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)……………………………………21系統(tǒng)概述…………………………………………22單元電路設(shè)計(jì)……………………………………33軟件程設(shè)計(jì)和調(diào)試…………………………………7四、結(jié)論和展望…………………………………………24五、心得體會(huì)及建議……………………………………25六、附錄…………………………………………………26七、參考文獻(xiàn)……………………………………………27基于單片機(jī)音樂(lè)倒數(shù)定時(shí)器的設(shè)計(jì)報(bào)告一、 設(shè)計(jì)要求利用單片機(jī)結(jié)合LCD顯示器設(shè)計(jì)一個(gè)倒數(shù)計(jì)時(shí)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(shí)間計(jì)時(shí)。當(dāng)?shù)箶?shù)計(jì)時(shí)為0時(shí)，則發(fā)出一段音樂(lè)，通知倒數(shù)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(shù)的時(shí)間；顯示格式為“TIME 分分：秒秒”；具有4個(gè)按鍵操作來(lái)設(shè)置現(xiàn)在想要倒數(shù)的時(shí)間；一旦按鍵后則開始倒數(shù)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)為零則發(fā)出一陣音樂(lè)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(dòng)作如下：操作鍵K1，可調(diào)整倒數(shù)時(shí)間1min~60min。操作鍵K2，設(shè)置倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間為5min,顯示“0500”；操作鍵K3，設(shè)置倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間為10min,顯示“1000”；操作鍵K4，設(shè)置倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間為20min，顯示“2000”， ③RESET后按下K1顯示如下：UP DOWN OKTIME 04：59223。倒數(shù)時(shí)間操作鍵K2：增加倒數(shù)計(jì)時(shí)1min；操作鍵K3，減少倒數(shù)計(jì)時(shí)1min,操作鍵K4：設(shè)置完成。④一旦按鍵后則開始倒數(shù)計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)為0時(shí)則發(fā)出一段音樂(lè)，同時(shí)繼電器啟動(dòng)二、 設(shè)計(jì)目的通過(guò)該設(shè)計(jì)能提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。了解模擬電路及數(shù)字電路的相關(guān)知識(shí)。學(xué)習(xí)單片機(jī)定時(shí)器時(shí)間計(jì)時(shí)處理、按鍵掃描、LCD顯示及音樂(lè)旋律演奏的設(shè)計(jì)方法。 三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn) 1．系統(tǒng)概述 總體方案論證要實(shí)現(xiàn)音樂(lè)倒數(shù)定時(shí)器可以用兩種方案實(shí)現(xiàn)。方案一：利用PROG110可編程控制器PROG110 可編程器，是一種用《數(shù)字簡(jiǎn)碼》控制的產(chǎn)品，它的特點(diǎn)是：自帶一套用于輸入數(shù)碼的按鍵和顯示程序的數(shù)碼管，只要我們現(xiàn)場(chǎng)輸入一列2位數(shù)碼，編制的程序即能完成，即編，即用。每一種《數(shù)字簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)的指令表，配套的指令表表明，只要輸入什么樣的數(shù)，程序?qū)⑷プ鍪裁词?，輸入一列?shù)，它就會(huì)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(gè)I/O端口，這就必須擴(kuò)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(guò)長(zhǎng)，PROG110模塊的E2PROM存儲(chǔ)器24C01只可輸入128步程序；第三是受PROG110模塊跳轉(zhuǎn)指令步數(shù)的限制。方案二：利用單片機(jī)、LCD顯示器和壓電喇叭單片機(jī)具有性能高、速度快、體積小、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。它在硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其獨(dú)特之處，其最顯著的特點(diǎn)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(nèi)容豐富、穩(wěn)定可靠、成本低、控制驅(qū)動(dòng)方便、接口簡(jiǎn)單易用、模塊化結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。綜上所述，按照設(shè)計(jì)要求我選擇第二種方案，即利用單片機(jī)和LCD顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)倒數(shù)，通過(guò)壓電喇叭來(lái)發(fā)出音樂(lè)。 單片機(jī)選擇方案采用8051單片機(jī)8051單片機(jī)內(nèi)部包含一個(gè)8位CPU、一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路、ROM程序存儲(chǔ)器、RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、可分別尋址64KB的程序存儲(chǔ)器空間和64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間、32條可編程的I/O口線(4個(gè)8位并行I/O端口)、一個(gè)可編程全雙工串行口、具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)?？梢杂行?shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)中要求的各項(xiàng)功能。具體的設(shè)計(jì)流程可見圖1：2．單元電路設(shè)計(jì)主程序開始繼電器OFF初始化變量及LCD接口初始化定時(shí)器LCD閃動(dòng)表示程序開始執(zhí)行LCD掃描顯示器更新倒數(shù)時(shí)間數(shù)據(jù)，檢查鬧鈴時(shí)間是否到了是否按K1,K2,K3,K4鍵K1:調(diào)整倒數(shù)時(shí)間K2:倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間為5MINK3:倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間為10MINK4:倒數(shù)計(jì)時(shí)時(shí)間為20MINYN圖1 設(shè)計(jì)流程圖2．單元電路設(shè)計(jì)倒數(shù)計(jì)數(shù)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(jī)80518051 基本資料如下：圖2 8051引腳圖 8051主要使用引腳功能說(shuō)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(shí)鐘的最高為12MHz。l EA引腳低電平動(dòng)作用來(lái)存取外部程序ROM控制。l EA接地，由外部程序ROM來(lái)執(zhí)行程序。l EA接高電平，由內(nèi)部ROM來(lái)執(zhí)行程序。l 開機(jī)時(shí)必須加入芯片重置信號(hào)。（RESET）l RESET信號(hào)高電平動(dòng)作，高電平時(shí)產(chǎn)生芯片重置。l RESET信號(hào)低電平時(shí)，由程序ROM地址0開始執(zhí)行程序。在本次設(shè)計(jì)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(jī)的時(shí)鐘方式分為內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式就是在單片機(jī)的引腳119外接晶振，就夠成了自激振蕩器在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。外部時(shí)鐘方式是把外部已經(jīng)有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)部。時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)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(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，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(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間。用一個(gè)12MHz晶振和兩個(gè)30Pf瓷片電容組成，為單片機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，其中兩個(gè)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(jī)。在8051中之所以采用高性能的振蕩電路，因?yàn)椋海捎脙?nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。所以，外接晶振頻率精確度直接影響電子鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。 （12M晶振一般為50ms）再乘以相應(yīng)的倍率來(lái)實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的轉(zhuǎn)換。大家都知道從定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷請(qǐng)求到響 應(yīng)中斷需要38個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)中斷子程序中的數(shù)據(jù)入棧和重裝定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值還需要占用數(shù)個(gè)機(jī)器周期，還有從中斷入口轉(zhuǎn)到中斷子程序也要占用一定的機(jī)器周期。工作指示燈LED，送出低電平時(shí)，LED點(diǎn)亮，高電平時(shí)則使LED熄滅。即l 程序執(zhí)行中有情況產(chǎn)生時(shí),LED閃動(dòng)一下。l 用于狀態(tài)區(qū)分，如狀態(tài)1閃動(dòng)一下，狀態(tài)2閃動(dòng)兩下。l 程序執(zhí)行中遇到特殊錯(cuò)誤時(shí)，持續(xù)閃動(dòng)。⑵LCD顯示器圖4 LCD芯片接線圖本次設(shè)計(jì)使用的倒數(shù)計(jì)時(shí)LCD控制，使用的是16字*2行設(shè)計(jì)。圖4中為4位控制電路，以8051 P0的6調(diào)輸出控制線來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，P0還有提升電阻以增強(qiáng)其驅(qū)動(dòng)能力，控制信號(hào)如下：R/W=0，LCD執(zhí)行寫入的動(dòng)作，RS寄存器選擇控制線。EN啟用控制線。VO亮度調(diào)整控制引腳。D0~D7雙向的數(shù)據(jù)總線。必須在有亮度照明的地方，才能看見時(shí)間，若使用LCD，選擇有背光顯示的模塊，則在夜晚或黑暗的場(chǎng)合也可以使用，有背光顯示的LCD模塊在引腳上，與無(wú)背光顯示的模塊兼容，指示價(jià)格較貴，一般顯示的背光顏色為黃光，與手機(jī)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(shí)數(shù)據(jù)的輸入或是特殊功能的設(shè)置及操作