【正文】 U 中央處理器 （運(yùn)算器和控制器） 時(shí)鐘電路 只讀存儲(chǔ)器 隨機(jī)存儲(chǔ)器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 輸入 /輸出接口 中斷系統(tǒng) 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 6 應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 有的單片機(jī)可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路。 一、 什么是 單片機(jī) 大家都使用過計(jì)算機(jī)，我們知道計(jì)算機(jī)最主要的部分就是主板了。與傳統(tǒng)的機(jī)械式相比，用單片機(jī)設(shè)計(jì)的音樂 數(shù)字鐘 體積更小巧，且制作工藝簡單 。要求利用 I/O口產(chǎn)生一定頻率的方波，來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。 22 4 硬件電路端口分配 21 音樂模塊 9 數(shù)碼管顯示模塊分析 2 1 課題介紹 1 ABSTRACT 關(guān)鍵詞 單片機(jī) /設(shè)計(jì) /開發(fā) /調(diào)試 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 2 Music based on single chip microputer digital clock design and simulation ABSTRACT In recent years, along with the puter peration in the field of society and the development of large scale integrated circuit, SCM applications are constantly go, because it has strong function, small volume, low power consumption, cheap, reliable work, convenient use, etc, therefore particularly suitable for related to the control system, more and more widely used in automatic control, intelligent instruments, meters, data acquisition, military products and household appliances and other fields, the microcontroller is often used as a core ponent, in according to the specific hardware structure, and in bination with the software according to the characteristics of the specific application object, to be improved. Microcontroller is short for single chip microputer, with the development of integrated circuit technology manufacturing plete puter functions of ponents can be integrated on a chip. Such a chip has all or most of the function of the puter, known as the single chip microputer, referred to as single chip microputer. KEY WORDS SCM,design,development,debugging 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 3 目錄 摘要 鄭州輕工業(yè)學(xué)院輕工職業(yè)學(xué)院 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 題 目 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名 張培成 專業(yè)班級 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備及應(yīng)用 121 學(xué) 號 院 （系） 機(jī)電工程系 指導(dǎo)教師（職稱） 徐艷 完成時(shí)間 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 1 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 摘要 近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展， 單片機(jī) 的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng) ,體 積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域 ，單片機(jī) 往往是作為一個(gè)核心部件來使用，在 根據(jù) 具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合， 以作完善 。 5 2 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)構(gòu)成 芯片的介紹 9 顯示部分 LED 顯示器 32 結(jié)束語 可通過功能鍵選擇樂曲，暫停，播放。 課設(shè)準(zhǔn)備中根據(jù)具體的要求，查找資料，然后根據(jù)已經(jīng)學(xué)過的始終程序編寫定時(shí)鬧鐘的程序，依據(jù)程序利用 Proteus 軟件進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和反復(fù)修改原程序，最終得到正確并符合要求的結(jié)果。主板就是一塊電路板，在這塊電路板上有 CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘等，還有很多接口電路，以便和各種設(shè)備連接。單片機(jī)示意圖如圖 134 所示。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。以往由繼電器接觸器控制，模擬電路、數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在都能夠使用單片機(jī)通過軟件的方式來實(shí)現(xiàn)，這種以軟件取代硬件并能夠提高系統(tǒng)性能的微控制技術(shù)，隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，不斷發(fā)展，日益完善。 圖 136 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是在硬件的基礎(chǔ)上對其資源進(jìn)行合理調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，軟件是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的靈魂。 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 1000 寫 /擦循環(huán) 10年 0Hz24Hz 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2 管腳說明 圖 VCC GND 圖 P0 P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 8TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 P1故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外 P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P3口寫入“ 1 P3 ILL于 上拉的緣故。在 FLASHALE 1/6。如 果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE /PSEN 每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN /PSEN 信號將不出現(xiàn)。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 LED 顯示器分類 （ 1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有 1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在 2～3mm）。 （ 4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。共陰顯示器的陰極連在一起，此時(shí)基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 10 可將陰極接地，通過限流電阻控制其陽極為高電平或是低電平來決定其亮或是暗。 靜態(tài)顯示是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能 單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再 控制 LED 直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。 動(dòng)態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種顯示方式。 在輪流點(diǎn)亮掃描過程中 每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的 約 1ms 左右 但 由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng) 盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn) 亮 但只要掃描的速度足夠快 給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù) 不會(huì)有閃爍感?？紤]到一次掃描 12 位數(shù)碼管顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍 共陽極數(shù)碼管中 8 個(gè)發(fā)光 所連接的 字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。采用 12MHz 數(shù)碼管字形段碼 共陰型和共陽型的 LED 數(shù)碼管各筆劃段名和安排位置是相同的，分別用 a、 b、 c、 d、e、 f、 g 和 dp 表示，如圖 415（ a）所示。依此類推可求得數(shù)碼管段碼表如表 42 所示。每個(gè)數(shù)碼管的 8 個(gè)筆段分別與一個(gè) 8 位 I/O 口相連， I/O 口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到 I/O 口輸出新的段碼，其示意圖如圖 417 所示。 動(dòng)態(tài)掃描顯示方式在接線上不同于靜態(tài) 顯示方式，它是將所有七段 LED 數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆段 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp 中相同的筆段連接在一起，稱為段控端，每個(gè)數(shù)碼管的公共端 COM 不再接固定高電平或低電平，而是由獨(dú)立的 I/O 口線控制，稱為位控端， 2 位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示方式接線示意圖如圖 418 所示。 圖 419 動(dòng)態(tài)掃描顯示示意圖 在數(shù)碼管輪流顯示的過程中，每個(gè)數(shù)碼管被點(diǎn)亮的時(shí)間為 1ms 左右，雖然各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，主觀感覺各位數(shù)碼管同時(shí)在顯示。 4*3 的鍵盤。 同樣，如果是接于 P0 口，必須要有上拉電阻，如果接于 P P2 或 P3 口，上拉電阻可以省略。若為全 “1”，表示無鍵按下，如圖 424（ a）所示；若不是全 “1”，則表示有鍵按下，如圖 424（ b）所示。 （ 1）逐行掃描法 逐行掃描法是識別閉合鍵的常用方法，在硬件電路上要求行線作輸出、列線作輸入，列線上要有上拉電阻。 （ a）掃描第 0 行 （ b）掃描第 1 行 （ c）掃描第 2 行 （ d）掃描第 3 行 圖 425 逐行掃描法示意圖 行列式鍵盤 的閉合鍵處理程序中，仍需要進(jìn)行按鍵去抖和等待按鍵的釋放。 //掃描第 0 行 switch (P1) { case 0xee:第 0 行第 0 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0xbe:第 0 行第 2 個(gè)按鍵的功能代碼 。 } P1=0xfd。 break。 break。 case 0xdb:第 2 行第 1 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0x7b:第 2 行第 3 個(gè)按鍵的功能代碼 。 break。 break。 while (P1!=0xf0)。這樣當(dāng) 1 個(gè)鍵被按下時(shí)，必定讀得一對唯一的行值和列值，根據(jù)這一對值即可確定閉合鍵。 P1=0xf0。 //讀取列值 P1=0x0f。 case 0xde:第 0 行第 1 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0x7e:第 0 行第 3 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0xdd:第 1 行第 1 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0x7d:第 1 行第 3 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0xdb:第 2 行第 1 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0x7b:第 2 行第 3 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0xd7:第 3 行第 1 個(gè)按鍵的功能代碼 。 case 0x77:第 3 行第 3 個(gè)按鍵的功能代碼 。 } } 需要說明的是，若用線反轉(zhuǎn)法來確定閉合鍵時(shí)，如果遇到多個(gè)鍵閉合的情況，則得到的行值和列值中一定有 1 個(gè)以上的 “0”。 當(dāng) 8051單片 機(jī)的 P0口 總線負(fù) 載達(dá)到 或超過 P0最大負(fù) 載能力 時(shí) ， 必 須 接入 74LS245等總 線驅(qū)動(dòng) 器。 3．蜂鳴器的電路圖形符號 蜂鳴器在電路中用字母 “H”或 “HA”（舊標(biāo) 準(zhǔn)用 “FM”、 “LB”、 “JD”等）表示。當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。 無論用戶使用哪種類型的單片機(jī) ,總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則 Vcc 的 +5V 電平就會(huì)直接加到 RST 端。 于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 22 圖 66 數(shù)字時(shí)鐘數(shù)碼管顯示格式 圖 67 鍵盤按鍵定義示意圖 2. 仿真電路圖 數(shù)字時(shí)鐘電路如圖 68 所示。 通常