【正文】 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，二者缺一不可，如圖 136 所示。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、 CPU 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。 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。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 2 1 課題介紹 1 ABSTRACT 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(jí) 自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備及應(yīng)用 121 學(xué) 號(hào) 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(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合， 以作完善 。 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。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。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。 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(duì)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。兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 P1 口管腳寫入 1 P1故。當(dāng) P3口寫入“ 1 P3 ILL于 上拉的緣故。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(hào)將不出現(xiàn)。 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）。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。 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?？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。依此類推可求得數(shù)碼管段碼表如表 42 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。 4*3 的鍵盤。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。 （ 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。 case 0xbe:第 0 行第 2 個(gè)按鍵的功能代碼 。 break。 case 0xdb:第 2 行第 1 個(gè)按鍵的功能代碼 。 break。 while (P1!=0xf0)。 P1=0xf0。 case 0xde:第 0 行第 1 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 0xdb:第 2 行第 1 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 。 } } 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”。 3．蜂鳴器的電路圖形符號(hào) 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。 接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。 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。 通常利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器 0 1 TH0和TL0來產(chǎn)生不同頻率。 51部件。從名稱上就可以看出來，它們既具有計(jì)數(shù)功能又具有定時(shí)功能，通過設(shè)置與它們相關(guān)的特殊功能寄存器可以選擇工作在定時(shí)功能或計(jì)數(shù)功能。如果定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)功能，則表示定時(shí)的時(shí)間到；若工作在計(jì)數(shù)功能，則表示計(jì)數(shù)器計(jì)滿回零。 當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)功能時(shí)，外部脈沖信號(hào)加在 T0（ ）腳或 T1（ ）腳。每組 I/O 端口均為 8位，每位由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器等電路組成。 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 25 2） P1口：對(duì)應(yīng) ～ 。 P3口為 8位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，可作為通用 I/O 端口使用，內(nèi)部具有上拉電阻，作為輸入端口時(shí)應(yīng)先將端口的輸出鎖存器置 1。 //set 對(duì)設(shè)置鍵計(jì)次，實(shí)現(xiàn) 1 個(gè)鍵多個(gè)功能 bit flash_m,flash_h,ge_shi,flag_alarm。 if (flash_m) //分鐘閃爍標(biāo)志 { buf[3]=0xff。 buf[7]=tab[hour/10]。 } buf[2]=0xbf。 P0=buf[i]。 } } unsigned char keypress() //按鍵處 理子函數(shù) { unsigned char temp,num。 //列作輸出，行作輸入 temp=temp|P1。 break。 break。 break。 } ge_shi=!ge_shi。 if (alarm_hour23) { alarm_hour=23。 } } } } if (keyNum==11) //按下的是設(shè)置鍵 { set=(set+1)%5。 EA=1。 if (flag_alarmamp。 count++。 } } } 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 32 } count_f++。 case 4:flash_m=!flash_m。后來隨著開發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級(jí)，使它已經(jīng)成為了一個(gè)重要的單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)，不過 KEIL 的界面并不是非常復(fù)雜，操作也不是非常困難，很多工程師的開發(fā)的優(yōu)秀程序都是在 KEIL 的平臺(tái)上編寫出來的。載入目標(biāo)文件的方法是，雙擊打開 AT89C51 的屬性編輯對(duì)話框，如圖 110所示。 徐艷 老師平日里工作繁多，但在我做 畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳 細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩 徐艷 老師的專業(yè)水平外， 她 的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的 學(xué)習(xí)和工作。 圖 110 單片機(jī)載入目標(biāo)文件對(duì)話框 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 36 Proteus 與 Keil 軟件實(shí)現(xiàn) 結(jié)束語 設(shè)計(jì)的過程總是充滿了許多的困難與樂趣的，在這不斷的解決問題的過程中，我也在 不斷的進(jìn)步開始的時(shí)候由于沒有經(jīng)驗(yàn)，不知如何下手，也不知道自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該如何定位，所以就去圖書館找了一些書看，盡管有許多設(shè)計(jì)方案，可是總覺得自己還有許多的東西弄不太清楚，于是就請(qǐng)教同學(xué)，并與祁春清老師多次交流。 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。 } } } Proteus 軟件仿真與實(shí)現(xiàn) 一、仿真軟件 Proteus 簡介 Proteus 軟件是由英國 Labcenter Electronics 公司開發(fā)的 EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工具軟件，已有近 20 年的歷史，在全球得到了廣泛應(yīng)用。 switch (set) { case 1:flash_h=!flash_h。 sec++。alarm_hour==houramp。 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 31 TR0=1。 //保證分鐘不閃爍時(shí)是亮著的 flash_h=0。 } else { 基于單片機(jī)的音樂數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與仿真 30 if(keyNum3) { alarm_hour=keyNum*10+alarm_hour%10。 ge_shi=!ge_shi。 while (P1!=0xf0)display()。 break。 break。 break。 temp=0xff。 wk=_crol_(wk,1)。 buf[1]=0xff。 //顯示字母 L buf[7]=tab[10]。 } else { buf[3]=tab[min%10]。 delay(unsigned int j) { while(j)。同時(shí)它是雙功能復(fù)用口，常使用其第二功能，見表 13。 P1口可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 負(fù)載。同時(shí)，還可對(duì)每組 I/O 端口進(jìn)行按位尋址。 圖 613 中有 2 個(gè)模擬的位開關(guān)，前者決定了定時(shí) /計(jì)數(shù)器的功能：當(dāng)開關(guān)處于上方時(shí)為定時(shí)功能，處于下方時(shí)為計(jì)數(shù)功能。由于每個(gè)機(jī)器周期時(shí)間恒定不變，計(jì)數(shù)值也就代表了時(shí)間，這樣就把定時(shí)問題轉(zhuǎn)化成了 計(jì)數(shù)問題。如果輸入脈沖的周期是固定的，即計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)間間隔相等，那么計(jì)數(shù)值就代表了時(shí)間，從而可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)。 如果 1拍為 1/4拍為 求得節(jié)拍的時(shí)間。 1. 技能要求 數(shù)字時(shí)鐘 需要顯示時(shí)、分、秒三個(gè)計(jì)時(shí)單位，每個(gè)計(jì)時(shí)單位有 2 位數(shù)字共需 6 個(gè)數(shù)碼管，為顯示美觀和讀取時(shí)間方便，在時(shí)、分、秒之間顯示分隔符“ ”，共用 8 個(gè)數(shù)碼管，顯示格式如圖 66 所示。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平（圖 1）。 蜂鳴器 的制作 （ 1）制備電磁鐵 M:在長約 6厘米的鐵螺栓上繞 100圈導(dǎo)線 ,線端留下 5厘米作引線 ,用透明膠布把線圈粘好 ,以免線圈松開 ,再用膠布把它粘在一個(gè)盒子上 ,電磁鐵就做好了 . （ 2）制備彈片 P：從鐵罐頭盒上剪下一條寬約 2厘米的長鐵片，彎成直 角，把電磁鐵的一條引線接在彈片上，再用膠布把彈片緊貼在木板上． （ 3）用曲別針做觸頭 Q，用書把曲別針墊高，用膠布粘牢，引出一條導(dǎo)線，如圖連接好電路． （ 4）調(diào)節(jié) M 與 P 之間的距離（通過移動(dòng)盒子），使電磁鐵能吸引彈片，調(diào)節(jié)觸點(diǎn)與彈片之間的距離，使它們能恰好接觸，通電后就可以聽到蜂鳴聲 。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 74LS245 簡介 74ls245引 腳圖 與用法 74LS245引腳圖 74LS2