【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)鐘功能，但容易受單片機(jī)外接的電容等的影響，精度差，準(zhǔn)確性不高，成本低，程序設(shè)計(jì)困難。2 外接 晶振，用軟件實(shí)現(xiàn)外接晶振分頻后作為時(shí)鐘的基準(zhǔn)信號(hào)，具有較高的精度但程序設(shè)計(jì)困難3 采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片，通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片能自動(dòng)產(chǎn)生 1 秒時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)，且自帶日期及閏年調(diào)整功能，計(jì)時(shí)精度高，準(zhǔn)確性高，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但成本略高。采用表 時(shí)鐘顯示的方案論證和比較方案編號(hào)實(shí)現(xiàn)方式 方案評(píng)估方案擇優(yōu)1 可用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn) 電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，編程復(fù)雜2 可用 1602 液晶實(shí)現(xiàn) 電路簡(jiǎn)單，編程簡(jiǎn)單，界面直觀 采用表 第 3章 系統(tǒng)組成及設(shè)備造型 應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)音樂(lè)的功能要求和選定的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出如圖的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖 音樂(lè)盒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 控制面板設(shè)計(jì)圖 音樂(lè)盒面板設(shè)計(jì)在音樂(lè)盒的面板上有七個(gè)彩色的 LED 燈，液晶顯示和信號(hào)接收頭。各部分功能如下： 在液晶上會(huì)顯示當(dāng)前的日期和時(shí)間，可以利用信號(hào)接收頭控制七個(gè)LED 的時(shí)間設(shè)置功能來(lái)初始化時(shí)間，設(shè)定及調(diào)整當(dāng)前的時(shí)間，進(jìn)入設(shè)定菜單后，LED 的六個(gè)燈對(duì)應(yīng)的分別是年月日，時(shí)分秒的設(shè)置，每點(diǎn)到一個(gè)燈則相應(yīng)的時(shí)間會(huì)加 1，設(shè)置完畢后，點(diǎn)到第七個(gè) LED 燈，退出時(shí)間設(shè)置模式，時(shí)間啟動(dòng)。七個(gè)彩色的 LED 燈是代表七個(gè)音符，沒(méi)有彈奏時(shí)，它是循環(huán)點(diǎn)亮的，當(dāng)光敏電阻點(diǎn)到哪個(gè)燈時(shí)，它所對(duì)應(yīng)的音符就會(huì)通過(guò)串口把信號(hào)傳出去，上位機(jī)接收到后，就會(huì)發(fā)出它所對(duì)應(yīng)的音符聲音。利用 VB 里的 COM 控件，對(duì)其設(shè)置和編程，下位機(jī)加了串口電路，用兩者的通信，利用電腦里的聲卡來(lái)發(fā)出聲音，音頻方面則是上位機(jī)用了 player 控件，對(duì)其設(shè)置，用相應(yīng)的MID 格式音符文件，通信成功后，接收到命令便會(huì)自動(dòng)播放音頻文件，此設(shè)計(jì)特點(diǎn)，讓音樂(lè)盒的聲音更好聽(tīng)，更悅耳，更方便。 設(shè)備造型本設(shè)計(jì)采用 ATMEL 公司的高性能低功耗 AvR 單片機(jī) MEGA16L 作為控制系統(tǒng)的核心。按照?qǐng)D所確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇合適的功能部件，以完成完整的系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)需要選擇實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷單元、非接觸式彈奏單元、串口通信單元和顯示單元、小型上位機(jī)單元五部分。器件編號(hào) 器件名稱 型號(hào) 基本參數(shù)1 單片機(jī) Mega16L 8 位單片機(jī)，32 個(gè) 8 位通用工作寄存器，JTAG 接口，32 個(gè)可編程的I/O 口，工作電壓 2 電平轉(zhuǎn)換 MAX232 低功耗，低電壓供電 RS232 系統(tǒng)3 串口 RS232C 標(biāo) 準(zhǔn) 串 口 ， 是 目 前 最 常 用 的 一 種 串行 通 訊 接 口 ， 9 芯 D 型 插 座 。4 彩燈 LED 燈 七個(gè)各色的 LED 燈5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563 內(nèi)含 I2C 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時(shí)鐘/日歷芯片，內(nèi)部時(shí)鐘電路、內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測(cè)電路 以及兩線制 I2C 總線通訊方式6 顯示單元 1602 液晶 1602 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和RS、 R/W、EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。表 設(shè)備選型表第 4章 硬件總體說(shuō)明 硬件設(shè)計(jì)總體說(shuō)明本設(shè)計(jì)是基于 Atmega16 單片機(jī)作為主控芯片，附加各功能模塊系統(tǒng)硬件包括以下幾個(gè)部分：1） 單片機(jī)及外圍電路 2） 串口電平轉(zhuǎn)換的硬件結(jié)構(gòu)3） 時(shí)鐘系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)4） 液晶顯示的硬件結(jié)構(gòu)5） 非接觸式按鍵模塊6） 電源模塊圖 總設(shè)計(jì)原理圖在本系統(tǒng)中，具體端口分配參考如下圖：圖 Mega16 端口功能分配圖 硬件各模塊主要元器件說(shuō)明 CPU及外圍電路在其外圍電路里，附加了晶振模塊，晶振我所選用的是 ，用來(lái)和串口進(jìn)行通信，目的在于更準(zhǔn)確。本設(shè)計(jì)所使用的芯片是 ATmel 公司所出的 mega16, ATmega16 是基于增強(qiáng)的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。該芯片特性：? 高性能、低功耗的 8 位 AVR174。 微處理器? 先進(jìn)的 RISC 結(jié)構(gòu)– 131 條指令 – 大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期– 32 個(gè) 8 位通用工作寄存器– 全靜態(tài)工作– 工作于 16 MHz 時(shí)性能高達(dá) 16 MIPS– 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器? 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器– 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 擦寫(xiě)壽命: 10,000 次– 具有獨(dú)立鎖定位的可選 Boot 代碼區(qū) 通過(guò)片上 Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 真正的同時(shí)讀寫(xiě)操作– 512 字節(jié)的 EEPROM 擦寫(xiě)壽命: 100,000 次– 1K 字節(jié)的片內(nèi) SRAM– 可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密? JTAG 接口( 與 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)兼容)– 符合 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能– 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能– 通過(guò) JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程? 外設(shè)特點(diǎn)– 兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的 8 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器– 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的 16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器– 具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器 RTC– 四通道 PWM– 8 路 10 位 ADC 8 個(gè)單端通道TQFP 封裝的 7 個(gè)差分通道2 個(gè)具有可編程增益（1x, 10x, 或 200x）的差分通道– 面向字節(jié)的兩線接口– 兩個(gè)可編程的串行 USART– 可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的 SPI 串行接口– 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器– 片內(nèi)模擬比較器? 特殊的處理器特點(diǎn)– 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)– 片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的 RC 振蕩器– 片內(nèi)/ 片外中斷源– 6 種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、 Standby 模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式? I/O 和封裝– 32 個(gè)可編程的 I/O 口– 40 引腳 PDIP 封裝, 44 引腳 TQFP 封裝, 與 44 引腳 MLF 封裝? 工作電壓:– ATmega16L： – ATmega16： ? 速度等級(jí)– 0 8 MHz ATmega16L– 0 16 MHz ATmega16? ATmega16L 在 1 MHz, 3V, 25176。C 時(shí)的功耗– 正常模式: mA– 空閑模式: mA– 掉電模式: 1 μA圖 Mega16 管腳圖Mega16 管腳：端口 A(PA7..PA0) 端口 A 為 8 位雙向 I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。端口 B(PB7..PB0) 端口 B 為 8 位雙向 I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。端口