帶有電子時鐘的音樂盒系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 15:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，進入設(shè)定菜單后，LED 的六個燈對應(yīng)的分別是年月日，時分秒的設(shè)置，每點到一個燈則相應(yīng)的時間會加 1，設(shè)置完畢后，點到第七個 LED 燈，退出時間設(shè)置模式，時間啟動。七個彩色的 LED 燈是代表七個音符，沒有彈奏時，它是循環(huán)點亮的，當(dāng)光敏電阻點到哪個燈時，它所對應(yīng)的音符就會通過串口把信號傳出去，上位機接收到后，就會發(fā)出它所對應(yīng)的音符聲音。利用 VB 里的 COM 控件，對其設(shè)置和編程，下位機加了串口電路，用兩者的通信，利用電腦里的聲卡來發(fā)出聲音，音頻方面則是上位機用了 player 控件，對其設(shè)置，用相應(yīng)的MID 格式音符文件，通信成功后，接收到命令便會自動播放音頻文件，此設(shè)計特點，讓音樂盒的聲音更好聽，更悅耳，更方便。 設(shè)備造型本設(shè)計采用 ATMEL 公司的高性能低功耗 AvR 單片機 MEGA16L 作為控制系統(tǒng)的核心。按照圖所確定的系統(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。控制系統(tǒng)需要選擇實時時鐘日歷單元、非接觸式彈奏單元、串口通信單元和顯示單元、小型上位機單元五部分。器件編號 器件名稱 型號 基本參數(shù)1 單片機 Mega16L 8 位單片機，32 個 8 位通用工作寄存器，JTAG 接口，32 個可編程的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 準 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 七個各色的 LED 燈5 實時時鐘芯片PCF8563 內(nèi)含 I2C 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片，內(nèi)部時鐘電路、內(nèi)部振蕩電路、內(nèi)部低電壓檢測電路 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 個字符，有 8位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和RS、 R/W、EN 三個控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。表 設(shè)備選型表第 4章 硬件總體說明 硬件設(shè)計總體說明本設(shè)計是基于 Atmega16 單片機作為主控芯片，附加各功能模塊系統(tǒng)硬件包括以下幾個部分：1） 單片機及外圍電路 2） 串口電平轉(zhuǎn)換的硬件結(jié)構(gòu)3） 時鐘系統(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 ，用來和串口進行通信，目的在于更準確。本設(shè)計所使用的芯片是 ATmel 公司所出的 mega16, ATmega16 是基于增強的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達 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? 先進的 RISC 結(jié)構(gòu)– 131 條指令 – 大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期– 32 個 8 位通用工作寄存器– 全靜態(tài)工作– 工作于 16 MHz 時性能高達 16 MIPS– 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器? 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器– 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 擦寫壽命: 10,000 次– 具有獨立鎖定位的可選 Boot 代碼區(qū) 通過片上 Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 真正的同時讀寫操作– 512 字節(jié)的 EEPROM 擦寫壽命: 100,000 次– 1K 字節(jié)的片內(nèi) SRAM– 可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密? JTAG 接口( 與 IEEE 標準兼容)– 符合 JTAG 標準的邊界掃描功能– 支持擴展的片內(nèi)調(diào)試功能– 通過 JTAG 接口實現(xiàn)對 Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程? 外設(shè)特點– 兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的 8 位定時器/ 計數(shù)器– 一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的 16 位定時器/ 計數(shù)器– 具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器 RTC– 四通道 PWM– 8 路 10 位 ADC 8 個單端通道TQFP 封裝的 7 個差分通道2 個具有可編程增益（1x, 10x, 或 200x）的差分通道– 面向字節(jié)的兩線接口– 兩個可編程的串行 USART– 可工作于主機/ 從機模式的 SPI 串行接口– 具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器– 片內(nèi)模擬比較器? 特殊的處理器特點– 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測– 片內(nèi)經(jīng)過標定的 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 模式以及擴展的 Standby 模式? I/O 和封裝– 32 個可編程的 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– 0 8 MHz ATmega16L– 0 16 MHz ATmega16? ATmega16L 在 1 MHz, 3V, 25176。C 時的功耗– 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稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，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稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。端口 C(PC7..PC0) 端口 C 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稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。如果 JTAG 接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引腳PC5（TDI）、PC3（TMS）與 PC2（TCK）的上拉電阻被激活。端口 D(PD7..PD0) 端口 D 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稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)
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