单片机音乐倒数定时器的设计

1.基于单片机音乐倒数定时器的设计报告2.【摘要】计时器在单片机模块中是比较常见的模块，计时器是一种用数字电路技术实现的计时装置，与机械师中相比具有更高的准确性与直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。本设计采用AT89C51单片机对定时器的设计来实现一个简单的多功能的音乐倒计时报警器，通过三个按键可设定任意时间的倒计时报警器来满足用户的简单要求，如烧开水，煮面等简单问题。3.【关键词】定时计数器；音乐代码；1602液晶显示4............................................................目录5.引言..........................................16.一、设计要求..................................27.二、设计目的..................................28.三、设计的具体实现.............................28.1.1．系统概述.....................................28.1.1.......................................................................................1.1总体方案论证...................................28.1.2.......................................................................................1.2单片机选择方案.................................38.2.2．单元电路设计.................................48.2.1.......................................................................................2.1控制电路.......................................58.2.2.......................................................................................2.2控制程序.......................................88.3.3．软件程设计和调试.............................78.3.1.......................................................................................3.1延时时间的计算.................................78.3.2.......................................................................................3.2工作方式设计...................................8陕西理工学院课程设计第1页共15页8.3.3.......................................................................................3.3有定时器产生各种频率的声音.....................88.3.4.......................................................................................3.4程序说明.......................................89.四、结论和展望................................1410.......................................................................................五、心得和体会...................................1411.......................................................................................六、参考文献.....................................1512.引言12.1.随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外围电路构成的各种自动控制、自动报警、自动显示电路遍及各种电子产品和设备。数字系统和数字设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新月异。12.2.计时器在单片机模块中是比较常见的模块，计时器是一种用数字电路技术实现的计时装置，与机械师中相比具有更高的准确性与直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用，本次设计的任意时间倒计时器，是基于单片机的基础，日常生活中相关的设备是很多的，诸如定时报警、报时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动闭路灯等都是以计时器为基础的。12.3.通过对基于单片机控制的倒数计时器的设计过程中，让自己对单片机有进一步的了解，激发兴趣，做到主动探索和学习。陕西理工学院课程设计第2页共15页13.设计要求13.1.利用单片机结合LCD显示器设计一个倒数计时器，可以放在家中使用，例如煮方便面、煮开水或小睡片刻等，做一小段时间计时。当倒数计时为0时，则发出一段音乐，通知倒数终了，该做重要的事情了。13.2.具体要求：13.3.①文字型LCD（16*2）显示目前倒数的时间；显示格式为“COUNTDOWN时时：分分：秒秒”；具有3个按键操作来设置现在想要倒数的时间；一旦按键后则开始倒数计时，当计时为零则发出一阵音乐声响，②程序开始执行，显示器显示“0009”，按下操作键S1~S3动作如下：操作键S1，可调整倒数时间时分秒;操作键S2，设置倒数计时时间为上升,显示“增加”；操作键S3，设置倒数计时时间为下降,显示“减少”；③RESET按下后显示如下：13.3.1.COUNTDOWN13.3.2.00:00:09倒数时间14.操作键S2：增加倒数计时,操作键S3，减少倒数计时,操作键S1按第四下设置完成。④一旦按键后则开始倒数计时，当计时为0时则发出一段音乐。陕西理工学院课程设计第3页共15页15.设计目的15.1.通过该设计能提高学生分析解决问题的能力。15.2.了解模拟电路及数字电路的相关知识。15.3.学习单片机定时器时间计时处理、按键扫描、LCD显示及音乐旋律演奏的设计方法。16.设计的具体实现16.1.1.系统概述16.2.总体方案论证16.3.要实现音乐倒数定时器可以用两种方案实现。17.方案一：利用PROG-110可编程控制器17.1.PROG-110可编程器，是一种用《数字简码》控制的产品，它的特点是：自带一套用于输入数码的按键和显示程序的数码管，只要我们现场输入一列2位数码，编制的程序即能完成，即编，即用。每一种《数字简码》控制器，它都自带一套系统软件，每一套系统软件都有一套相对应的指令表，配套的指令表表明，只要输入什么样的数，程序将去做什么事，输入一列数，它就会按次序去完成你要求它做的所有的事。17.2.但是首先PROG-110模块总共只有6个I/O端口，这就必须扩展模块端口，用两部以上模块串联，但花钱要多；其次是程序过长，PROG-110模块的E2PROM存储器24C01只可输入128步程序；第三是受PROG-110模块跳转指令步数的限制。18.方案二：利用单片机、LCD显示器和压电喇叭18.1.单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。而LCD显示器具有体积小、重量轻、工作电压低、功耗极低、显示内容丰富、稳定可靠、成本低、控制驱动方便、接口简单易用、模块化结构紧凑等特点。18.2.综上所述，按照设计要求我选择第二种方案，即利用单片机和LCD显示器来实现定时倒数，通过压电喇叭来发出音乐。陕西理工学院课程设计第4页共15页18.3.单片机选择方案18.4.采用8051单片机18.5.8051单片机内部包含一个8位CPU、一个片内振荡器及时钟电路、ROM程序存储器、RAM数据存储器、两个16位定时器/计数器、可分别寻址64KB的程序存储器空间和64KB的数据存储器空间、32条可编程的I/O口线(4个8位并行I/O端口)、一个可编程全双工串行口、具有5个中断源和2个优先级的中断结构。可以有效实现本次设计中要求的各项功能。18.6.具体的设计流程可见图1：19.图1设计流程图主程序开始初始化变量及LCD接口初始化定时器LCD闪动表示程序开始执行LCD扫描显示器更新倒数时间数据，检查闹铃时间是否到了是否按K1,K2,K3键S1:调整倒数时间S2:倒数计时时间加S3:倒数计时时间减YN陕西理工学院课程设计第5页共15页19.1.1.单元电路设计19.1.2.2.1控制电路19.2.倒数计数器的控制电路可以见附图，其中主要分为以下几部分19.2.1.1.单片机805119.3.8051基本资料如下：20.21.图28051引脚图21.1.8051主要使用引脚功能说明如下：22.8051的引脚40接+5V电源，引脚20接电源地线。23.传统8051工作时钟的最高为12MHz。24.EA引脚低电平动作用来存取外部程序ROM控制。25.EA接地，由外部程序ROM来执行程序。26.EA接高电平，由内部ROM来执行程序。27.开机时必须加入芯片重置信号。（RESET）28.RESET信号高电平动作，高电平时产生芯片重置。29.RESET信号低电平时，由程序ROM地址0开始执行程序。29.1.在本次设计中采用的8051外接电路如图3所示：29.2.陕西理工学院课程设计第6页共15页29.3.图38051外接电路图29.4.8051系列的单片机的时钟方式分为内部方式和外部方式。内部方式就是在单片机的引脚18、19外接晶振，就够成了自激振荡器在单片机内部产生时钟脉冲信号。外部时钟方式是把外部已经有的时钟信号引入到单片机内部。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间。29.5.用一个12MHz晶振和两个30Pf瓷片电容组成，为单片机提供标准时钟，其中两个瓷片电容可以增加电路的稳定性，可以抗噪声增加稳定性，不容易死机。29.6.在8051中之所以采用高性能的振荡电路，因为：29.6.1.1.1.单片机电子钟的计时脉冲基准是由外部晶振的频率经过12分频后提供，采用内部的定时/计数器来实现计时功能。所以，外接晶振频率精确度直接影响电子钟计时的准确性。29.6.1.1.2.单片机电子钟利用内部定时/计数器溢出产生中断（12M晶振一般为50ms）再乘以相应的倍率来实现秒、分、时的转换。大家都知道从定时/计数器产生中断请求到响应中断需要3-8个机器周期，定时中断子程序中的数据入栈和重装定时/计数器的初值还需要占用数个机器周期，还有从中断入口转到中断子程序也要占用一定的机器周期。29.6.1.2.复位电