数字音乐盒的设计讲解

单片机与接口技术课程设计(论文)数字音乐盒的设计院（系）名称电子与信息工程学院专业班级通信121班学号120405003学生姓名潘凤麟指导教师高影讲师起止时间：2015.7.4—2015.7.13课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：通信工程学号120405003学生姓名潘凤麟专业班级通信121班课程设计（论文）题目数字音乐盒的设计课程设计（论文）任务完成数字音乐盒的硬件和软件设计。设计任务包括：1、系统硬件框图设计说明2、利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少3首乐曲，每首不少于30s）；3、采用LCD显示乐曲名称，可通过按键选择乐曲、暂停、播放。4、在Keil中完成程序的编辑和调试；5、通过Keil和Proteus进行联合仿真。指导教师评语及成绩平时成绩：答辩成绩：论文成绩：总成绩：指导教师签字：年月日注：平时成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。单片机与接口技术课程设计（论文）I摘要单片机是把CPU、存储器和I/O接口集成在一片半导体硅片上的微型计算机。本次课程设计所设计出的数字音乐盒就是基于单片机的一个系统。它的的硬件电路部分采用Proteus软件进行设计，以AT89C51单片机作为主芯片，用其I/O口产生不同频率的方波来驱动蜂鸣器发出不同的音调，再配以LCD显示屏和4*4键盘实现必要的显示和控制。软件部分采用Keil与Proteus进行联合仿真，并用汇编语言来设计程序，把用Keil生成的HEX文件写入到单片机中即可实现设计所要求的功能。通过Proteus与Keil的联合仿真，该数字音乐盒可播放3首不同的歌曲，并可通过LCD显示屏显示歌曲名称或序号；可通过4*4键盘实现对歌曲的选择，暂停，与播放功能，故仿真结果符合设计要求。关键词：数字音乐盒；LCD显示屏；键盘单片机与接口技术课程设计（论文）II目录第1章绪论............................................................................................................11.1AT89C51简介.............................................................................................11.2仿真环境简介............................................................................................21.3本文研究内容.............................................................................................3第2章数字音乐盒硬件电路图的设计与分析....................................................42.1总体设计方案分析....................................................................................42.2数字音乐盒部分电路原理说明................................................................42.2.1蜂鸣器驱动部分电路图与原理说明............................................42.2.2LCD显示部分电路图与原理说明...............................................52.2.3键盘控制部分电路图与原理说明................................................6第3章数字音乐盒的软件设计............................................................................73.1数字音乐盒总体软件程序流程图与分析................................................83.2数字音乐盒各子程序的设计与分析........................................................83.2.1系统初始化子程序设计与分析....................................................93.2.2LCD显示子程序设计与分析.....................................................103.2.3蜂鸣器频率控制子程序设计与分析..........................................113.2.4键盘控制子程序设计与分析......................................................11第4章仿真结果与分析......................................................................................124.1仿真结果..................................................................................................124.2仿真步骤与结果分析..............................................................................13第5章总结..........................................................................................................16参考文献................................................................................................................17附录Ⅰ..................................................................................................................18附录Ⅱ..................................................................................................................19附录Ⅲ..................................................................................................................20单片机与接口技术课程设计（论文）1第1章绪论1.1AT89C51简介所谓单片机，是指把CPU、存储器和I/O接口集成在一片半导体硅片上的微型计算机。单片机的始祖是由Intel公司所开发出的MCS-51系列单片机。在20世纪80年代中期以后，Intel公司以专利转让或技术交换的形式把其开发单片机的内核技术转让给了许多半导体芯片生产厂家，ATMEL公司就是其中之一，它开发出的AT89C51单片机被人们广泛地应用于生活与生产当中。下面分别简要介绍AT89C51的硬件结构及引脚。AT89C51单片机的硬件结构如下图1.1所示，主要由8大部分构成：1个8位的微处理器，完成运算与控制功能；片内128B的数据存储器，可扩展至片外64KB；64KB的程序存储器，其类型是FlashROM,它的读写速度非常快，电擦除次数可达到10000次；4个8位的可编程并行I/O口（P0,P1,P2,P3)，可提供地址总线，数据总线，以及控制总线；1个全双工的串行口；2个16位的定时/计数器（T0，T1)；中断系统：包含5个中断源(外部中断0，定时器T0，外部中断1，定时器1，串行口中断）和2个中断优先级（低级，高级）；21个特殊功能寄存器。图1.1AT89C51硬件结构图单片机与接口技术课程设计（论文）2AT89C51的引脚采用40引脚双列直插式封装（DIP）方式，如下图1.2所示，按照功能可将其分为3类：一是电源及时钟引脚：VCC，VSS，XTAL1，XTAL2，二是控制引脚：PSEN，ALE，EA，RST，三是I/O口引脚：P0，P1，P2，P3，为4个8位I/O口的外部引脚。图1.2AT89C51引脚分布图1.2仿真环境简介本次课程设计采用Proteus与keil进行联合仿真。Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus可以完成从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路的协同仿真，并能够一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus的处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。单片机与接口技术课程设计（论文）3Keil是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言/汇编语言软件开发系统。Keil提供了包括编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，并通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。把在Keil中编译，连接，运行后生成的十六进制HEX文件写入到用Proteus绘制出的硬件电路图的单片机中，启动电路后，即可完成仿真。1.3本文研究内容本文研究的是基于单片机的数字音乐盒设计，经过对资料的查找和分析，我拟出了满足如下技术要求的设计方案。硬件电路部分用Proteus软件来绘制，软件部分采用Keil软件，并基于汇编语言来进行程序设计。在仿真时，通过Proteus与Keil的联合仿真，得到了满足设计要求的结果。单片机与接口技术课程设计（论文）4第2章数字音乐盒硬件电路图的设计与分析2.1总体设计方案分析本次课程设计所设计出的数字音乐盒在硬件电路上主要包括3大部分：蜂鸣器驱动部分，LCD显示部分和键盘控制部分。它的总体方案框图如下图2.1所示。蜂鸣器驱动部分是采用AT89C51单片机的P3.7引脚产生不同频率的方波，从而去控制蜂鸣器发出不同的音调，这样就可以完成对一首歌曲的播放。LCD显示部分采用LM032L作为液晶显示器，并用AT89C51的P0.0~P0.7引脚去控制LCD来完成乐曲名称或序号的显示。键盘控制部分采用4*4键盘，并用AT89C51的P1.0~P1.7引脚进行控制，以完成对歌曲的选择，暂停与播放功能。下面分别对各硬件电路图作以简要的介绍与分析，总电路原理图将在附录Ⅱ中给出。图2.1数字音乐盒总体设计方案框图2.2数字音乐盒部分电路原理说明2.2.1蜂鸣器驱动部分电路