多模式带音乐跑马灯单片机课程设计说明Word格式文档下载.docx
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5、撰写设计说明书（包括参考资料目录，字数不少于5000字）
时间安排：
（两周）
序号
内容
所用时间（天）
1
查阅资料，学习相关芯片知识
2
系统及扩展电路硬件设计
3
初始化程序和应用程序设计
4
相关硬件电路和程序调试
5
课程设计答辩
合计
12
指导教师签名：
2013年12月27日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
1、系统功能及需求分析及设计意义3
1.1功能要求分析3
1.2设计意义3
2、总体方案设计4
3、系统硬件部分分析及设计5
3.1硬件总体设计5
3.2硬件各部分设计说明5
3.2.1主控芯片AT89C525
3.2.2跑马灯设计11
3.2.3模式显示设计11
3.2.4音乐播放设计12
3.2.5按键控制设计12
4、系统软件部分设计14
4.1软件总体设计思路14
4.2主程序说明14
4.3子程序说明17
4.4各个程序调用和被调用关系19
4.5编写程序时发现的问题19
5、总结与体会21
6、参考文献22
附录程序编写23
附录评分表39
1、功能需求分析及设计意义
1.1功能要求分析
多模式带音乐跑马灯系统要求采用MCS51作为主控芯片，驱动16个发光二极管做5种模式跑马灯灯亮方式，并带有音乐；
并且可实现速度控制，显示当前模式号，可手动或自动切换模式。
本设计的要求是设计一个有多种功能的跑马灯，有多种不同的显示方式，速度控制功能，这里的速度控制还有显示方式都是由单片机内部的程序控制，在这里我将16个光二极管接在P1和P2引脚上，通过程序控制这两个个端口的电平高低，将16个光二极管的负极接地，正极接P1和P2口，即发P1和P2口的相应端口为低电平时，发光二极管的两端都为低电平，所以发光二极管不亮，当发光二极管的相应端口为高电平时就能被点亮。
再通过程序循环的让各个端口以不同的方式点亮来达到走马的效果，并且当中要有一定的延时，延时时间大于人眼视觉暂留时间，否则人眼看上去每个灯都是亮的也就没有跑马效果。
单片机演奏一个音符，是通过引脚，周期性的输出一个特定频率的方波。
这就需要单片机，在半个周期内输出低电平、另外半个周期输出高电平，周而复始。
演奏时，要根据音符频率的不同，把对应的、半个周期的定时时间初始值，送入定时器，再由定时器按时输出高低电平。
1.2设计意义
跑马灯的应用十分广泛，主要以它的制作简便、价格低廉、信息醒目而得到人们的亲睐。
例如：
跑马灯在单片机系统中一般是用来指示和显示单片机的运行状态，一般情况下，单片机的跑马灯由多个LED发光二极管组成。
在单片机运行时，可以在不同状态下让跑马灯显示不同的组合，作为单片机系统正常的指示。
当单片机系统出现故障时，可以利用跑马灯显示当前的故障码，对故障做出诊断。
此外，跑马灯在单片机的调试过程中也非常有用，可以在不同时候将需要的寄存器或关键变量的值显示在跑马灯上，提供需要的调试信息，实际应用中也常通过“跑马灯”来监视是否死机。
证券业中常用“跑马灯”来显示不断变化的股票行情。
也可应用于各种建筑物，大楼，酒吧，KTV，夜总会等娱乐场所，拖尾灯，以及各种休闲娱乐场所用的动态灯光显示。
2、总体方案设计
本设计选择AT89C52作为主控芯片，16个发光二极管作为LED显示阵列，实现跑马灯的点亮功能；
7SEG-COM-AN-BLUE作为LED数码显示器，显示当前模式号；
SPEAKER作为音乐播放器，播放当前选择的音乐；
并设置了4个按键，利用中断来实现模式切换，音乐切换，加速，减速等功能。
系统方框图如下：
图2-1系统方框图
3、系统硬件部分分析及设计
3.1硬件总体设计
16个LED发光二极管的低电平------GROUND；
16个LED发光二极管的高电平------P1和P2；
LED数码管的共阴极------P3.0；
LED数码管的阳极-------P0.0~P0.6;
四个按键的低电平------GROUND；
自动按键高电平-------P3.2;
手动按键高电平-------P3.3;
减速按键高电平-------P3.4;
加速按键高电平-------P3.5；
SPEAKER高电平--------POWER；
SPEAKER低电平--------P3.7。
硬件总体设计图：
图3-1硬件总体设计图
3.2硬件各部分设计说明
3.2.1主控芯片AT89C52
a）AT89C52功能特性如下：
1、兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构
2、8kB可反复擦写（大于1000次）FlashROM；
3、32个双向I/O口；
4、256x8bit内部RAM；
5、3个16位可编程定时/计数器中断；
6、时钟频率0-24MHz；
7、2个串行中断，可编程UART串行通道；
8、2个外部中断源，共8个中断源；
9、2个读写中断口线，3级加密位；
10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；
11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。
b）AT89C52性能简介：
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2
个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的
Flash存储器可有效地降低开发成本。
c）AT89C52引脚图及引脚说明：
图3-2-1AT89C52引脚图
·
XTAL1：
振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端．这个反相放大器构成了片内振荡器
XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端，与上述片内振荡器的反相放大器的输出端相接，作为单片机内部时钟电路的输入。
连接电路如图3-2-2。
图3-2-2振荡电路
RST：
复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
电容既可以起到按键去除抖动的作用，还有一个更重要的作用就是上电复位，因为考虑到芯片刚刚上电时由于供电不稳定而做出错误的计算，所以增加一个上电复位以达到延时启动CPU的目的，使芯片能够正常工作。
虽然现在很多芯片自带了上电延时功能，但是我们一般还是会增加额外的上电复位电路，提高可靠性。
经计算复位时间约为6ms，远大于机器复位所需时间2us，充电电压约为2V。
图3-2-3复位电路
ALE/PROG:
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节．一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是：
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
PSEN：
程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。
在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP：
外部访问允许。
欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH）,EA端必须保持低电平（接地）。
本设计只需将该引脚接上POWER即可，表示先访问内部程序。
需注怠的是：
如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
P0：
P0口是一组8位漏极开路型双向1/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时．每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在FLASH由编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1口：
P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。
作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流IIL
与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。
·
P2口：
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电路。
对端口P2写“l"
，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIT）。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器、如执行MOVX@RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。
FLASH编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。
本设计考虑到P1和P2自带内部上拉电阻，因此不设计外部上拉电阻。
P3口：
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）.P3口除了作为一般的I/0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：
端口引脚
第二功能
P3.0
RXD（串行输入口〕
P3.1
TXD（串行输出口〕
P3.2
INTO（外中断0〕
P3.3
INTO（外中断l）
P3.4
TO（定时／计数器0）
P3.5
Tl（定时／计数器l）
P3.6
WR（外部数据存储器写选通）
P3.7
RD（外部数据存储器读选通）
表3-1P3口第二功能
本设计用到P3.2和P3.3的第二功能。
3.2.2跑马灯设计
图3-2-4跑马灯设计电路
16个二极管按照一定顺序接在P1和P2各引脚上，达到一种美观的跑马灯效果。
当引脚输出高电平时，对应的二极管点亮。
由于二极管额定电压为2.2V，额定电流为10mA，因此串联一个470Ω的电阻，防止二极管被烧坏。
3.2.3模式显示设计
图3-2-5模式显示电路
选用7SEG-COM-AN-BLUE作为LED数码显示器，可以显示当前跑马灯的模式号，从P0输出段选信号，经过排阻降压，传递给LED数码管，高电平点亮对应LED中的发光二极管，即为共阴极LE
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