基于单片机多模式带音乐跑马灯设计(附完整程序代码).doc
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单片机课程设计（论文）任务书
信息工程学院 学 院 计算机科学与技术 专 业 计算机2009-1 班
一、课程设计（论文）题目 基于单片机多模式的带音乐跑马灯设计
二、课程设计（论文）工作自2012年6月11日起至2012年6月24日止。
三、课程设计（论文）地点:
四、课程设计（论文）内容要求：
1．本课程设计的目的
（1）利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，培养学生分析、解决问题的能力，锻炼学生理论联系实际、综合应用的能力。
（2）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理；
（3）培养学生基本掌握电路设计的基本思路和方法；
（4）使学生掌握接收系统调试；
（5）培养学生分析、解决问题的能力；
（6）提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求
1）基本要求：
1、有八个发光二极管做跑马灯，其中跑马灯有8种模式。
2、有专门的键盘用以切换跑马灯的模式，并且对于任何一种跑马灯模式都可以对亮灯速度进行控制。
3、每一种跑马灯模式用LED数码管进行显示。
4、当跑马灯处于一种模式时，伴随的音乐响起，音乐至少有3首，并可以对其进行切换。
2）创新要求：
在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善电路性能；对系统进行仿真分析。
3）课程设计论文编写要求
（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文
（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等
（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成
4）答辩与评分标准：
（1）完成原理分析：
20分；
（2）完成设计过程：
30分；
（3）完成调试：
30分；
（4）回答问题：
20分。
5）参考文献：
（1）张毅刚彭喜元彭宇.《单片机原理及应用》[M].北京：
高等教育出版社
（2）谭浩强.《C程序设计教程》[M].北京：
清华大学出版社
（3）
6）课程设计进度安排
内容天数 地点
构思及收集资料2 图书馆
组装与调试5 实验室
撰写论文3 图书馆、实验室
学生签名：
2012年6月24日
课程设计（论文）评审意见
（1）完成原理分析（20分）：
优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；
（2）设计分析 （30分）：
优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；
（3）完成调试 （30分）：
优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；
（4）回答问题 （20分）：
优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；
（5）格式规范性及考勤是否降等级：
是（ ）、否（ ）
评阅人：
职称：
副教授
2012年6月27
26
目录
一、设计概述 5
1.1设计目的：
5
1.3设计作用：
5
1.4设计要求：
5
二、设计的具体实现 6
2.1系统概述 6
2.2各模块分析 7
2.2.1主控芯片STC90C51 7
2.2.2STC90C51性能简介 7
2.2.3LED显示部分 7
2.2.4模式显示部分 8
2.2.5单片机部分 9
三、硬件电路设计及描述 9
3.1LED 9
3.2数码管 9
3.3复位电路及晶振电路 10
3.4蜂鸣器及按键 10
四、程序设计思想及流程 11
4.1程序设计思路 11
4.2音乐部分设计 13
五、电路的安装与调试 14
六、总结 16
七、参考文献 17
附录 18
实物图 18
程序清单 18
摘要
跑马灯，顾名思义，就是“会像马儿一样跑动”的小灯，故取名“跑马灯”。
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。
本设计使用STC90C51芯片，利用P0的8个端口连接8个发光二极管，通过P0.0到P0.7的值控制“跑马灯”的亮灭,以达到显示效果。
设计的中断程序要对多个按键动作进行响应，灯光变换的花样有8种，用按键k1切换。
按下k1键，程序将按八种模式循环切换，每按一次K1键，切换一次跑马灯模式，同时切换音乐。
关键词跑马灯；单片机；LED发光二极管
一、设计概述
1.1设计目的：
利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，培养学生分析、解决问题的能力，锻炼学生理论联系实际、综合应用的能力。
通过实践动手制作硬件和软件，综合应用本学期所学的单片机知识，达到加深学习该专业知识的目的。
1.2设计内容：
基于单片机的多模式带音乐跑马灯设计.
1.3设计作用：
通过发光二极管的动态闪亮，显示非常炫目的效果，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,同时加上音乐的效果，可以制作出各种各样的炫目多彩的霓虹灯，为夜晚带来不一样的光彩。
1.4设计要求：
1、有8个发光二极管做跑马灯，其中跑马灯有8种灯亮模式。
2、有专门的键盘用以切换跑马灯的模式，并且对于任何一种跑马灯模式都可以对亮灯速度进行控制。
3、每一种跑马灯模式用LED数码管进行显示。
4、当跑马灯处于一种模式时，伴随的音乐响起，音乐至少有3首，并可以对其进行切换.
二、设计的具体实现
2.1系统概述
本设计的要求是设计一个有多种功能的走马灯，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8个光二极管接在P0，通过程序控制这个端口的电平高低，将8个光二极管的正极接电源，负极接P0口，即发P0口的相应端口为高电平时，发光二极管的两端都为高电平，所以发光二极管不亮，当发光二极管的相应端口为低电平时就能被点亮。
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，延时时间小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。
半个周期的时间是多长呢？
众所周知，周期为频率的倒数，可以通过音符的频率计算出半周期。
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。
系统框图如图一：
蜂鸣器
LED显示阵列
MCU（STC90C51）
12M
晶振
复位
电路
8段共阴数码管
键盘
图一系统框图
2.2各模块分析
2.2.1主控芯片STC90C51
STC90C516RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超性能、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地。
且兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的STC90C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
2.2.2STC90C51性能简介
STC90C51具有如下特点：
40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，STC90C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
STC90C51芯片引脚图如图二：
图二STC90C51芯片引脚图
2.2.3LED显示部分
显示部分用8个发光二极管接在P0，这里需要注意的是P0口出I/O口输入输出的时候需要加上拉电阻，通过程序控制P0的8个端口按照一定的方式依次为低电平以点亮相应端口的LED。
此时通过按按键K1来切换跑马灯的模式，同时切换音乐。
按按键K2来控制跑马灯的速度。
LED阵列如图三：
图三LED显示阵列
2.2.4模式显示部分
模式即跑马的方式，共8种。
相应方式由数码管显示出来，每当模式按钮按下时，相应的模式加一，数码管显示相应模式。
本次实验数码管采用的是共阴极八段数码管，只对其abcdefg段编程。
共阴数码管结构如图四：
a各段代码b实物外观
图四共阳数码管结构
2.2.5单片机部分
该部分主要涉及功能的实现方式，即程序编写。
程序要实现的功能包括读键盘，通过对读入键盘的值控制LED点亮方式和数码管显示。
键盘有两个按键K1、K2，K1控制LED点亮模式，K2键控制跑马灯速度。
不论K1被按下多少次，LED八种点亮模式是循环的，K2键控制速度分别有上限和下限的，每当按下K2键，跑马灯的速度相应的减慢一个级别，当达到下限时，再次按K2键，跑马灯的速度变成最快的，和K1键类是，速度也是用了一个循环。
三、硬件电路设计及描述
3.1LED
本设计使用STC90C51芯片，利用P0的8个端口连接8个发光二极管，通过P0.0到P0.7的值控制“跑马灯”的亮灭,以达到显示效果，这里需要注意的是P0口内部没有上拉电阻，是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，作普通I/O输入输出，需要外接上拉电阻。
连接图如图五所示。
图五硬件电路LED二极管连接图
3.2数码管
本次实验采用的数码管是一位八段数码管，所以不需要位选，在硬件设计中我将数码管各个引脚接在芯片的P2口，同时加上上拉电阻，连接图如图六所示
图六数码管硬件电路连接图
3.3复位电路及晶振电路
对单片机来说，最小
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