单片机原理及系统课程设计.docx

1、单片机原理及系统课程设计单片机原理及系统课程设计评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）专 业： 自动控制 班 级： 1103班 姓 名： 徐越 学 号： 201108902 指导教师： 李亚宁 兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年 9月 1 日基于单片机的音乐播放器设计摘 要随着我国现代化技术建设的发展，电子产品多种多样，但同类电子产品工作原理基本相同，只不过在硬件电路的是实现上有所不同。例如我们我们平时所用的MP3音乐播放器，就可以用单片机和一些电子元件来实现它的基本功能。我的设计是以89C51单片机作为核心工作元件的音乐播放器，依据单

2、片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个多功能音乐盒。该音乐盒主要由按键电路、复位电路、时钟电路以及蜂鸣器组成。本设计利用KEIL编程软件对音乐盒源程序进行编程并调试，配合PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试，节约了设计时间。它在实现音乐播放功能上简单易行，在制作硬件电路上也不困难。因此，此次课程设计，我除了完成了系统的软件设计和实物电路仿真外，利用空余时间制作出了实物。关键字 音乐播放器，AT89C51单片机，KEIL,PROTEUS。1 引言1.1 设计目的此次制作的音乐播放器，只需将音乐编码导入C语言程序，经过KEIL软件运行生成HEX文件，经BDM下载器导入单片机

3、中即可。可以同时生成多首歌曲的音乐编码，再次我选择了两首歌的音乐编码。学生自己动手就可以制作属于自己的个性化的音乐播放器，通过自己动手将所学的单片机知识应用到实践中。1.2 设计要求 设计一个基于AT89C51的音乐播放器，利用软件编程和相应的硬件电路实现不同歌曲的播放，先利用KEIL软件编程，再用PROTEUS仿真实现，生成可执行的HEX文件，最后焊接实物电路。1.3 设计方法采用AT89C51单片机、蜂鸣器，晶体振荡器，晶体管2N2905，复位开关为主要硬件。 PROTEUS仿真软件设计和C语言编程方法实现播放器的模拟，用AT89C51实现音乐编码的处理，用晶体管2N2905对电路中电流放

4、大，进而驱动蜂鸣器播放音乐。2 设计方案及原理按照系统设计要求，将系统分为主控模块，电源电路复位电路、晶振电路、功率放大电路，蜂鸣器发声电路等模块。系统框图如图1所示。 图1 系统组成框图AT89C51简介 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT

5、89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机外形及引脚排列如图2所示。 图2 AT89C51单片机引脚图3 硬件设计3.1 晶振电路晶振电路，对于单片机系统而言是必须的，因为单片机内部是由各种各样的数字逻辑器件构成，而这些器件又必须按时间顺序完成。所以在管脚的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体和俩个谐振电容，电容采用2个30pf电容，采用12M的石英晶体。这样就可以构成单片机的基本时钟电路，时钟频率为12M。如图2所示 图2晶振电路3.2 复位电路复位电路是对单片机进行初始化操作，使单片机处于一个确定的初始状态。而要AT89S51复位得在RESE

6、T引脚上加5V的高电平信号就可以了。复位电路参数为30U的电解电容和1k的电阻。如图3为单片机的复位电路。图3复位电路3.3 功率放大电路功率放大电路对工作电流进行放大，因为单片机电路本身的电流不足以带动蜂鸣器发生，加一个三极管放大器2N2905可以带动蜂鸣器发生。图4功率放大电路3.4 晶振、复位、功放之间连线电路 图5复位电路、晶振电路与单片机之间的连线图3.4 系统连接图整体硬件连接图如图6所示。图6系统连接图4 软件设计4.1 主程序设计 主程序流程图如图6所示。 图7主程序流程图 5 系统仿真及调试软件调试，先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序，音乐播放程序和定时

7、程序的编译和调试；硬件调试，仔细检查电路有没有漏接或是错接的地方，再接一个电压表检查供给蜂鸣器的电压是否合适，调节电阻的阻值以调节工作电路的阻值。并且外接了一个数字滤波器检测P1.7引脚的电平高低。如果不理想，继续调整程序和硬件电路，直到得到正确结果。仿真图详见第4图6。6 总结通过此次基于单片机的音乐播放器的设计，使我进一步加深了对课堂上知识的理解，对单片机的寻址方式及定时中断的理解更加深刻，熟悉了单片机应用系统设计的各主要环节的设计，了解了三极管2N2905的参数，及使用方法，蜂鸣器的正常工作条件，示波器在PROTEUS中的使用方法，使用外部晶体振荡器如何选取电容，及晶体振频率。但是动手制

8、作实物的过程的，动手焊接能力还是不行，容易把引脚焊接在一起，因此，在以后的学习要加强自己实践能力的锻炼。软件调试，先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序，A/D转换程序和LED显示器程序编译和调试；硬件调试，仔细检查电路有没有漏接或是错接的地方，再接一个电压表检查LED显示器显示的数值是否和电压表的示数一致，如果不理想，继续调整程序，直到得到正确结果。附录1音乐播放器源程序/音乐播放器代码#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar Count;sbit Speak =P17; /蜂鸣器器控

9、制脚 /*以下数组是音符编码*/unsigned char code SONG = /祝你平安0x26,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x26,0x10,0x20,0x10,0x20,0x80,0x26,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x39,0x10,0x30,0x10,0x30,0x80,0x26,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x80,0x2b,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x2b,0x10,0x26,0x10,0x2b,0x80,0x26,0x20,0x30,0x20,0x3

10、0,0x20,0x39,0x10,0x26,0x10,0x26,0x60,0x40,0x10,0x39,0x10,0x26,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x39,0x10,0x26,0x10,0x26,0x80,0x26,0x20,0x2b,0x10,0x2b,0x10,0x2b,0x20,0x30,0x10,0x39,0x10,0x26,0x10,0x2b,0x10,0x2b,0x20,0x2b,0x40,0x40,0x20,0x20,0x10,0x20,0x10,0x2b,0x10,0x26,0x30,0x30,0x80,0x18,0x20,0x18,0x20,0x2

11、6,0x20,0x20,0x20,0x20,0x40,0x26,0x20,0x2b,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20,0x20,0x80,0x1c,0x20,0x1c,0x20,0x1c,0x20,0x30,0x20,0x30,0x60,0x39,0x10,0x30,0x10,0x20,0x20,0x2b,0x10,0x26,0x10,0x2b,0x10,0x26,0x10,0x26,0x10,0x2b,0x10,0x2b,0x80,0x18,0x20,0x18,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x20,0x60,0x2

12、6,0x10,0x2b,0x20,0x30,0x20,0x30,0x20,0x1c,0x20,0x20,0x20,0x20,0x80,0x26,0x20,0x30,0x10,0x30,0x10,0x30,0x20,0x39,0x20,0x26,0x10,0x2b,0x10,0x2b,0x20,0x2b,0x40,0x40,0x10,0x40,0x10,0x20,0x10,0x20,0x10,0x2b,0x10,0x26,0x30,0x30,0x80,0x00, /路边的野华不要采0x30,0x1C,0x10,0x20,0x40,0x1C,0x10,0x18,0x10,0x20,0x10,0x1

13、C,0x10,0x18,0x40,0x1C,0x20,0x20,0x20,0x1C,0x20,0x18,0x20,0x20,0x80,0xFF,0x20,0x30,0x1C,0x10,0x18,0x20,0x15,0x20,0x1C,0x20,0x20,0x20,0x26,0x40,0x20,0x20,0x2B,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x30,0x80,0xFF,0x20,0x20,0x1C,0x10,0x18,0x10,0x20,0x20,0x26,0x20,0x2B,0x20,0x30,0x20,0x2B,0x40,0x20,0x20,0x1C,0x10,0x1

14、8,0x10,0x20,0x20,0x26,0x20,0x2B,0x20,0x30,0x20,0x2B,0x40,0x20,0x30,0x1C,0x10,0x18,0x20,0x15,0x20,0x1C,0x20,0x20,0x20,0x26,0x40,0x20,0x20,0x2B,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x30,0x80,0x20,0x30,0x1C,0x10,0x20,0x10,0x1C,0x10,0x20,0x20,0x26,0x20,0x2B,0x20,0x30,0x20,0x2B,0x40,0x20,0x15,0x1F,0x05,0x20,0x10,0x1

15、C,0x10,0x20,0x20,0x26,0x20,0x2B,0x20,0x30,0x20,0x2B,0x40,0x20,0x30,0x1C,0x10,0x18,0x20,0x15,0x20,0x1C,0x20,0x20,0x20,0x26,0x40,0x20,0x20,0x2B,0x20,0x26,0x20,0x20,0x20,0x30,0x30,0x20,0x30,0x1C,0x10,0x18,0x40,0x1C,0x20,0x20,0x20,0x26,0x40,0x13,0x60,0x18,0x20,0x15,0x40,0x13,0x40,0x18,0x80,0x00,;/* 名称 :

16、 Time0_Init()* 功能 : 定时器的初始化，定时时间可用光碟中软件计算，11.0592MZ晶振，10ms* 输入 : 无* 输出 : 无*/void Time0_Init() TMOD = 0x01; IE = 0x82; TH0 = 0xDC; TL0 = 0x00; /* 名称 : Time0_Int()* 功能 : 定时器中断，中断中实现 Count 加一* 输入 : 无* 输出 : 无*/void Time0_Int() interrupt 1 TH0 = 0xDC; TL0 = 0x00; Count+; /长度加1/* 名称 : Delay_x Ms()* 功能 : 延

17、时子程序，经过软件调试，测得延时程序大概为55us.* 输入 : x * 输出 : 无*/void Delay_x Ms(uint x) uint i,j; for(i=0; ix; i+) for(j=0; j3; j+); /* 名称 : Play_Song()* 功能 : 播放蜂鸣器控制程序* 输入 : i (选择播放哪首歌曲，0为“祝你平安”，1为“路边的野花你不要采”* 输出 : 无*/void Play_Song(uchar i) uchar Temp1,Temp2; uint Addr; Count = 0; /中断计数器清0 Addr = i * 217; while(1) T

18、emp1 = SONGAddr+; if (Temp1 = 0xFF) /休止符 TR0 = 0; Delay_x Ms(100); else if (Temp1 = 0x00) /歌曲结束符 return; else Temp2 = SONGAddr+; TR0 = 1; while(1) Speak = Speak; Delay_xMs(Temp1); if(Temp2 = Count) Count = 0; break; /* 名称 : Main()* 功能 : 主函数* 输入 : 无* 输出 : 无*/void Main() Time0_Init(); /定时器0中断初始化 while

19、(1) Play_Song(0); /Play_Song(0)为祝你平安 Play_Song(1)为路边的野花你不要采 附录2完整仿真图和实物图音乐播放器的仿真图及实物图，分别如图8、图9所示。 图7音乐播放器仿真图 图8音乐播放器实物图 参考文献1 李建忠.单片机原理及应用M，西安电子科技大学出版社，2008.2. 2 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计M，北京：北京航空航天大学出版社，2006.6.3 黄智伟.凌阳单片机课程设计指导M，北京：北京航空航天大学出版社，2006.11.4 李广弟，朱月秀，王秀山.单片机基础M，北京：北京航空航天大学出版社，2001.7.5 康华光. 模拟电子技术基础(第四版)M, 武汉：华中理工大学出版社，1999.