音乐流水灯论文.docx
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音乐流水灯论文
湄洲湾职业技术学院
音乐流水灯论文
系别:
自动化工程系
年级:
10级专业:
电气自动化
姓名:
小静学号:
1001020255
导师姓名:
蔡明雄职称:
讲师
2013年05月29日
目录
1.前言1
2.系统设计参数要求2
3.系统设计3
3.1系统设计总体框图3
3.2各模块原理说明3
3.2.1单片机主控电路3
3.2.2时钟电路4
3.2.3复位电路4
3.2.4主控机电路模块5
3.2.5显示声光模块5
3.2.6按键模块6
3.3系统总原理图说明7
3.4系统印刷电路板的制作图7
3.5系统操作说明7
3.6系统操作注意事项7
参考文献8
致谢语9
附录10
附录一:
系统原理总图10
附录二:
元件清单11
附录三:
源程序12
1.前言
21世纪,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
单片机应用的重要意义还在于它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。
单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
随着科学技术的进步和社会的发展,人类所接触的信息也在不断增加并且日益复杂。
面对浩如烟海的信息,人们已经能够利用计算机等工具高效准确地对之进行处理,但要想将处理完的信息及时,清晰地传递给别人,还必须通过寻求更加卓越的显示技术来实现。
单片机技术与液晶显示技术的结合,使信息传输交流向着智能可视化方向迅速发展。
随着人类社会的发展,人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。
小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆,提高人们的精神文化享受。
传统音乐盒多是机械型的,体积笨重,发音单调,不能实现批量生产。
本文设计的音乐盒是以单片机为核心元件的电子式音乐盒,体积小,重量轻,能演奏和旋音乐,功能多,外观效果多彩,使用方便,并具有一定的商业价值。
2.系统设计参数要求
具体设计参数要求如下:
(1)设计一个单片机的音乐盒,利用按键切换演奏出不同的乐曲。
扬声器发出乐曲,与之相对应的LED亮起。
(2)电路的工作模式:
演奏歌曲,数码管显示当前的歌曲。
(3)使用六个按键控制,第一个按键是实现流水灯5种模式的运行与切换;第二按键是复位作用;第三和第四个按键是实歌曲的切换和数码管显示的切换;第五个按键式开始键;第六个是停止按键。
(4)歌曲切换,共有三首歌的模式可供切换选择。
3.系统设计
3.1系统设计总体框图
图3-1系统设计总体框图
本设计是以STC89C51芯片的电路为基础,外部加上放音设备,以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路,通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。
用户可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。
对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。
该软、硬件系统具有很好的通用性,很高的实际使用价值,为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。
3.2各模块原理说明
3.2.1单片机主控电路
最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件,能使单片机始终处于正常的运行状态。
电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件,可以将最小系统作为应用系统的核心部分,通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等,使单片机完成较复杂的功能。
89C51是片内有ROM/EPROM的单片机,因此,这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。
用89C51单片机构成最小应用系统时,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可,结构如图3-2所示,由于集成度的限制,最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
图3-2单片机最小系统原理框图
3.2.2时钟电路
89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生:
一是内部时钟方式,二是外部时钟方式。
内部时钟方式如图3-3所示。
在89S51单片机内部有一振荡电路,只要在单片机的XTAL1(19)和XTAL2(18)引脚外接石英晶体(简称晶振),就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。
图中两个电容的作用是稳定频率和快速起振,电容值在5~30pF,典型值为30pF。
晶振CYS的振荡频率范围在1.2~12MHz间选择,典型值为12MHz和6MHz。
图3-389c51内部时钟电路
3.2.3复位电路
当在89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时,单片机内部就执行复位操作(若该引脚持续保持高电平,单片机就处于循环复位状态)。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充放电来实现的。
只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。
除了上电复位外,有时还需要按键手动复位。
本设计就是用的按键手动复位。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中电平复位是通过RST(9)端与电源Vcc接通而实现的。
按键手动复位电路见图3-4。
时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。
图3-489C51复位电路
3.2.4主控机模块
作为此次设计的核心硬件,主控机的作用几乎囊括了除音乐播放外的其他所有功能。
功能一:
控制显示模块
功能二:
控制按键模块
功能三:
控制炫彩模块
功能四:
向下位机传
图3-5主控机模块
3.2.5显示声光模块
显示模块主要包括数码管,单片机,LED等其他元件。
该模块的主要功能:
(1)播放开机动画
(2)显示点歌的曲目
(3)显示LED流水灯的5种模式
(4)播放动听的歌曲
图3-6显示声光模块
3.2.6按键模块
(1)按键是输入信号的主要工具。
(2)该模块主要由六个独立按键组成:
按键1:
流水灯5种模式切换,按键2:
复位,按键3与按键4:
歌曲与数码管显示同时切换,按键5:
开始,按键6:
停止。
如图3-7所示。
图3-7按键模块
3.3系统总原理图说明
本设计是以STC89C51芯片的电路为基础,外部加上放音设备,以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路,通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。
用户可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。
对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。
该软、硬件系统具有很好的通用性,很高的实际使用价值,为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。
与传统的机械式音乐盒相比更小巧,音质更优美且能演奏和弦音乐。
通过切换歌曲切换流水灯模式按键使本设计,达到流水灯花样的变换与歌曲巧妙搭配,电子式音乐盒动力来源是电池,制作工艺简单,可进行批量生产,所以价格便宜。
基于单片机制作的电子式音乐盒,控制功能强大,可根据需要选歌,使用方便。
根据存储容量的大小,可以尽可能多的存储歌曲。
另外,可以设计彩灯外观效果,使音乐盒的功能更加丰富。
(原理图见附录一)
3.4系统印刷电路板的制作图
系统印刷电路板(见图附录二)
3.5系统操作说明
用STC89C51为主控芯片设计控制电路。
(1)按下电源按钮,电路通电,同时8个LED蓝灯与数码管亮起,约一秒后熄灭。
(2)按下开始键,数码管显示数字1,LED蓝灯按逆时针方向旋转,同时播放音乐。
(3)第三跟第四个按键是歌曲与数码管歌曲曲目显示切换,通过这两个键可以选择下一首歌曲或者上一首歌曲。
(4)按下第一个按键,可以实现流水灯的5种流水灯模式的切换,切换你所喜欢的模式均可。
(5)第二个按键使复位键,有需要复位的按此键即可。
(6)第六个按键是停止键,需要停止当前所有动作,按此键即可。
3.6系统操作注意事项
1.检查一下电路是否有短路,开路的现象,每次使用都需检查。
2.接电源的时候,要注意正负极,请勿正负极反接。
3.在使用操作的过程中,应注意桌面不能有金属铁屑防止线路板之间发生短路。
4.在调试过程中发现有元件烧毁,应切立即切段主电源,认真检查电路,找出问题,才可再次通电。
参考文献
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北京航空航天大学出版社,2006.11.
[2]陈小忠,黄宁.单片机接口技术实用子程序[M],北京:
北京人民邮电出版社,2005.
[3]罗亚非.凌阳16位单片机应用基础[M],北京:
北京航空航天大学出版社,2003.
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北京航空航天大学出版社,2001.7.
[6]雷思孝.单片机系统设计及工程应用[M].西安电子科技大学出版社,2007.
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[8]谭浩强.C语言程序设计(第二版)[M].北京:
清华大学出版社,1991.
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高等教育出版社,2005.
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高等教育出版社,2005.
[12]贾立新,王涌.电子系统设计与实践[M],北京:
清华大学出版社,2007.
[13]候伯亨.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M],西安:
西安电子科技大学出版社,1999.
[14]赵曙光,郭万有,杨颂华.可编程逻辑器件原理开发与应用[M],西安:
西安电子科技大学,2000.
[15]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.
致谢语
伴随着毕业论文的完成,大学生活也即将结束。
在这最后短短的几个月时间里,留下了难以忘怀的回忆。
在此我要特别地感谢我的父母是他们辛勤的汗水换回我这大学三年的成长,同时也向帮助我的老师表示最诚挚的谢意,还有给我提供帮助的同小组的同学。
在论文的设计过程中,我查阅了许多有关音乐流水灯设计方面的文献资料,使我对音乐流水灯的设计和使用有了更深的认识。
从论文选题到完成论文,我遇到了很多的问题比如说重点不明确,思绪混乱但是经过蔡明雄老师的讲解使自己的思绪和重点明确突出,对此蔡明雄老师为我付出了大量的时间和心血,
我们导师的指导思想始终不去盲目地追求我们高分,关键是要学到真东西,这使我受益匪浅。
在设计的过程中,蔡明雄老师在软件和硬件上都积极的指导,每次遇到自己想不通的问题时,他总孜孜不倦地指导我如何正确地解决。
蔡明雄老师牺牲休息时间给予我的认真辅导,以及他负责的态度,让我很受鼓舞!
无论是做事还是做人,蔡明雄老师都给了我许多积极的影响与教益!
论文的完成,不仅是我大学三年知识积累的体现,而且也是我们所有老师悉心教导的结果,感谢他们让我掌握了一定的专业知识,专业技能和一些为人处世的道理,再次感谢蔡明雄老师的指导!
同时,我也要感谢给予我帮助的同学,在不懂的环节为我努力探讨。
在此,我不仅要感谢蔡明雄老师,还有教育我三年的每个任课老师,辅导员,由于人数较多,就不一一列举,由衷感谢各位老师,希望再这三年通过老师们的教导,把我所学到的知识与技能,能使我毕业后,为国家为社会,做出自己应有的贡献,同时祝福老师,同学们在以后的学习工作生活中,能一帆风顺,事事顺心。
附录
附录一:
系统原理总图
附录二:
元件清单
序号
元器件名称
型号
数量
1
STC89C51单片机
89C51
2个
2
8Ω0.25w小喇叭
—
1个
3
一位数码管
共阳
1个
4
电源插口
—
1个
5
自锁开关
—
1个
6
11.0592m晶振
—
2个
7
电阻
10k
4个
8
电容
30pf
4个
9
电容
10uf
4个
10
脚座
40
2个
11
按键
—
6个
12
电阻
1k
1个
13
电阻
10Ω
1个
14
瓷片电容
473
1个
15
电容
104
1个
16
电解电容
100uf
1个
17
lm386
—
1个
18
脚座
8
1个
19
瓷片电容
30pf
2个
20
电容
103
1个
21
LED蓝灯
—
8个
附录三:
源程序
#include
#include
sbitstart=P3^6;
sbitup=P3^4;
sbitdown=P3^3;
sbitstop=P3^7;
sbithuandeng=P2^4;
sbitsignal_1=P2^6;//1e.2d.3c.4b.5a.69.78.87.96.a5.b4.c3.d2.e1
sbitsignal_2=P2^7;
sbitsignal_3=P2^5;//10001000
unsignedcharcodekaiji_hua[]={0xfe,0xffd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};//开机画面
unsignedcharcodetab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//显示数组
unsignedcharhuanqu,hd,m,n,c;
unsignedcharcodeLED0[]={0x00,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,
0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
unsignedcharcodeLED1[]={0x00,0x55,0xaa,0x55,0xaa,0x55,0xaa,0x55,0xaa,
0x55,0xaa,0x55,0xaa,0x55,0xaa,0x55,0xaa};
unsignedcharcodeLED2[]={0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff,
0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00};
unsignedcharcodeLED3[]={0x00,0x10,0x28,0x44,0x82,0x01,0x04,0x0a,0x11,
0xa0,0x40,0x1f,0xf1,0x00,0xc7,0x7c,0x00};
unsignedcharcodeLED4[]={0x00,0x11,0x88,0x44,0x22,0x11,0x88,0x44,0x22,
0x11,0x88,0x44,0x22,0x11,0x88,0x44,0x22};
voiddelay(unsignedintq)//系统延时
{
unsignedinti,j;
for(i=q;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
voidinit()
{
TMOD=0x01;
TH0=0x4b;
TL0=0xff;
EA=1;
ET0=1;
TR0=0;
}
voidjob()//工作显示
{
if(c==1)
{
P1=tab[huanqu];
delay(5);
}
else
{
P1=0xff;
}
}
voidkaiji()//开机画面
{
unsignedchara;
for(a=0;a<7;a++)
{
P1=kaiji_hua[a];
delay(100);
}
P1=0x00;
delay(400);
}
voidanjian()//按键
{
if(start==0)//启动
{
delay(5);
if(start==0)
{
signal_3=1;
c=1;
TR0=1;
}
while(!
start)job();
}
if(stop==0)
{
delay(5);
if(stop==0)
{
signal_3=0;
c=0;
TR0=0;
n=0;
}
while(!
stop)job();
}
if(up==0)
{
delay(5);
if(up==0)
{
huanqu++;
signal_3=0;
signal_1=1;
signal_2=1;
if(huanqu>3)
huanqu=1;
}
while(!
up)job();
}
if(down==0)
{
delay(5);
if(down==0)
{
huanqu--;
signal_3=0;
signal_1=1;
signal_2=1;
if(huanqu==0)
huanqu=3;
}
while(!
down)job();
}
if(huandeng==0)
{
delay(5);
if(huandeng==0)
{
n=0;
hd++;
if(hd==5)
hd=0;
}
while(!
huandeng)job();
}
}
voidchuansong()
{
if(c==0)
{
signal_1=1;
signal_2=1;
signal_3=0;
}
else
{
signal_3=1;
if(huanqu==1)
{
signal_1=0;
signal_2=0;
}
if(huanqu==2)
{
signal_1=0;
signal_2=1;
}
if(huanqu==3)
{
signal_1=1;
signal_2=0;
}
}
}
voidliushui()
{
if(hd==0)
P0=LED0[n];
elseif(hd==1)
P0=LED1[n];
elseif(hd==2)
P0=LED2[n];
elseif(hd==3)
P0=LED3[n];
elseif(hd==4)
P0=LED4[n];
}
voidmain()
{
c=0;
huanqu=1;
kaiji();
init();
while
(1)
{
anjian();
job();
chuansong();
liushui();
}
}
voidT0_time()interrupt1
{
TH0=0x4b;
TL0=0xff;
m++;
if(m==5)
{
m=0;
n++;
if(n==17)
n=0;
}
}
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