单片机课程设计音乐彩灯控制器设计.docx
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单片机课程设计音乐彩灯控制器设计
《音乐彩灯控制器设计》
课程设计说明书
专业班级:
电信四班
姓名:
印筱峰080212145
姓名:
岳信080212162
姓名:
王亮080212138
指导教师:
纪娟娟老师
设计时间:
2014年5月27-6月6号
物理与电气工程学院
2014年6月6日
目录
一绪论
1.1引言1
二方案论证2
2.1设计原理2
2.2引脚说明2
三系统硬件电路设计5
3.1彩灯总体框图5
3.2设计要求5
四系统软件设计6
4.1彩灯总体控制框图6
4.2设计说明6
4.3元器件清单6
4.4音乐彩灯程序流程图7
4.5音乐彩灯系统程序部分7
五调试及性能分析12
六总结13
参考文献13
一绪论
1引言
彩灯是人们日常生活中的一种装饰用品,它美观大方,尤其在节日期间,倍增节日气氛。
它蕴涵着丰富的文化底蕴,被广泛地应用于各种店面的装饰。
变换无穷的彩灯样式,给城市增添活力,吸引着人们的注意力,深受人民的喜爱。
在日常生活中,人们还将彩灯摆放成各种图案,增添美感。
随着电子技术的发展,应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展。
科学技术更加贴近人们的生活,向着满足人们需求的方向发展。
节日彩灯的设计与制作工艺也一步一步的走向成熟。
随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。
LED彩灯由于其丰富的灯光色彩,低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用,用彩灯来装饰已经成为一种时尚。
但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。
这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。
此外从功能效果上看,亮灯模式少而且样式单调,缺乏用户可操作性,影响亮灯效果。
因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机。
现代人类生活中所用的几
乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。
而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。
汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!
单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和,甚至比人类的数量还要多。
课程设计是学一门课后应用本课知识及以前的知识积累而进行的综合性、开放性的训练,是培养学生工程意识和创新能力的重要环节。
进一步巩固和加深“单片机”课程的基本知识,了解单片机设计知识在实际中的应用。
综合运用“单片机”课程和先修课程的理论及生产实际知识去分析和解决电路设计问题,进行单片机电路设计的训练。
学习单片机设计电路的一般方法,了解和掌握单片机电路的设计过程和进行方式,培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力,特别是总体电路设计能力。
通过计算和绘图,学会运用标准、规范和查阅有关技术资料等,培养单片机电路设计的基本技能。
该程序示例了单片机键盘控制p1口流水灯花样的方法;具体表现为:
p3.23.23.43.5四个小本文提出了一种基于AT89S52单片机的彩灯控制方案,实现对LED彩灯的控制。
按键,分别实现了四个控制。
通过这次实验,我们也了解了团队合作的重要性,集体的力量是伟大的,一个人如何融入一个团队是是一个重要问题,讲究合作才能取得最后的成功!
只有通过团队合作才能让团队的力量得到爆发,让每个人都明白团队合作的重要性,只有懂得团队合作才能在最后取得成功!
二方案论证
2.1、设计原理
AT89C52单片机原理引脚图
2.2、引脚说明:
主要性能参数:
1、与Mcs-51产品指令和引脚完全兼容。
2、7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸228字节可重擦写FLASH闪速存储器
3、7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸3.33331000次擦写周期
4、7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸44444445444全静态操作:
0HZ-24MHZ
5、三级加密程序存储器
6、56X8字节内部RAM
7、7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸77777777777777777777777777777777777777777777777777777777732个可编程I/0口线
8、7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸83个16位定时/计数器
9、7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999998个中断源7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸可编程串行UART通道7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸低功耗空闲和掉电模式
功能特性:
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸AT89C52提供以下标准功能:
8字节FLASH闪速存储器,256字竹内部RAM,32个I/O口线,3个16位定时/计数器,一个6向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89c52可降至OHz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电上作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器.串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位.7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
功能引脚说明:
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
Vcc:
电源电压7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
GND:
地7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸P1口:
PI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IIL7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
与AT89C51不同之处是,Pl.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(Pl.0/T2)和输入(P1.1/T2EX)。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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(llt)。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
FLASH编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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)。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位.可禁止ALE操作。
该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活,此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
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).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。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器中的指令。
7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。
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XTAL1:
振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端.7Jw838电子-技术资料-电子元件查询-电路图-应用网站-基础知识-原理-维修-作用-参数-图纸
XTAL1:
振荡器反相放大器的输出端。
三系统硬件电路设计
3.1、彩灯总体控制框图
仿真设计图
3.2、设计要求
1、音乐彩灯控制器设计
内置3首歌曲,当按下“开始”按键时单片机开始输出,彩灯开始闪烁和音乐播放开始同步播放;当按下“停止”按钮时音乐播放停止,彩灯停止闪烁,当再次按下“开始”按钮时彩灯开始闪烁和音乐播放开始同步播放,播放音乐的同时数码显示歌曲编号
四软件设计
4.1彩灯总体控制框图
4.2设计说明
用实验系统中的LED来代替彩灯,用定时器T1,工作方式1,通过AT89C52的P1.0驱动LED亮500ms,灭500ms闪烁。
利用定时器0实现音阶的振荡频率,定时器1实现音值的基本节拍控制,两者均工作于定时方式1状态。
对于一般乐曲来讲,一拍的时间约占0.5秒左右,且以1/4拍作为基本节拍,通过程序输入基本节拍的倍数,而实现音值的节拍时间控制。
4.3元器件清单
器件名称
型号大小
数量
单片机
STC89C52
1
LED数码管
1
发光二极管
红
4
黄
4
绿
4
蜂鸣器1
开关
独立式
4
4.4音乐彩灯程序流程图:
开始
选择计时方式,显示数字0
数码管显示1,取TAB1,计数器清0
判断P3.0是否按下
是
否
数码管显示2,取TAB2,计数器清0
判断P3.1是否按下
是
重新扫描
数码管显示3,取TAB3,计数器清0
判断P3.2是否按下
是
是否取到00H
是否
P2.0取反,蜂鸣器播放
结束
4.5音乐彩灯系统程序部分:
ORG0000H
LJMPSTART
ORG000BH;中断入口
LJMPINTT
ORG0100H
START:
MOVTMOD,#01H;设定定时器工作方式1
MOVTH0,#0D8H
MOVTL0,#0F0H;定时器赋初值
MOVIE,#82H;中断系统初始化
MOVP1,0FFH;唱完后灭灯
SETBP2.0;唱完后关闭蜂鸣器
MOVP0,#0C0H
LL1:
JBP3.0,LL2
Y0:
MOVP0,#0F9H
MOVDPTR,#TAB1;表头地址送DPTR
LJMPLL4
LL2:
JBP3.1,LL3
Y1:
MOVP0,#0A4H
MOVDPTR,#TAB2
LJMPLL4
LL3:
JBP3.2,LL1
Y2:
MOVP0,#0B0H
MOVDPTR,#TAB3
LL4:
MOV20H,#00H;中断计数器清0
MOVB,#00H;表序号清0
S1:
CLRA
MOVCA,@A+DPTR;查表取代码
JBP3.3,STOP
CLRA
STOP:
JZSTART;是00H,则结束
CJNEA,#0FFH,S5
LJMPS3
S5:
MOVR6,A
INCDPTR
MOVA,B
MOVCA,@A+DPTR;取节拍代码送R7
MOVR7,A
SETBTR0;启动计数
S2:
CPLP2.0
MOVA,R6
MOVR3,A
MOVP1,A;LED显示
LCALLDELAY
MOVA,R7
CJNEA,20H,S2;中断计数器(20H)=R7否?
;不等,则继续循环
MOV20H,#00H;等于,则取下一代码
INCDPTR
LJMPS1
S3:
CLRTR0;休止100毫秒
MOVR2,#0DH
S4:
MOVR3,#0FFH
LCALLDELAY
DJNZR2,S4
INCDPTR
LJMPS1
INTT:
INC20H;中断服务程序,中断计数器加1
MOVTH0,#0D8H
MOVTL0,#0F0H;12M晶振,形成10毫秒中
RETI
DELAY:
NOP
DEL3:
MOVR4,#05H
DEL4:
NOP
DJNZR4,DEL4
NOP
DJNZR3,DEL3
RET
TAB1:
DB04H,04H,0C2H,14H,12H,12H,12H
DB32H,31H,31H,12H,11H,31H,52H,51H,31H,24H
DB00H
TAB2:
DB39H,20H,26H,10H,2BH,10H,2BH,20h
DB2BH,40H,40H,10H,40H,10H,20H,10H
DB20H,10H,2BH,10H,26H,30H,30H,80H,00H
TAB3:
DB20H,20H,20H,40H,26H,20H,2BH,20H
DB30H,20H,30H,20H,1CH,20H,20H,20H
DB20H,80H,1CH,20H,1CH,20H,1CH,20H,00H
END
五调试及性能分析
经过对程序多次的修改和调试,程序的设计基本无错误且符合课程设计的基本要求,程序中存放了3种歌曲,且在按键1时,数码管显示1,按键2时显示2,按3时显示3,暂定时显示0,所以程序能够正常运行,
六总结
通过为期10天的单片机课程设计使我对单片机的工作原理有了更深刻的认识,以及对单片机中的复位电路及晶振电路的运用有了更深刻的理解。
在设计程序之前,务必要对所用单片机的内部结构有一个系统的了解,知道该单片机片内有哪些资源。
设计程序采用什么编程语言并不是非常重要,关键要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图。
在设计程序时,不能妄想一次就将整个程序设计好,设计的程序要经过反复修改,结合硬件不断的调试。
这样才能让设计出一个合格的程序。
在写程序的时候,要养成注释程序的好习惯,一个程序的完美与否不仅仅是实现功能,而应该让人一看就能明白你的思想,这样也为程序的移植,资料的保存和交流提供了方便。
在设计程序过程中遇到问题是很正常的,但我们应该将每次遇到的问题记录下来,并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题。
通过这次实验我知道了理论和时间之间还是有差距的,必须在不断的印证和摸索下才可以完善好实验,并且使我深刻理解到单片机的价值:
单片机的灵活性及其功能的强大性。
调试过程中,我们出现了各种各样的问题,但是在我们组长及其组员的不懈努力下,我们完成了此次实验。
这是我们明白了合作的重要性
通过这次单片机的课程设计,使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决全面系统问题的锻炼的机会。
使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程,以及在常用编程设计思路技巧(特别是汇编语言)的掌握方面都能向前迈了一大步,为日后的学习和工作打下了扎实而有牢固的基础。
参考文献
[1]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:
北京航空航天大学出版社,1997.
[2]胡建.单片机原理及接口技术.北京:
机械工业出版社,2004.
[3]丁元杰.单片机原理及应用.北京:
机械工业出版社,2001.
[4]张迎春.单片机中级教程.北京:
北京航空航天出版社,2004.
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