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1、課程設(shè)計說明書 <2018 /2018學(xué)年第二學(xué)期） 課程名稱：單片機課程設(shè)計 題目：可選音樂播放器 專業(yè)班級:電氣項目及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué)號：0900625 指導(dǎo)教師： 設(shè)計周數(shù)：2周 設(shè)計成績： 2018年6月20日 目錄 1. 課程設(shè)計目的與要求 2 2. 總體設(shè)計 2 2.1硬件電路總體方案設(shè)計 2 單片機 2 數(shù)碼管顯示電路 4 蜂鳴器發(fā)聲電路 5 按鈕電路 5 發(fā)光二極管電路 6 時鐘振蕩電路 7 2.1.7 復(fù)位電路 7 2.1.8 總電路圖 8 2.2 軟件總體設(shè)計方案 8 2.2.1 程序流程圖 8 2.

2、2.2 音樂產(chǎn)生原理 10 2.2.3 程序設(shè)計 11 2.3 軟件和硬件調(diào)試 14 2.3.1 硬件調(diào)試 14 2.3.2 軟件調(diào)試 15 3．心得體會 .15 附表一 ..16 音樂播放器 1．課程設(shè)計目的與要求 (1>利用 I/O 口產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出不同的音調(diào)，從而演樂曲 ( 內(nèi) 存 3 首樂曲 > 。 (2>采用七段數(shù)碼管和發(fā)光二極管來顯示當(dāng)前播放的歌曲序號 , 播放樂曲時 , 數(shù)碼管顯示 當(dāng)前歌曲序號同時對應(yīng)二極管點亮。 (3>可通過功能鍵來進行樂曲切換 , 按下鍵時從當(dāng)前歌曲切換到下一首歌曲 , 且可實現(xiàn)歌 曲自動循環(huán)。

3、 2．總體設(shè)計 <1)硬件部分由數(shù)碼管、發(fā)光二極管、蜂鳴器、單片機、按鈕組成，來實現(xiàn)歌曲的播 放和歌曲序號的顯示，按鈕用來實現(xiàn)對下一首歌曲的切換，每按一次按鈕播放器切換到下 一首歌曲。 <2)軟件用來對單片機的各引腳進行控制進而控制數(shù)碼管的顯示數(shù)目，同時在蜂鳴器 的輸出端口產(chǎn)生不同頻率的矩形波進而產(chǎn)生音樂，當(dāng)按鈕按下時程序要完成對歌曲的切 換，對數(shù)碼管和發(fā)光二極管的切換。 2.1硬件電路總體方案設(shè)計 硬件電路由數(shù)碼管分顯示電路、蜂鳴器發(fā)聲電路、按鈕電路、發(fā)光二極管顯示電路、時鐘 振蕩電路、單片機組成。顯示電路用來對當(dāng)前播放歌曲序號進行顯示，蜂鳴器發(fā)生電路用 來進行音樂的產(chǎn)生，按

4、鈕電路用來進行當(dāng)前歌曲到下一首的切換，三個發(fā)光二極管分別對 應(yīng)三首歌曲，播放歌曲時與其對應(yīng)發(fā)光二極管點亮，另外兩個發(fā)光二極管不亮。時鐘振蕩 電路用來為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖，本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式。 單片機 AT89C51按功能劃分有如下功能部件組成： <1 )微處理器CPU :AT89C51單片機中有1個8位的CPU與通用的CPU基本相同，同樣包 含了運算器和控制器兩大部分 ，只是增加了面向控制的處理功能 ，不僅可以處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還 可以進行為變量的處理。 <2)數(shù)據(jù)存儲器 RAM片內(nèi)位128B,片外最多可外擴 64KB.數(shù)據(jù)存儲器來存儲單片機運行 期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)

5、暫存和緩沖、標(biāo)志位等。片內(nèi)的 128B的RAM以 高速RAM的形式集成在單片機內(nèi)，可以加快單片機的運行速度，降低功耗。 3)程序存儲器 (4>4個8位并行 (5>1個串行口 <6)2個16位定時器 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 匚 L 匚 匚 r 匚 P1.6 匚 P1.7 匚 RST匚 (8＞特殊功能功能寄存器一 ■— (TXD) P3.1 匚 (7>中斷系統(tǒng)：具有 制、監(jiān)視。 AT89C51 (INT1) P3.3 匚 站 口 口 工rt -rt_U 厶站 仃口 J (T1) P3.5 匚 亠t.t— .r.r

6、. XTAL1 :接外部晶振的一/ 放大器構(gòu)成了片 XTAL2 :接外部晶振的一/ GND匚 鐘發(fā)生器輸入端。 1 片外 2 39 3 38 4 37 5 36 35 7 34 8 33 13 口下 28 15 26 卜引腳。在單片機 4 AJ 蕩 振 咅 外二 用 個引腳。在片內(nèi)接I 20 21 可擴展只讀存儲器，最多擴至 64KB □ PO.O (AD0) □ P0.1 (AD1) □ P0.2 (AD2) □ P0.3 (AD3) □ P0.4 (AD4) □ P0.5 (AD5) □ P0.6 (AD6) □ P0.7 (

7、AD7) -尸對片內(nèi)各功能部件進行管理、 □ ALE/PRT5G 豈一個具有特殊功能的 □ P2.7 (A15) □ P2.6 (A14) □ RAM區(qū) 「它是一反相放大器輸入端，這個 二i 4刀卩丿2z J女丄也° □ P2.2 (A1D) 1振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時 □ P2.0 (A8) 接外部振蕩信號的輸入。 RST :AT89C51的復(fù)位信號輸入AT腳9,高電位引作圖當(dāng)要對芯片又時'只要將此引腳電 位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間， AT89C51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項 工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。 P

8、0 口 （P0.0~P0.7>是一個8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地 址總線 <低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向 I / 0 口 用。P0 口每一個引腳可以推動 8個LSTTL負(fù)載。 P2 口（P2.0~P2.7> 口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口（準(zhǔn)雙向并行I/O 口〉，當(dāng)訪 問外部程序存儲器時，它是高 8位地址。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向 I /0 口用。每一個引腳可以推動 4個LSTL負(fù)載。 P1 口 （P1.0~P1.7> 口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口（準(zhǔn)雙向并行I/O 口〉，其輸 出可以推動4個L

9、STTL負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P3 口 （P3.0~P3.7> 口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口（準(zhǔn)雙向并行I/O 口〉，它還 提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨機存儲器內(nèi)容的讀 取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 2.1.2 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管選用七段顯示數(shù)碼管 LED,接單片機的 P0端口，用單片機的 P0端口來控制七段 數(shù)碼管（用控制七段碼 a,b,c,d,e,f> ，通過對 P0端口賦不同的值來改變 P0端 口輸出的電平進而來改變數(shù)碼管顯示的數(shù)值。因為 P0端口為三態(tài)門，作為輸出端口時須外 ■frd .K-LSJ]- IC 0

10、 4 2 7 ft# 35 77 36 迢 34 33 二 "7 PC.O'ADO PC.l ADI Pfl.2 AD2 PO.3AD3 PO.5/AD5 P0C.AD6 PC.7 AD7 Pl JO Pl.l Pl.2 S0C51BH BQAi 接上拉電阻。數(shù)碼管顯示電路如圖 2-2 所示 蜂鳴器發(fā)聲電路 蜂鳴器發(fā)聲電路由蜂鳴器、三極管

11、口來對電流進行放大，三極管與 P1. 0端口共同 完成對蜂鳴器的驅(qū)動。蜂鳴器發(fā)生電路圖如圖 2-3所示 按鈕電路 圖2-3蜂鳴器電路 按鈕電路由按鈕、上拉電阻組成。按鈕接 P3. 2端口，未按下按鈕時 P3. 2端口為高電 平，當(dāng)按鈕按下時在 P3. 2端口產(chǎn)生一個低電平輸入單片機，來產(chǎn)生切換到下一曲的信 號，進而通過軟件來完成歌曲的切換。按鈕電路如圖 2-4所示 RES2 VCC L： R3 RES2 VCC T J2 U1 19 ih 14 15 RST XTAL1 EAATP RXDP3.0 INT0P3,2 LNTT'P3.3

12、 T0/P3.4 T1.151 斗 發(fā)光二極管電路 圖2-4按鈕電路 發(fā)光二極管電路由限流電阻和發(fā)光二極管組成，三個二極管分別接 P2. 7、P2. 6和P2. 5 三個端口。三個發(fā)光二極管分別對應(yīng)三首歌曲，當(dāng)有歌曲播放時與其對應(yīng)的發(fā)光二極管點 亮，另外兩個發(fā)光二極管不亮。通過改變 P2 口的輸出來使二極管狀態(tài)改變，二極管采用低 電平驅(qū)動，防止復(fù)位時二極管全亮。發(fā)光二極管點路如圖 2-5所示 衛(wèi)AL2 亜P3J WRP3.6 TXDP3.1 .ALE7R0G P27/A15 P2.6A14 P25/A13 P2.3/AU P2.2A10

13、LED LED R12 r 1—1 R VCC R13 T I I~ R R14 R LED P2.1 A9 P2.0A8 圖2-5發(fā)光二極管電路 時鐘振蕩電路 時鐘振蕩電路由晶振 <12MHZ和電容組成，接單片機的 XTAL1和XTAL2引腳。時鐘振蕩電 路用來為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖，為內(nèi)部時鐘方式。時鐘振蕩電路圖如圖 2-6 所示 C2 33pf 33pf U1 CC r_ 復(fù)位電路 LI !□! JZ RST PSEN O- XTAL1 XTAL2 EAATP RDP3.7 匚:- TJVTS.'TJl A

14、 Tip tji x 圖2-6晶振電路 29 H T7 17 復(fù)位電路由電解電容、電阻和按鈕組成。 復(fù)位分為上電復(fù)位和手動復(fù)位，上電復(fù)位在單片 兩種復(fù)位方 機一上電時對單片及進行復(fù)位，手動復(fù)位通過外部按鈕來對單片機進行復(fù)位。 式的結(jié)果一樣。復(fù)位電路的電路圖如圖 2-7所示 總電路圖 由上述的數(shù)碼管分顯示電路、蜂鳴器發(fā)聲電路^7癬位電路發(fā)光二極管顯示電路、時鐘振

15、蕩電路和單片機組成總電路圖?？傠娐穲D配合軟件程序可實現(xiàn)音樂播放器的功 能，總電路圖和 PCB版圖如附一、附二所示。 2.2軟件總體設(shè)計方案 2.2.1 程序流程圖 ■■ 開始 (1>要 周期的時間 重復(fù)計I 產(chǎn)生不 同頻 率的方法。 時956 沖值 記數(shù)脈 31H /Fr N 曰 —? 3IH :記數(shù)值 ,就可得到中音D0(523HZ＞。 es yes (2＞利用 元歌 唱第 音樂產(chǎn)生原理 疋否 使其 判斷 卜 /1=956在每記數(shù) 判斷有無按1鍵 判斷下^ 判斷某一曰時器的周初始化(忻音頻 ＞,然后將此周期除以 2,即為半 ,

16、利用定時器計時這個半 周期時 間再對曰 判斷31H的 8051的內(nèi)部定 次時將 N=Fi/2 虬每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的 I/O反相,然后 口反站就可在 腳上得到此頻率的脈沖 no DE下，改變記 總數(shù)值THO及TLO以 3HZ,其周期 23=1912循環(huán)第三首歌曲要令計數(shù)器定 循環(huán)第一首歌曲 按鍵次數(shù)計數(shù) 賦初值yeSQH 「H :內(nèi)部計時一次為—1微秒|.故其頻率為 1MHZ 31H力口一并顯示，唱第二首歌 :要產(chǎn)生的頻率一 J 丿 Fr (3＞起記數(shù)值的求法如下: 載入節(jié)拍 載入音符 T= 6553

17、6 — N= 65536 — Fi / 2/ Fr 例如：設(shè) K= 65536, F = 記數(shù)值 00000= 判斷3 Z求低音D0＜523HZ，高音的 D0<1046HZ 的 是否為 樂是否結(jié)束 T= 65536— N= 65536 — Fi 5536 —1000000/ 2 / Fr = 65536 — 500000 / Fr (4> 比如一節(jié)拍時間為 0.4秒,則1/4節(jié)拍時間為 0.1 秒，只要根據(jù)延遲時間就可 用延時 DELAY以此類推 程序的次數(shù)即可實現(xiàn)不 yes 節(jié)拍的產(chǎn)生通過延時程序匚來實現(xiàn)! 1個DELA丫則一節(jié)拍為 ORG 0

18、JMP S ORG 0 JMP T 判斷有無按鍵 求得按下1/4拍的DELAY時間，其它節(jié)拍時間第二首整曲倍」通過設(shè)定調(diào) 程序設(shè)計31H加一并顯示，唱第三首歌 000H START:MOV TMOD,#0 MOV IE,#82H JB P3.2,$ CALL DELAY1 JNB P3.2,$ TART 00BH M ? 判斷31H是 ；初始化T0

19、 MOV 31H,#00 START0:MOV 30H,#SONG LCALL XIANSHI *************************************************** PD: JB P3.2,NEXT LCALL DELAY1 JNB P3.2,DEN0 NEXT: MOV A,30H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV R2,A JZ END0 ANL A,#0FH MOV R5,A MOV A,R2 SWAP A ANL A,#0FH JNZ SING CLR TR

20、0 JMP D1 *************************************************** SING: DEC A MOV 22H,A RL A MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV TH0,A MOV 21H,A MOV A,22H RL A INC A MOVC A,@A+DPTR MOV TL0,A MOV 20H,A SETB TR0 *********************************************** D1: CALL DELAY INC 30H JMP

21、DP ************************************************* ； 取簡譜碼指針 < 第一首） 取節(jié)拍和音頻值 載入取到的音符碼，開始播放 簡譜碼指針加一 查詢程序 END0: CLR TR0 MOV A,31H XRL A,#00H JNZ END1 MOV 30H,#SONG JB

22、 P3.2,NEXT CALL DELAY1 JNB P3.2,$ INC 31H LCALL XIANSHI MOV 30H,#SONG1 JMP DP END1: CLR TR0 MOV A,31H XRL A,#01H JNZ END2 MOV 30H,#SONG1 JB P3.2,NEXT CALL DELAY1 JNB P3.2,$ INC 31H LCALL XIANSHI MOV 30H,#SONG2 JMP DP END2: CLR TR0 MOV A,31H XRL A,02H JNZ END3 MOV 30H,#SONG2 J

23、B P3.2,NEXT CALL DELAY1 JNB P3.2,$ END3: MOV 31H,#00H JMP START0 定時器中斷程序 ************************************************************ TIM0: PUSH ACC PUSH PSW SETB RS0 CLR RS1 MOV TL0,20H MOV TH0,21H CPL P1.0 POP PSW POP ACC RETI 延時程序 ************************************************

24、***** DELAY: MOV R7,#02 D2: MOV R4,#125 D3: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY **************************************************** DELAY1: MOV R4,#20 D4: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D4 RET ***************************************************** XIANSHI: MOV DP

25、TR,#OUT_TAB MOV A,31H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV DPTR,#LED_TAB MOV A,31H MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A RET ****************************************************** ORG 0300H OUT_TAB: DB 06H,5BH,4FH LED_TAB: DB 7FH,0BFH,0DFH TABLE: DW 64260,64400,64524,64580 DW 64684,64777,64820,64898 DW 6

26、4968,65030,65058,65110 DW 65157,65178,65217 SONG: 。第一首歌 生日快樂 。1 DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C4H,0B4H,04H 。2 DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H DB 0B4H,0A4H,94H DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H 按鍵去抖延時程序 數(shù)碼管和二極管顯示程序 程序調(diào)用表

27、 DB 0C4H,0B4H,04H DB 00H SONG1: 。第二首歌 兩只老虎 。1 DB 44H,54H,64H,44H DB 44H,54H,64H,44H DB 64H,74H,88H DB 64H,74H,88H 。2 DB 82H,92H,82H,72H,64H,44H DB 82H,92H,82H,72H,64H,44H DB 44H,84H,48H DB 44H,14H,48H DB 00H

28、 SONG2: 。第三首歌 不倒翁 。1 DB 84H,94H,88H DB 64H,54H,68H DB 84H,64H,54H,44H DB 62H,82H,42H,62H,58H 。2 DB 84H,94H,88H DB 64H,54H,68H DB 84H,64H,54H,44H DB 52H,42H,52H,62H,48H DB 00H 2.3 軟件和硬件調(diào)試 2.3.1 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用 DVCC實驗與開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器 < 萬用表、示波器 等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與

29、動態(tài)調(diào)試兩步進行。 靜態(tài)調(diào)試：是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。 第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線 與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有插座或是器件的電源端是否符合要求的值 第四步：聯(lián)機檢查。因為只有用單片機開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 動態(tài)調(diào)試：是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故 障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時

30、，與該元件 無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各 塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相 互聯(lián)系進行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。由近及遠是將信號流經(jīng)的各器件按照距離單 片機的邏輯距離進行由近及遠的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)元件的方 法，逐層調(diào)試下去，就會定位故障元件了。 232軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是通過對程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤 并加以排除糾正的過程。 上電后，數(shù)碼管顯示 8，正常。第一次按下按鍵，播放第一首歌曲，數(shù)碼管顯示 1,對 應(yīng)發(fā)光二極管點亮，歌曲

31、播放完畢后可自動循環(huán)播放。第二次按下按鍵，播放第二首歌 曲，數(shù)碼管顯示 2，對應(yīng)發(fā)光二極管點亮，歌曲播放完畢后可自動循環(huán)播放。第三次按下 按鍵，播放第三首歌曲，數(shù)碼管顯示 3，對應(yīng)發(fā)光二極管點亮，歌曲播放完畢后可自動循 環(huán)播放。第四次按下按鍵，重復(fù)以上過程。與要求相同，調(diào)試成功。 3.0心得體會 通過兩周的單片機課程設(shè)計我從其中學(xué)到了很多東西。在這兩周里我進一步鞏固了這學(xué)期 所學(xué)的單片機課程，加深了對單片機的理解。在課程設(shè)計過程中我學(xué)會了如何系統(tǒng)的設(shè)計 一個完整的程序，如何來設(shè)計硬件電路。在編程的過程我遇到了許多的問題，通過查閱資 料來解決這些問題，在這個過程中我不但進一步加深了自己對所

32、學(xué)知識的理解而且學(xué)會了 如何查找資料解決問題。同時我也明白要想得成功就一定要有恒心和毅力。 通過這次課程設(shè)計，我體會到了成功的喜悅，聽著自己設(shè)計的程序下載到單片機中播 放出音樂，非常高興。這次的課程設(shè)計在一定程度上改變了我單片機這門課程的態(tài)度，并學(xué) 會了將理論運用到實踐中去。我明白了一個人要想做好一件事，就必須具備自信心，耐 心，還要有毅力，要膽大心細，要勇于嘗試，要手腦并用，最后才能交出一份令人滿意的 答卷。 附表 名稱 數(shù)量 型號 備注 單片機 1 AT89C52  晶振 1 6MHZ 電容 3 22uf<1 個）20pf（2 個> 蜂鳴器 1 數(shù)碼管 1 LG5611AH 發(fā)光二極管 3 電阻 21 1k（9 個 >200<1 個） 470<11 個） 按鈕 2 三極管 1 S9012 PNP型三極管