基于单片机的音乐流水灯设计.doc
《基于单片机的音乐流水灯设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的音乐流水灯设计.doc(40页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、摘 要随着科技和经济的快速发展,人们对生活质量和生活环境的要求不断的提高,多彩多样的彩灯成了现今装饰和美化的时尚和潮流。千姿万态的流水灯能给人一种视觉冲击。拟采用单片机AT89C51去实现这种千变万化的流水灯。单片机技术是一种传统和典型的技术,具有智能化、体积小、集成度高和价格低廉等许多独特的优点。而且单片机明显优越于其他电子电路,其硬件电路和软件方面都不是特别复杂。本设计将所学的单片机的理论和动手实践结合起来,主要利用AT89C51单片机设计并制作一个音乐流水灯。首先设计一个稳定的直流电源电路,然后设计一个复位电路,为单片机的正常工作提供条件,然后再设计时钟电路和声音驱动电路,可以使单片机能
2、够更好的控制与编译音乐部分,另外还设计一个通信电路以方便单片机和PC机的连接与通信,最后还需要设计按键电路用来控制音乐流水灯。为了使蜂鸣器能够正常的发生还需设计一个音频电路。硬件电路设计后要将各模块连接起来进行仿真和调试。软件设计部分则需要将各电路模块进行编译,并设计音乐频率程序、流水灯程序和按键程序,同时将其进行仿真调试和组合调试。以实现在播放音乐时LED灯有千变万化的效果,以满足对视觉上的享受。关键词:单片机; 音乐; 流水灯; 仿真;II东华理工大学长江学院毕业设计 ABSTRACTABSTRACTWith the science and technology and the econo
3、my the rapid development, people pairs quality of life and living environment the requirements of continuously improve, colorful and diverse of the lantern became a nowadays decorative and beautifys fashion and trend. Zi million-state of flowing water lamp can give a person one kinds visual impact.
4、Intends to adopt AT89C51 microcontroller to go achieve such kaleidoscopic of flowing water lights. MCU technology is a kind of tradition and typical technical, with intelligent, the volume is small, high integration and price inexpensive and so on many unique advantages. Moreover single-chip obvious
5、ly superior to other electronic circuit, its hardware circuits and software aspects of are not particularly complicated.The single-chip design will combine theory and practice, the main use AT89C51 single-chip design of a musical water lights. First, design a stable DC power supply circuit, and then
6、 design a reset circuit for the microcontroller to provide normal working conditions, and then design a clock circuit and sound driver circuit, will enable MCU to better control and compile music part, in addition to design a to facilitate communication circuit chip and PC connectivity and communica
7、tion, and finally also need to design the circuit to control the music keys light water. In order to make the buzzer to normal design an audio circuit needs to happen. After the hardware circuit design to connect the modules for simulation and debugging. Software design will need to be compiled each
8、 circuit module, and the design frequency of the music program, water lights and key procedures, and its combination of simulation debugging and debugging. When playing music in order to achieve a kaleidoscopic effect LED lights to meet the visual enjoyment.Key words:MCU; Music; Light water; Simulat
9、ion东华理工大学长江学院毕业设计 目录目 录摘 要IABSTRACTII目 录11. 绪 论11.1 单片机的概念11.2 单片的历史、发展和应用42. 总体设计62.1 设计要求62.2 设计方案选择62.3 整体设计思路63. 系统硬件设计与部分电路说明83.1 硬件设计框图83.2 部分电路说明83.2.1 电源及启动电路83.2.2 复位电路93.2.3 时钟电路103.2.4 通信电路103.2.5 键盘电路113.2.6 流水灯电路113.2.7 音频电路123.3 电路原理图及说明124. 系统软件电路设计与分析134.1 音乐程序设计134.1.1 音乐程序流程图144.2
10、流水灯设计164.2.1 流水灯程序流程图164.2.2 流水灯程序164.3 音乐流水灯程序164.3.1 音乐流水灯程序流程图164.3.2 音乐流水灯程序175. 系统调试与仿真195.1 硬件调试195.2 软件调试195.3 软件仿真19总 结22致 谢23参考文献24附录一25附录二26附录三31附录四32东华理工大学长江学院毕业设计 绪论1. 绪 论1.1 单片机的概念单片机是在一块芯片上超大规模集成技术集中了中央处理单元(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、特殊功能寄存器(SFR)和各种输入/输出(I/O)接口(定时/计数器、中断系统接口、并行和串行I/O接口
11、以及A/D转换接口等)的微型计算机,又称微控制器。目前最强大的单片机系统可以将声音和图像等复杂的输入输出系统集成在一块芯片上,所以单片机亦被称为微控制器和嵌入式控制器。AT89C51单片机是由美国Atmel公司生产的具有低电压和低功耗、高性能、多功能的通用型8位单片机,其具有庞大而丰富的内部资源:1个8位中央处理机CPU、12MHz的片内时钟电路、128+21B的片内数据存储器、4KB的片内程序只读存储器、4KB闪存、4个8位并行I/O接口、1个串行I/O接口、2个16位定时/计数器、5个中断源、具有4.255.50V的电压工作范围和024MHz的工作频率,另外使用AT89C51单片机时无需外
12、扩存储器。AT89C51芯片的引脚功能如图1-1所示:VCC:电源电压GND:接地端RST:即RESET,复位输入端。单片机振荡器工作时,若RST引脚上出现高电平并保持2个时钟周期,则实现复位操作,所有的I/O引脚都将复位为“1”,单片机恢复为初始状态。XTAL1:即反向震荡放大器的输入和内部时钟工作电路的输入。图1-1 8051芯片的引脚图 XTAL2:即反向震荡放大器的输出和内部时钟工作电路的输出。对于CHMOS芯片,该引脚悬空不接。ALU:算数逻辑单元。可进行加、减、乘、除运算和与、或、非、异或等逻辑运算,另外还可执行增量、减量、左移位、右移位、半字节更换以及位处理等操作。ACC:8位累
13、加器。PSW:8位程序状态字。其中存放着当前ALU的一些操作状态特征,详见表1-1,其字节地址是D0H。表1-1 程序状态字内部定义PSW位PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H位符号CYACF0RS1RS0OVF1PPSEN:片外程序存储器读选通信号输出端。当从外部程序存储器读取数据或者指令时,PSEN的每个机器周期2次有效,以通过数据总线口读回数据或指令。DPTR:16位数据指针。主要用来存放外部RAM的数据地址和ROM数据表的基地址。内存中包含DPL和DPH两个8位寄存器,其中DPH存放地址的
14、高8位,DPL存放地址的低8位。SP:8位堆栈指针。用于指出当前堆栈的顶部地址。当单片机内有入栈操作时,SP自动加1,出栈时SP=SP-1。PC:16位程序计数器。只有中断、跳转和调用指令才能使其作其他变化。其中单片机开机或者复位时,PC的起始值为0000H。P0口:P0.0P0.7统称为P0口。当不接外部存储器或不扩展I/O接口时,可作为准双向8位输入/输出接口。当接有外部存储器或扩展I/O接口时,P0口为地址/数据分时复用口。分时可提供低8位地址总线和8位双向数据总线。 图1-2 P0口内部结构图P1口:8位准双向I/O接口,包括P1.0P1.7。P1.0和P1.1有第二功能,P0.1可用
15、作定时/计数器2的计数脉冲输入端T2;P1.1则可用作定时/计数器2的外部控制端T2EX。图1-3 P1口内部结构图P2口:引脚P2.0P2.7的统称,一般可作为准双向I/O接口。当接有外部存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256B时,P2口还可当作是高8位地址总线送出高8位地址。P3口:双功能口,包括P3.0P3.7,可作为一般的准双向I/O接口,同时也可以将每1位用于第2功能,另外P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入/输出或第2功能。图1-4 P2口内部结构图图1-5 P3口内部结构图表1-2 P3口引脚第二功能说明引脚名第二功能描述引脚名第二功能描述P3.0RXD串行口输入P
16、3.2外部中断0(低电平有效)P3.1TXD串行口输入P3.3外部中断1(低电平有效)P3.4定时器T0外部输入P3.6外部RAM写信号(低电平有效)P3.5定时器T1外部输入P3.7外部RAM读信号(低电平有效)1.2 单片的历史、发展和应用单片机包括4位/8位/16/位/32位等,从8位单片机的诞生开始,其发展历史大致可分为以下几个阶段:(1)第一阶段(19761978):单片机发展的初期阶段,主要是探索计机算机的单芯片集成。(2)第二阶段(19781982):单片机的完善阶段。完善的外部总线。设置了经典的8位单片机的总线结构,包括8位数据总线、控制总线、16位地址总线以及具有多机通信功能
17、的串行通信接口。CPU外围功能单元的集中管理模式。设置能体现工控特性的位地址空间和位操作方式。指令系统趋于丰富和完善,并且增加了许多突出控制功能的指令。(3)第三阶段(19821990):微控制器的形成阶段。此阶段是8位单片机得到巩固与发展以及16位单片机的推出阶段,也是单片机向微控制器方向发展的重要阶段。(4)第四阶段(1990):微控制器的全面发展阶段。纵观单片机的发展历史,由于单片机不断出现的新的特点,其朝着多功能、多选择、高速度、低价格、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容等方向发展,大致有以下几个方向:多功能高性能低电压和低功耗串行扩展总线由于单片机的智能化、体积小、运用灵活,而且
18、成本低等许多显著的优点,使其涉及到我们生活中的每个领域,如家用电器、智能仪表、工业控制、航空航天、计算机网络和通信等。但单片机的应用意义远远超过了其应用范畴和由此带来的经济效益,更重要的是它已从根本上改变了传统的电子涉及方法和科技策略,使科技上先前无法实现的理论技术得以实现并转化为现实的生产力,推动了社会进步,改善了人类生活。37东华理工大学长江学院毕业设计 总体设计2. 总体设计2.1 设计要求本次设计的主要内容是利用单片机设计音乐流水灯,其设计要求如下:(1)用单片机编译和控制。单片机是本设计的核心部分,所有的程序、数据和指令都需经过单片机编译和控制。(2)用8个发光二极管作为显示电路。通
19、过二极管的亮灭来反应流水灯的效果。(3)播放5首音乐。本设计中选取了5首音乐,用来实现其相互切换和顺序播放。(4)能够根据音乐的节奏控制显示灯的亮灭。根据音乐的节奏和音符,单片机控制对应端口的电平状态,从而控制LED灯的亮灭。2.2 设计方案选择音乐流水灯可通过多种电路设计完成,而在这里提供常用的三种方案:(1)采用FPGA作为系统的控制器,即现场可编程门阵列。其将所有器件集成在一块芯片上,不仅缩小了体积,提高了稳定性,而且还可用EDA软件进行仿真和调试。FPGA采用了并行的输入输出方式,具有很高的处理速度。可用来实现各种规模大,密度高,逻辑功能复杂的程序。由于本设计中对数据处理的速度要求不高
20、,而FPGA集成度高,成本高,芯片的引脚数较多,为电路的设计和焊接增加了复杂程度。所以不采用FPGA。(2)采用可编程控制器,即PLC,是一种数字运算操作的系统。由于具有可编程的存储器,可存储执行各种逻辑运算、计数、定时、顺序控制等操作,通过模拟或数字输入输出模块,控制各种机械或生产过程。PLC具有可靠性高、操作简单、编程方便和灵活性强等特点。虽然PLC可以使用多种程序语言,而且采用非的编程语言包括功能模块、梯形图、功能表图等,但是昂贵的价格,使得设计成本较高,故不采用。(3)采用单片机编程控制。单片机不仅可以将软件部分和硬件部分结合起来,还可以再恶劣的环境下应用。单片机在稳定性和可靠性方面都
21、有很好的保证,而且低电压和低功耗,精度较高,成本低等众多的优点,使得本设计采用单片机最为合适。2.3 整体设计思路通过利用单片机内部的定时器来定时时间,以产生不同频率的脉冲信号,用来驱蜂鸣器发出不同的音节的声音,同时可利用延时子程序来控制音调的节拍。不同的频率可产生不同的音调,而每个音调都是由一个节拍和一个音符构成。音调的高低由音符决定,而节拍则是决定是该音调是多少节拍。由此可见,一个音调占用的是两个字节。单片机可根据音符字节产生相应的大小次数的延时,同时声音输出口取相反,就可得到该音调的高低音;同时根据设置单元的延时多少,可控制音乐播放速度。为了编程的简单和方便,一般可将简单的音符和对应的节
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
20 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 音乐 流水 设计