基于单片机的音乐倒数计时器的设计

B U1

B EE P

B Q18550

VCC

B R14K7

P 21

音乐倒数计数器设计

1.1 主要元件介绍

1、 蜂鸣器

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机等电子产品中作发声器件。它主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器又分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。其主要差别在于有源蜂鸣器和无源蜂鸣器对输入信号的要求不一样，有源蜂鸣器工作的理想信号是直流电，无源蜂鸣器工作的理想信号是方波，直流电情况下是不会工作的。

在我们的开发板上使用的是无源电磁式蜂鸣器，其工作的原理为三极管 BQ1 的基极经限流电阻BR1后由单片机的P2.1引脚控制，当P2.1输出高电平时，三极管 BQ1截止，没有电流流过蜂鸣器内部线圈，蜂鸣器不发声；当P2.1输出低电平时，三极管 BQ1 导通，有电流流过蜂鸣器内部线圈，蜂鸣器发出声。所以让P2.1引脚不断地输出方波，三极管BQ1 就会不断地导通和截止，使无源蜂鸣器发出声音。因此，可以通过程序控制P2.1引脚电平来使蜂鸣器发音与关闭。

图3-1 蜂鸣器原理图

2、 数码管

数码管显示输出是单片机系统中最常用的一种显示输出，主要用于单片机控制中的数据输出和状态信息显示。

我们所焊接的单片机采用8位数码管动态扫描显示，可以简化硬件电路、方

便软件编程和减少电源的功耗。其具体的电路原理图如下所示。

P

图3-2 数码管原理图

数码管动态扫描原理：从数码管动态扫描显示电路的原理可知，对于8位数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。

由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此，在同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，8位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。这样在同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。

虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。数码管不同位显示的时间间隔可以通过调整延时程序的延时长短来完成。

1.2设计原理

利用AT89C51单片机结合数码管显示设计一个简易的倒数计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒计数，当倒计数为0时，则发出一段音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事了。

我的设计思想是用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。

程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，按下操作键K1～K4动作如下：

K1—可调整倒计数的时间1～60分钟。

K2—设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。

K3—设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。

K4—设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。

复位后LCD的画面应能显示倒计时的分钟和秒数，此时按K1键则在LCD上显示出设置画面。此时，若：

a. 按操作键K2—增加倒计数的时间1分钟。

b. 按操作键K3—减少倒计数的时间1分钟。

c. 按操作键K4—设置完成。

图3-3 音乐倒数计时器程序软件流程图1.3实现方法

1、单元电路设计

1)单片机ATS89C52

ATS89C52单片机的时钟方式分为内部方式和外部方式。内部方式就是在单片机的引脚18、19外接晶振，就够成了自激振荡器在单片机内部产生时钟脉冲信号。外部时钟方式是把外部已经有的时钟信号引入到单片机内部。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间。

用一个12MHz晶振和两个30Pf瓷片电容组成，为单片机提供标准时钟，其中两个瓷片电容可以增加电路的稳定性，可以抗噪声增加稳定性，不容易死机。

2)数码管显示

在本次设计中使用的是数码管显示，用的是数码管动态扫描的方法。其原理已经在前面介绍过。以ATS89C52的 P0口控制其位选，以P1口控制段选，数码管显示的时间间隔能够确定数码管显示时的亮度，若显示的时间间隔长，显示时数码管的亮度将亮些，若显示的时间间隔短，显示时数码管的亮度将暗些。若显示的时间间隔过长的话，数码管显示时将产生闪烁现象。所以，在调整显示的时间间隔时，即要考虑到显示时数码管的亮度，又要数码管显示时不产生闪烁现象。

3)按键控制

按键控制是指控制程序执行时数据的输入或是特殊功能的设置及操作，使用STC89C52 P3端口的P3.2，P3.3,P3.4,P3.5 4条输入口，由程序来控制，平时输入端为高电平，当有按键按下则相对位会呈现低电平，进过轮流扫描判断输入端是否为低电平，便可知道按下的是哪一个按钮。

4)蜂鸣器控制

STC89C52的P2端口的第1位是蜂鸣器的驱动位，持续送出工作脉冲可以推动喇叭发出哔的声响，当工作频率越高时，声音越清脆，工作频率低时，声音则较低沉。在程序中改变单片机P2.1引脚的输出频率，就可以调整蜂鸣器的音调，可产生各种不同音调的声音。改变P2.1引脚的输出电平的占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小。

5)电源输出

J1为+5V电源输入，当电源开通后电源指示灯LED将亮起，用以指示电源供给正常。定时器在倒数时间到达后蜂鸣器会发出音乐旋律，告诉我们时间到了，该做应该做的事了。

2、控制程序

利用单片机定时器设计时间计时处理，其分秒控制利用定时器0计时中断程序每个10ms中断一次当做一个计数，每中断一次则计数加1，当计数100次时，表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，若计数到了则将相关变量清除为0。单片机定时器负责定时的技术，不会因为案件处理而中断时间描述的增加，时，分，秒数据是存在变量内并写入数码管而显示相关时间的。

在主控程序循环中主要工作为扫描是否有按键，若有按键则做相应的功能处理，同时也检查所倒数的时间是否为0，若为0表示倒数的时间终了，应该执行想对应的工作了。倒数计时闹铃的动作利用时间计时处理来做秒数倒数，当所设置的时间为0，则蜂鸣器不断发出音乐声。

音乐声的产生也是由定时器来产生固定频率的方波信号推动压电喇叭，发出旋律。因为定时器原先已利用设计时间计时处理了，为了能在设计来做音乐旋律的控制，在此设计定义一个音乐演奏标志，若音乐演奏标志为0则执行中断程序中计时程序的部分程序，若音乐演奏标志为1则执行音乐发生控制程序。因此只要适当的运用程序设计技巧，计时中断程序中可以做许多种不同的工作，而这些工作是需要特定一段时间久必须要被触发而被执行的程序。

主要程序

void init_timer()

{ TMOD=0x01;

TH0=(65535-10000)/256;

TL0=(65535-10000)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1; }

void main()

{ int i,menu=0,j,k;

init_timer();

ET0=0;

TR0=0;

fen=0;

miao=0;

tt=0;

while(kaishi==1)

{ if(tt==0)

{ if(miao==0)

{ miao=60;

fen--；}

tt=99;

miao--; }

str[0]=tab[tt%10];

str[1]=tab[tt/10];

str[2]=0xbf;

str[3]=tab[miao%10];

str[4]=tab[miao/10];

str[5]=0xbf;

str[6]=tab[fen%10];

str[7]=tab[fen/10];

for(i=0;i<8;i++)

{ P1=0xff;

P0=str[i];

P1=duan[i];

delay(1);

P1=0xff；}

if(fen==0&&miao==0&&tt==0)

{ kaishi=0;

music=1; } }

while(music==1)

{ j = 0; time = 1;

while(time)

{k = sszymmh[j] + 7 * sszymmh[j + 1] - 1;

timer0h = FREQH[k];

timer0l = FREQL[k];

time = sszymmh[j + 2];

j += 3; song(); }

if(k4==0) {while(k4==0);music=0;fen=0;miao=0;tt=0;} } } } void itc_timer() interrupt 1

{ if(music==0&&kaishi==1)

{ TH0=(65535-10000)/256;

TL0=(65535-10000)%256;

tt--; }

if(music==1&&kaishi==0)

{ TR0 = 0;

speaker = !speaker;

TH0 = timer0h;

TL0 = timer0l;

TR0 = 1; }

}