音乐倒数计数器 内含完整代码

HUBEI NORMAL UNIVERSITY

单片机课程设计

MCU Curriculum Design

音乐倒数计数器的设计

摘要：随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是不可置否的，人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计利用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器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。

关键词：单片机； AT89C51；倒数计数器，音乐,proteus。

1.设计要求与思路

1.1设计要求

利用数字AT89C51单片机实现倒数计数器的功能，设定时间后在LED数码管上显示相应的时间。其功能和性能指标如下:

⑴字符型LCD(16×2)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒”。

⑵用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。

⑶一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。

⑷程序执行后工作指示灯LCD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”

⑸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：

●按K2键---增加倒计数的时间1分钟。

●按K2键---减少倒计数的时间1分钟。

●按K4键---设置完成。

1.2设计思路

音乐倒数计数器所倒数的时间由数字显示，控制器使用单片机AT89C51。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个计数器，包括以下功能：输出时间，按下键就开始计时，并将时间显示在LCD1602显示器上。当倒计数为0时，蜂鸣器就发出音乐声响等等。该计数器系统主要由计数器模块、LCD显示器模块、蜂鸣器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。

本设计利用Keil uVision4作为编程软件进行源程序设计及调试，同时使用PROTEUS7.7进行硬件电路的搭建仿真。

2.1系统硬件设计

以AT89C52单片机作为主控制器，外加按键、复位电路、LCD显示和蜂鸣器组成

图2-1 总体设计方框图

2.2系统软件设计

主程序开始初始化，然后扫描键盘、复位电路和计数器。当键盘按键有按下时，调整计数器值，LCD显示新值。当复位键有按下时，计数器复位为初值，重新倒计数。当计数器值倒计为0时，蜂鸣器发出声音，计数器停止倒计，程序结束。

3.1硬件电路详细设计

3.1.1 AT89C51单片机

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C51单片机在电子行业中有着广泛的应用。

图3-1 AT89C51单片机

3.1.2 LCD1602液晶显示电路设计与原理

工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符（16列2行）。1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源。VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。

图3-2 LCD1602液晶显

3.1.3复位电路

当MCS -5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。当单片机已在运行当中时，按下复位键后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。

图3-3 复位电路

3.1.4按键电路模块

按键用于控制数码显示、LCD显示、扬声器等模块的工作。通过扫描键盘来判断是否有按键按下，来设定各模块的工作情况，使各模块可以在按键的控制下，有序地进行工作。设计中使用单个按键实现单个功能，属于较为简单的控制方式。在多功能系统设计的试验中我们使用五个按键分别与单片机的p1.0、p1.1、p1.2、p1.3、p1.4相连。通过按下相应的按键来处理相应的程序。如下图：

图3-4 按键电路模块

3.1.5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，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。

单片机驱动他激蜂鸣器的方式有两种：一种是PWM 输出口直接驱动，另一种是利用I/O 定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。比如为2500Hz 的蜂鸣器的驱动，可以知道周期为400μs，这样只需要驱动蜂鸣器的I/O 口每200μs 翻转一次电平就可以产生一个频率为2500Hz，占空比为1/2duty 的方波。如下图：

图3-5 蜂鸣器

3.2软件详细设计

解释一下按键代码的工作原理(以部分代码为例，其他按键类似):

if(key2==0)

{

delay(time); 延时，用于按键去抖；

if(key2==0)

{

flag0=0; 状态标志位：若flog0=0，则执行下面代码；{

if(minute>0)

minute=minute-1;

write_time(7,minute);

}

if(second==0)

{

k=1;

second=60; 设置成60秒，也就是按一下加1min；

}

}

}

其实，难点不在按键问题上；而是如何蜂鸣器发音的问题上；

其计数值的求法如下：

T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr

例如：设K=65536，F=1000000=Fi=1MHz，球低音DO（261Hz）。中音DO（523Hz）。

高音的DO（1046Hz）的计算值

T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr=65536-1000000÷2÷Fr=65536-500000/Fr

低音DO的T=65536-500000/262=63627

低音DO的T=65536-500000/523=64580

低音DO的T=65536-500000/1047=65059

table1[]={64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030};

这就是不同频率的，DO的发音，当然本设计中没有考虑这么复杂，而是直接最简单的do re mi fa so la si，这7种基本发音。

举例1：音调do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为0x18。

举例2：音调re,发音长度为半拍，即八分音符，将其编码为0x22

4、系统仿真

图4-1 硬件图仿真

4.结论

经过这次的的课程设计，简单带有LCD显示的音乐倒数计数器基本完成，系统基本功能基本实现，测试运行也基本正常。

在实际的操作中，还是遇到了许多问题。例如：最小系统的有和无，对程序也没有影响；复位键的复位功能，不能实现；虽然在电路上搭建起来了。还有就是延时去抖，和不加延时去抖代码效果一样。所以这个系统还存在许多有待完善的地方。整个电路图的搭建并不难，主要是代码部分。所以，主要是代码部分，而代码部分可以用汇编和C 语言来进行编写。本次设计主要是用C编写的，参考了网上的一部分代码。最后也完成了设计。主要是代码的理解，吃透代码与AT89S51相对应的各个部分代码的功能。

通过本次课程设计，我更深刻的认识到了教学实践在大学课程中的重要性，同时也发觉到了自己在学习方面存在的许多不足之处，在以后的学习中我会努力改进这些不足，不断提高自己的动手实践能力。

参考文献

[1]谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社 2008

[2]郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社2011

[3]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社2011

附录：程序源代码

#include

#include

#define time 100

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uint

t,flag,flag0,flag1,flag2,flag3,fl ag4,flag5,minute,second=60;

uchar num,j,i,k=0;

uchar code table[]="TIME 00:00"; uint code table1[]={64580,64684,64777,64820 ,64898,64968,65030};

sbit key1=P1^0;

sbit key2=P1^1;

sbit key3=P1^2;

sbit key4=P1^3;

sbit key5=P1^4;

sbit P1_5=P1^5;

sbit RS=P2^0;

sbit RW=P2^1;

sbit E=P2^2;

sbit led_red=P2^3;

void write_time(uint addr,uint date);

/////////延时函数///////

void delay(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

///////延时1S////////////

void delay1(void)

{

uchar a,b,c;

for(c=13;c>0;c--)

for(b=247;b>0;b--)

for(a=142;a>0;a--);

_nop_;

}

////////1602写命令函数//////

void write_com(uchar com)

{

RS=0;

P3=com;

delay(5);

E=1;

delay(10);

E=0;

}

//////1602写数据函数//////

void write_date(uchar date)

{

RS=1;

P3=date;

delay(5);

E=1;

delay(10);

E=0;

}

//////按键1处理函数///////

void KEY1()

{

while(flag1)

{

if(key2==0)

{

delay(time);

if(key2==0)

{

if(minute<=60)

minute=minute+1;

write_time(7,minute);

}

}

if(key3==0)

{

delay(time);

if(key3==0)

{

if(minute>0)

minute=minute-1;

write_time(7,minute);

}

}

if(key4==0||key5==0)

{

delay(150);

if(key4==0||key5==0)

{

flag1=0;

flag =1;

TR0=1;

}

}

}

}

//////按键2处理函数//////

void KEY2()

{

minute=5;

write_time(7,minute);

while(flag2)

{

if(key5==0)

{

delay(time);

if(key5==0)

{

flag2=0;

flag =1;

TR0=1;

}

}

}

}

//////按键3处理函数//////

void KEY3()

{

minute=10;

write_time(7,minute);

while(flag3)

{

if(key5==0)

{

delay(time);

if(key5==0)

{

flag3=0;

flag =1;

TR0=1;

}

}

}

}

//////按键4处理函数//////

void KEY4()

{

minute=20;

write_time(7,minute);

while(flag4)

{

if(key5==0)

{

delay(150);

if(key5==0)

{

flag4=0;

flag =1;

TR0=1;

}

}

}

}

void write_time(uint addr,uint date)

{

uint ge,shi;

ge=date%10;

shi=date/10;

write_com(0x80+addr);

write_date(0x30+shi);

write_date(0x30+ge);

if(addr==7&&date==0)

j=1;

if(j==1&&addr==10&&date==0)

{

flag0=1;

TR0=0;

TR1=1;

flag5=1;

}

}

//////初始化函数//////

void init()

{

P1=0xff;

RW=0;

write_com(0x38);

write_com(0x0c);

write_com(0x06);

write_com(0x80);

TMOD=0x11;

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

TH1=0xfc;

TL1=0x44;

ET1=1;

ET0=1;

// TR1=1;

// TR0=1;

EA=1;

flag0=1;

for(num=0;num<12;num++)

{

write_date(table[num]);

delay(20);

}

}

void start()

{

if(key1==0)

{

delay(time);

if(key1==0)

{

flag0=0;

flag1=1;

KEY1();

}

}

if(key2==0)

{

delay(time);

if(key2==0)

{

flag0=0;

flag2=1;

KEY2();

}

}

if(key3==0)

{

delay(time);

if(key3==0)

{

flag0=0;

flag3=1;

KEY3();

}

}

if(key4==0)

{

delay(150);

if(key4==0)

{

flag0=0;

flag4=1;

KEY4();

}

}

}

void write_time0()

{

minute=minute-1;

write_time(7,minute);

write_time(10,59);

flag=0;

}

void counter()

{

if(t==20)

{

led_red=led_red^1;

if(flag==1)

write_time0();

t=0;

second=second-1;

write_time(10,second);

if(k==1&&second==59)

{

if(minute>0)

minute=minute-1;

write_time(7,minute);

}

if(second==0)

{

k=1;

second=60;

}

}

}

int main()

{

init();

while(1)

{

while(flag0)

start();

counter();

while(flag5)

{

delay1();

i++;

if(i>7)

i=0;

}

}

return 0;

}

void inter0() interrupt 1

{

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

t++;

}

void initer1() interrupt 3

{

TH1=table1[i]/256;

TL1=table1[i]%256;

P1_5=~P1_5; if(key5==0) {

delay(100);

if(key5==0)

{

TR1=0;

flag5=0;

k=0;

j=0;

}

}