塔里木大学《单片机原理与外围电路》课程论文基于单片机设计的音乐倒数计数器姓名：古再丽努尔·阿卜来提学号： **********班级：通信工程16-1摘要：单片机技术是一门不可或缺的技术，对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切的联系。
近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。
单片机由CPU、一定容量的RAM和ROM构成，定时、计数和多种接口于一体的微控制器。
它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。
而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次课程设计通过对它的学习、应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。
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。
用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。
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。
应用Proteus的ISIS软件和Keil uVision3来实现该计数器的设计与仿真。
该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。
该多功能计数器可以应用于一般的生活和工作中，也可以通过改装，提高性能，增加新功能，从而给人们的生活和工作带来更多的方便。
关键词：AT89C51,计数器，键盘控制，LCD显示，protues，Keil 。
目录1绪论 (4)1.1课题背景及研究意义 (4)1.2国内外现状 (4)1.3课题的设计目的 (4)1.4课题的主要工作 (4)2系统概述 (5)2.1方案论证 (5)2.2系统设计原理 (5)3系统硬件设计 (5)3.1主控电路设计 (5)3.2LCD液晶显示器接口电路设计 (6)4系统软件设计 (6)4.1主程序设计 (6)4.2硬件调试 (8)4.3仿真结果 (16)结论 (16)参考文献 (17)系统整体电路.............................................................................................错误!未定义书签。
全部程序清单. (8)- III -1绪论1.1课题背景及研究意义近年来单片机发展十分迅速，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业[1]。
本设计使用单片机作为核心进行控制。
单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途[2]。
1.2国内外现状单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。
而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上[3] [4]。
单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
1.3课题的设计目的利用STC89C52单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数计数器。
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。
1.4课题的主要工作1.字符型LCD(16×2)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒”。
2.用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。
3.一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。
4.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”。
●K2---设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。
●K2---设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。
5.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。
2系统概述2.1方案论证方案一：采用花样显示，花样显示是指LCD显示某一屏字符时，采取从左到右或者是从右到左的整屏移动的显示方式。
在这种显示方式下，给人的感觉就是程序是在执行的，同时如果控制好了移动一屏的时间间隔的话，在整体视觉上可以达到很好的效果。
方案二：采用静态显示，静态显示是指LCD显示某一屏字符时，时钟保持当前字符的显示，不使用移屏显示。
便于控制，同时能够满足正常的显示效果。
由于在显示中存在播放时间的动态变化，这样的话，即使是不产生整屏移动，也能给人动态感，也易于控制。
基于以上各种特点，我选择了方案二2.2系统设计原理本课程设计是利用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。
作品先接受用户输入的倒数计数时间，然后由用户启动作品工作（可用一个闪烁的LED灯指示），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。
定时闹钟的基本功能如下：1、字符型LCD（16 2）显示器。
2、显示格式为“TIME 分分:秒秒”。
3、用5个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。
4、一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声5、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”。
6、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K3键---减少倒计数的时间1分钟。
按K4键---设置完成。
3系统硬件设计3.1 主控电路设计AT89C51为ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。
在本系统中，AT89C51单片机内部的功能单元已经能够满足系统设计需要，不需要系统扩展。
主要特性：与MCS-51 兼容、4K字节可编程闪烁存储器、寿命：1000写/擦循环、数据保留时间：10年、全静态工作：0Hz-24MHz 、三级程序存储器锁定、128×8位内部RAM 、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、5可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。
3.2 LCD液晶显示器接口电路设计LCD1602显示方式的方案比较。
方案一：采用花样显示，花样显示是指LCD显示某一屏字符时，采取从左到右或者是从右到左的整屏移动的显示方式。
在这种显示方式下，给人的感觉就是程序是在执行的，同时如果控制好了移动一屏的时间间隔的话，在整体视觉上可以达到很好的效果。
方案二：采用静态显示，静态显示是指LCD显示某一屏字符时，时钟保持当前字符的显示，不使用移屏显示。
便于控制，同时能够满足正常的显示效果。
由于在显示中存在播放时间的动态变化，这样的话，即使是不产生整屏移动，也能给人动态感，也易于控制。
基于以上各种特点，我选择了方案二。
图2-5 按键控制模块图4系统软件设计4.1主程序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，计数器复位为开机画面，当计数6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。
主程序流程图、lcd 显示流程图和按键流程图分别如下图3-1、图3-2和图3-3所示。
图3-3 按键流程图7图4-1 主程序流程图源代码全部程序清单#include <reg51.h>#include <intrins.h>sbit rs= P2^4;sbit rw = P2^5;sbit ep = P2^6;sbit k1=P1^4;sbit k2=P1^5;sbit k3=P1^6;sbit k4=P1^7;sbit k5=P1^3;sbit speaker=P3^0;unsigned char code dis1[] = {"605 "};8unsigned char code dis2[] = {"TIME 00:00"};unsigned char code dis3[] = {"0123456789"};unsigned int num=0;unsigned int miaogw=0;unsigned int miaosw=0;unsigned int fengw=0;unsigned int fensw=0;unsigned char flag=1;unsigned char timer0h,timer0l,time;//世上只有妈妈好数据表code unsigned char sszymmh[]={ 6,2,3, 5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1, 5,2,1,6,2,4, 3,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,1,6,1,1, 5,2,1, 3,2,1, 2,2,4, 2,2,3, 3,2,1, 5,2,2,5,2,1, 6,2,1, 3,2,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,2,3, 3,2,1,2,2,1, 1,2,1, 6,1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0};// 音阶频率表高八位code unsigned char FREQH[]={0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC,//1,2,3,4,5,6,7,8,i0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF,} ;// 音阶频率表低八位code unsigned char FREQL[]={0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6,0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F,//1,2,3,4,5,6,7,8,i0xEE,0x44, 0x6B,0xB4,0xF4,0x2D,0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16,};void delayyy(unsigned char t){unsigned char t1;unsigned long t2;for(t1=0;t1<t;t1++){for(t2=0;t2<8000;t2++){9;}}TR0=0;}void t0int() interrupt 1{TR0=0;speaker=!speaker;TH0=timer0h;TL0=timer0l;TR0=1;}void song(){TH0=timer0h;TL0=timer0l;TR0=1;delayyy(time);}void delay(unsigned char ms){unsigned char i;while(ms--){for(i = 0; i< 250; i++){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}}}bit lcd_bz(){bit result;rs = 0;rw = 1;ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();10_nop_();result = (bit)(P0 & 0x80);ep = 0;return result;}void lcd_wcmd(unsigned char cmd){while(lcd_bz());//判断LCD是否忙碌rs = 0;rw = 0;ep = 0;_nop_();_nop_();P0 = cmd;_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();ep = 0;}void lcd_pos(unsigned char pos){lcd_wcmd(pos | 0x80);}void lcd_wdat(unsigned char dat){while(lcd_bz());//判断LCD是否忙碌rs = 1;rw = 0;ep = 0;P0 = dat;_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();ep = 0;}void lcd_wshuzi(void){lcd_pos(0x47);lcd_wdat(dis3[fensw]);11lcd_pos(0x48);lcd_wdat(dis3[fengw]);lcd_pos(0x4A);lcd_wdat(dis3[miaosw]);lcd_pos(0x4B);lcd_wdat(dis3[miaogw]);}void lcd_init() //LCD初始化{lcd_wcmd(0x38);delay(1);lcd_wcmd(0x0c);delay(1);lcd_wcmd(0x06);delay(1);lcd_wcmd(0x01);delay(1);}void keyscan(void){while(flag){if(k1==0){delay(10);if(k1==0){fensw++;while(!k1);if(fensw==10)fensw=0;}}if(k2==0){delay(10);if(k2==0){fengw++;while(!k2);if(fengw==10)fengw=0;}12}if(k3==0){delay(10);if(k3==0){miaosw++;while(!k3);if(miaosw==10)miaosw=0;}}if(k4==0){delay(10);if(k4==0){miaogw++;while(!k4);if(miaogw==10)miaogw=0;}}if(k5==0)flag=0;lcd_wshuzi();}}void delay1s(void){unsigned char h,i,j,k;for(h=5;h>0;h--)for(i=4;i>0;i--)for(j=116;j>0;j--)for(k=214;k>0;k--);}void main(void){unsigned char j; unsigned char k,i;speaker=0;lcd_init();// 初始化LCDdelay(10);lcd_pos(0x02);//设置显示位置j = 0;13while(dis1[j] != '\0'){lcd_wdat(dis1[j]);//显示字符j++;}while(1){lcd_pos(0x42);// 设置显示位置i = 0;while(dis2[i] != '\0'){lcd_wdat(dis2[i]);// 显示字符i++; }keyscan();num=fensw*600+fengw*60+miaosw*10+miaogw; while(num){num--;fensw=num/60/10;fengw=num/60%10;miaosw=num%60/10;miaogw=num%60%10;delay1s();lcd_wshuzi();}TMOD=1; //置CT0定时工作方式1EA=1;ET0=1;//IE=0x82 //CPU开中断,CT0开中断while(1){i=0;while(i<100){ //音乐数组长度，唱完从头再来k=sszymmh[i]+7*sszymmh[i+1]-1;timer0h=FREQH[k];timer0l=FREQL[k];time=sszymmh[i+2];i=i+3;song();}}14}}整体电路4.2硬件调试硬件调试分为静态调试和动态调试，对于硬件调试而言，只要认真焊接，硬件一般不会出现什么问题的。