2 总体设计方案 2.1 设计原理及相关说明
利用 89c51 单片机结合 LCD 显示器设计一个倒数计时器，可以放在家中使用，例 如煮方便面、煮开水或小睡片刻等，做一小段时间计时。当倒数计时为 0 时，则 发出一段音乐，通知倒数终了，该做重要的事情了。
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具体要求： ①文字型 LCD（16*2）显示目前倒数的时间；显示格式为“Be Quiet ! 时时： 分分：秒秒”；具有 3 个按键操作来设置现在想要倒数的时间；一旦按键 后则开始倒数计时，当计时为零则发出一阵音乐声响，②程序开始执行，显示器 显示“0009”，按下操作键 S1~S3 动作如下：操作键 S1，可调整倒数时间 时分 秒;操作键 S2，设置倒数计时时间为上升,显示“增 加”；操作键 S3，设置倒数 计时时间为下降,显示“减少”； ③RESET 按下后显示如下： Be Quiet !
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由图 2 可知，单片机的 18 和 19 管脚接时钟电路，19 管脚接外部晶振和微 调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，18 管脚接外部晶振和微 调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，9 引脚是复位输入端， 接上电容、电阻及开关后构成上电复位电路。
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4 系统软件设计
4.1 1602LCD 部分程序
void init()
//液晶显示器初始化函数
{
uchar num;
write_com(0x38); //写入命令 0x38：8 位两行显示
write_com(0x0c); //写入命令 0x0c：开整体显示
write_com(0x06); //写入命令 0x06：光标右移
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增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；工作 电压：5.5V-3.5V；工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的0-420MHz；用户 应用程序空间60K字节；片上集成1280字节RAM；通用I/O口（36个），复位后为： 准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）；可设置成4种模式：准双向口/弱上拉， 强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均能达到20mA,但整 个芯片最大不要超过120mA；ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需 专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载应用程序， 数秒即可完成一片；有EEPROM功能；看门狗；内部集成MAX810专用复位电路（外 部晶振12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）；A/D转换，10位精度ADC，共8 路，转换速度可达250K/S；具备双串口；工作温度范围：-40 - +85oC（工业级）， 0 – 75oC（商业级）；40管脚封装
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LCD(1602)连接图 1602 采用标准的 16 脚接口,其中: 第 1 脚：VSS 为地电源第 2 脚：VCC 接 5V 正电源第 3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度 最弱,接地电源时对比度最高,对比度过高时会产生重影,使用时可以通 过一个 1K 的电位器调整对比度。第 4 脚：RS 为寄存器选择,高电平时选 择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第 5 脚：RW 为读写信号线, 高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当 RS 和 RW 共同为低电平时 可以写入指令或者显示地址,当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号, 当 RS 为高电平，RW 为低电平时可以写入数据。第 6 脚：E 端为使能端, 当端 E 由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。第 7～14 脚：D0～ D7 为位 8 双向数据线。 第 15～16 脚：背光灯电源。
计时器在单片机模块中是比较常见的模块，计时器是一种用数字电路技术实 现的计时装置，与机械师中相比具有更高的准确性与直观性，且无机械装置，具 有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用，本次设计的任意时间倒计时器，是 基于单片机的基础，日常生活中相关的设备是很多的，诸如定时报警、报时自动 打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动闭路灯等都是以计时器为基础的。
3 各芯片的设计及其调用
3.1 AT89C51单片机主控模块
单片机的主控模块如图2，它以单片机STC89C54为核心，STC89C54系列单片 机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗 干扰的新一代8051系列单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。 内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S，即25 万次/秒），针对电机控制，强干扰场合。其主要性能特点如下：
结论：本次设计比较复杂，而且设计的基础知识很多，也很重要，对我们未
来的工作和学习有着一定的奠基作用，是对单片机、数电、模电等知识的总结很 归纳。单片机相关知识看似简单，实则动手起来还是存在着各种各样的问题。比 如实物硬件调试就跟软件调试存在很大的差异，由于每个厂家生产的单片机硬件 都不是完全一致，硬件的接脚选择都不一样。为此做课程设计时要根据硬件的实 际接线对程序修改，使其符合实际，才能调试成功。其次就是元件的选择要符合 电路需求，元件的数值也不能随便定，数值不符合，调试结果就会出不来或者结 果不明显。总之都要处处仔细才能顺利完成课程要求。另一方面，如何实现各方 面的知识相结合，怎么样合理利用器件管脚，对于单片机汇编语言的掌握，以及 各个指令相互之间的配合都是在这个课程设计中有所体现的，也是我以后需要加 强的。
3.2 1602 字符型 LCD
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前 常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602 字符型液晶显示器为例，介绍其用法。 3.2.1 1602LCD 的基本参数及引脚功能
1602LCD 主要技术参数： 显示容量:16×2 个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W× H)mm 引脚功能说明 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光） 接口，各引脚接口说明
世上只有妈妈好的曲谱转换 c51 语言程序
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Ucharcode
SONG_TONE[]={212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159, 212,212,106,126,159,169,190,119,119,126,159,142,159,0};
倒数时间 操作键 S2：增加倒数计时,操作键 S3，减少倒数计时,操 作键 S1 按第四下设置完成。④一旦按键后则开始倒数计时，当计时为 0 时则发 出一段音乐。
2.2 总体设计框图
LCD 显示的音乐倒计数计时器设计框图如图
复位电路
电源电路 路
LCD1602 显示
晶振电路
AT89C51 单片机
蜂鸣器 按键
5. 调试 5.1 调试步骤
是否按
N
K1,K2,K3
键
Y
S1:调整倒数时间 S2:倒数 计时时间加 S3:倒数计时时 间减
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调试分为硬件调试和软件调试。软件调试主要根据课程设计要求，想好要利用 什么扫描模式，什么按键接口以及什么元件。然后利用proteus软件画好需要的 电路图，再利用Keil软件编写课程设计需求的c51程序，之后生成.HEX文件，在 proteus软件里进行仿真，并在这过程中检验按键口的作用是否生效以及c51程序 是否有达到课程设计要求。 硬件调试主要是对proteus软件仿真的实物调试与检 验。根据指导老师给出的使用手册，查看各硬件的实际的接口，根据电路图连好 线路。通过电脑将.HEX文件考录进单片机芯片中，按下按键开关，观察实物的最 终结果并与仿真结果对比。
write_com(0x01); //写入命令 0x01：清屏
}
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开始 LCD 初始化
延时 设第一行显示位置
显示第一行内容 设第二行显示位置 显示第二行内容
LCD 显示程序流程图
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4.2 音乐喇叭程序
8051 端口 1 的第 3 位是压电喇叭的驱动位，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。 我们可以设定发音的频率来改变声音产生音乐，计时时间长短也是按照发音的频 率而定的。由频率值推得定时器计数初值由下关系式得到： T=1/f(us) ；方波宽度 Co=(int)t/2 ；定时器所得计数的次数 TH0=(65536-5000)/256；计数初值底字节 TL1=(65536-5000)%256；计数初值高字节
关键词：单片机；定时计数器；音乐代码；1602 液晶显示
1 引言
《单片机原理及应用》是高校工程专业的一门专业基础课，该门课程具有很 强的实践性。通过课程的学习，可以掌握基本概念、基本理论和基本技能，为今 后从事相应的生产设计和科研工作打下一定的基础
随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元， 已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片 和一些外围电路构成的各种自动控制、自动报警、自动显示电路遍及各种电子产 品和设备。数字系统和数字设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新 月异。
3.3 蜂鸣器
图 蜂鸣器模块
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本设计采用的是无源蜂鸣器如下图：
图 无源蜂鸣器
该蜂鸣器接入电路时，靠近+极标志的管脚接+5V电源，负极接8550集电极， 8550发射极接地，基极接2K电阻。P1.5脚与蜂鸣器管脚相连。