信息工程学院课程设计报告书题目: 带有LCD显示的音乐倒数计时器专业：计算机科学与技术日近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制系统日新月益更新。
单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。
本次课程设计的项目是带有LED显示的音乐倒数计时器。
主体使用89C52，通过几个开关进行控制，其中开关K1用于切换时间设置状态和时钟运行状态；开关K2用于切换修改时间数值；开关K3用于使相应数值加1调节；开关K4用于减1调节；开关K5用于设定倒计时时间，并且设定好后到时间通过实验箱音频放出一段乐曲作为闹铃。
选做增加项目：还可增加秒表功能（精确到0.01s）或年月日设定功能关键词：单片机课程项目计时器 89C52摘要 (I)1前言 (1)1.1课题开发背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (1)1.3课题的主要研究工作 (1)2 系统硬件设计及说明 (3)2.1系统组成及总体框图 (3)2.2部分硬件方案论述 (3)2.3硬件电路图 (4)2.4元件清单 (4)2.4.1 AT89C52 (4)2.4.2 LCD1602 (5)2.4.3按键控制单元 (6)2.4.4 SPEAKER (7)3系统软件设计 (8)3.1系统总体功能流程图 (8)3.2使用单片机实现音乐节拍 (10)3.3使用单片机产生音频脉冲 (11)3.4使用定时器实现定时功能 (12)3.5程序描述 (12)4总结与展望 (15)参考文献 (16)1.1 课题开发背景随着单片机技术的成熟，单片机已经渗透到我们的学习、生活、生产和工作各个领域中, 凡是有自动控制要求的地方一般都会有单片机的身影出现：从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想象到的地方几乎都有使用单片机的需求。
单片机的应用有利于铲平的小型化、多功能化和智能化。
有利于提高生产、生活效率，保证安全。
本系统的开发也是旨在给人们的生活带来方便。
单片机技术使我们可以利用软硬件实现倒计数计时器的功能，从而为生活带来方便，例如工作生活中小睡片刻或者做食物等，可以做一小段时间计时，并且可以进行一定的功能扩展。
鉴于传统计时器只是能够纯粹的实现计时功能，而该设计不但可以实现对基本计时功能，同时当倒数计时为0时，还会发出一段音乐，起到一定的提醒功能，而且还可以添加时钟、闹钟、秒表功能和万历年显示功能。
使该设计功能更加完善。
1.2 课题研究的目的和意义利用AT89C52单片机自带资源，设计一款带有LCD显示的音乐倒数计时器。
1.3 课题的主要研究工作本课题设计的主要工作要求有以下几个方面：（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K5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”。
（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K3键---减少倒计数的时间1分钟。
·按K4键---设置完成。
[扩充功能]：（1）增加时钟及闹钟功能。
（2）增加秒表计数功能。
（3）增加万年历显示“年月日”。
2 系统硬件设计及说明2.1系统组成及总体框图硬件设计的任务是根据总体设计要求，在选择的机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元器件，设计出系统的原理框图、电路原理图。
该设计要实现一种由单片机控制的带LCD显示的倒数计时器，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。
该设计具有5个功能按键，用户可以通过这些按键设置定时时间和选择控制定时，倒计数为零时，可通过扬声器将音乐播放出来。
系统结构图如图2-1所示。
图2-1 系统结构图2.2系统硬件方案论述2.21系统方案概述利用单片机、LCD显示器和压电喇叭实现音乐倒数计时器。
单片机具有高性能、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。
它在硬件结构、指令系统、I/O端口、功能消耗及可靠性等方面均有独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。
而LCD 显示器具有以及小、重量轻、工作电压低、功耗极低、显示内容丰富、稳定可靠、成本低控制驱动方便、接口简单易用、模块化结构紧凑等特点。
2.22 LCD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，设计时该系统选择了方案二。
2.3硬件电路图系统硬件电路图如图2-2所示。
2.4元件清单因为小组是分工协作的，我主要的工作是设计模块（5），后面将会具体介绍。
2.4.1 AT89C52AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
主要特性：·兼容MCS51指令系统· 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM· 32个双向I/O口· 256x8bit内部RAM· 3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz· 2个串行中断·可编程UART串行通道· 2个外部中断源·共8个中断源· 2个读写中断口线· 3级加密位·低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能图2-2 系统硬件连接图2.4.2 LCD1602图2-3 16×2的液晶显示屏LM016L1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2-1所示.表2-1 1602液晶模块控制指令序号指令RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清显示0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光标返回0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置输入模式0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 显示开/关控制0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光标或字符移位0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 置功能0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符发生存贮器地址0 0 0 1 字符发生存贮器地址8 置数据存贮器地址0 0 1 显示数据存贮器地址9 读忙标志或地址0 1 BF 计数器地址10 写数到CGRAM或DDRAM） 1 0 要写的数据内容11 从CGRAM或DDRAM读数 1 1 读出的数据内容2.4.3按键控制单元采用5个button，分别用来设置定时时间或控制定时功能，对应P2.0 ~ P2.4端口。
其硬件连接如图2-4所示。
图2-4 按键连接图2.4.4 SPEAKER当倒计数为0时，系统需放出一段音乐，其音频输出是通过SPEAKER实现。
音频电路输出如下：图2-5音频输出连接图3系统软件设计本软件设计关键是要实现一种由单片机控制的带有LCD显示的音乐倒数计时器。
通过K1~K5开关进行控制时间设置来完成其基本功能，当倒计时为零时，通过通过扬声器放出一段乐曲作为闹铃。
3.1 系统总体功能流程图3.1.1 系统基本流程图3.1.2 模块（5）的流程图：3.2 使用单片机实现音乐节拍除了音符以外，节拍也是音乐的关键组成部分。
节拍实际上就是音持续时间的长短，在单片机系统中可以用延时来实现，如果1/4拍的延时是0.4秒，则1拍的延时是1.6秒，只要知道1/4拍的延时时间，其余的节拍延时时间就是它的陪数。
如果单片机要自己播放音乐，那么必须在程序设计中考虑到节拍的设置，由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。
对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。
音乐的音拍，一个节拍为单位（C调）具体如表3-1所示。
表3-1 音乐节拍表3.3使用单片机产生音频脉冲了解音乐的一些基本知识后可知，产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐，对于单片机而言，产生不同频率有脉冲非常方便，可以利用它的定时/计数器来产生这样的方波频率信号，因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率，以及单片机定时计数的关系。
在本实验中，单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号，在此情况下，C调的各音符频率与计数值T的对照如表3-2所示。
T的值决定了TH0和TL0的值，其关系为：TH0=T/256，TL0=T%2563.4使用定时器实现定时功能3.41定时器的工作方式和方式设定MCS-51单片机有两路独立的定时器，每路定时器有4种工作方式（0～3），方式0是13位计数结构，计数器由TH全部8位与TL的低5位构成；方式 1是16位计数结构，计数器由TH与TL全部8位共16位组成；方式2是8位计数结构方式，计数器由TL8位组成，与其他方式不同的是,当定时溢出时，硬件自动将TH的值装入TL中，有自动加载功能。
前三种工作方式，两路定时器的设置与使用完全相同，但在工作方式3下，两路定时器有很大差别，只有0路定时器可以工作在方式3下，1路定时器只能工作在方式0～2下，在工作方式3下，0路定时器被拆分成两个独立的8位计数器TL0与TH1，其中0路定时器的各控制位和引脚信号全归TL0使用，因此TH0只能做简单的定时器使用，其控制位占用了1路定时器的控制位，如果0路定时器工作在方式3下，1路定时器由于让出了所属控制位，通常作为串行口波特率发生器[3]。