单片机优秀课程设计音乐倒数计数器.doc

任务书
n 设计任务：利用STC89C52单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易倒数计数器。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，该做应该做事。
n 设计要求：
1. 字符型LCD(16×2)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒”。
2. 用4个按键操作来设置目前想要倒计数时间。
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. 程序实施后工作指示灯LCD闪动，表示程序开始实施，按下操作键K1~K4动作以下：
l K1---可调整倒计数时间1~60分钟。
l K2---设置倒计数时间为5分钟，显示“0500”。
l K2---设置倒计数时间为10分钟，显示“1000”。
l K2---设置倒计数时间为20分钟，显示“”。
5. 复位后LCD画面应能显示倒计时分钟和秒数，此时按K1键，则在LCD上显示出设置画面。此时，若：
n 按K2键---增加倒计数时间1分钟。
n 按K2键---降低倒计数时间1分钟。
n 按K4键---设置完成。

目录
任务书 I
1 绪论 1
1.1 单片机基础知识 1
1.2 单片机发展趋势 1
1.3 项目设计任务和要求 3
2 系统设计 4
2.1 框图设计 4
2.2部分硬件方案叙述 4
2.3电路原理图 4
2.4元件清单 5
2.4.1STC89C52芯片 5
2.4.2 字符型LCD1602 6
2.4.3 按键控制模块 8
2.4.4 其它元件 8
3软件设计 9
3.1 程序步骤图 9
4 系统仿真和调试 12
4.1 硬件调试 12
4.2 软件调试 12
4.3 软硬件调试 12
5总结 13
参考文件 14
附录程序……………………………………………………………………………………….. 25

1 绪论
1.1 单片机基础知识
单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功效芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括讲，一块芯片就成了一台计算机。
单片机含有体积小、功效强、应用面广等优点，现在正以前所未见速度替换着传统电子线路组成经典系统，蚕食着传统数字电路和模拟电路固有领地。它体积小、质量轻、价格廉价、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理和结构最好选择。
现在，这种单片机使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机影子，单片机早已深深地融入我们每个人生活之中。
单片机能大大地提升这些产品智能性，易用性及节能性等关键性能指标，给我们生活带来舒适和方便同时，在工农业生产上也极大地提升了生产效率和产品质量。单片机按用途大致上可分为两类，一个是通用型单片机，另一个是专用型单片机。
MCS-51单片机是美国INTEL企业于1980年推出产品，和MCS- 48单片机相比，它结构更优异，功效更强，在原来基础上增加了更多电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机能够算是相当成功产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容单片机仍是应用主流产品，各高校及专业学校培训教材仍和MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机关键包含8031、8051和8751等通用产品。
1.2 单片机发展趋势
单片机现在能够说是百花齐放，百家争鸣时期，世界上各大芯片制造企业全部推出了自己单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有和主流C51系列兼容，也有不兼容，但它们各具特色，互成互补，为单片机应用提供了宽广天地。
纵观单片机发展过程，能够预示单片机发展趋势，大致有：
一、微型单片化
现在常规单片机普遍全部是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存放（RAM）、只读程序存放器（ROM）、并行和串行通信接口，中止系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一芯片上，增强型单片机集成了如A/D转换器、
PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路全部集成在单一芯片上，这么单片机包含单元电路就更多，功效就越强大。甚至单片机厂商还能够依据用户要求量身定做，制造出含有自己特色单片机芯片。
另外，现在产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功效强和功耗低外，还要求其体积要小。现在很多单片机全部含有多个封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机组成系统正朝微型化方向发展。
二、低功耗CMOS化
MCS-51系列8031推出时功耗达630mW，而现在单片机普遍全部在100mW左右，伴随对单片机功耗要求越来越低，现在各个单片机制造商基础全部采取了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采取了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS即使功耗低，但因为其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则含有了高速和低功耗特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电应用场所。所以这种工艺将是以后一段时期单片机发展关键路径。
三、主流和多品种共存
现在即使单片机品种繁多，各具特色，但仍以89C51为关键单片机占主流，兼容其结构和指令系统有PHILIPS企业产品，ATMEL企业产品和中国台湾Winbond系列单片机。所以89C51占据了半壁江山。而Microchip企业PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲发展势头，中国台湾HOLTEX企业多年单片机产量和日俱增，和其底价质优优势，占据一定市场份额。另外还有MOTOROLA企业产品，日本几大企业专用单片机。在一定时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下垄断局面，走是依存互补、相辅相成、共同发展道路。
九十年代以后，单片机在结构上采取双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向发展，使得单片机在大量数据实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人和局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC企业MPD7800，MITSUBISHI企业M337700，REVKWELL企业R6500。

1.3 项目设计任务和要求
n 设计任务：利用STC89C52单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易倒数计数器。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，该做应该做事。
n 设计要求：
6. 字符型LCD(16×2)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒”。
7. 用4个按键操作来设置目前想要倒计数时间。
8. 一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。
9. 程序实施后工作指示灯LCD闪动，表示程序开始实施，按下操作键K1~K4动作以下：
l K1---可调整倒计数时间1~60分钟。
l K2---设置倒计数时间为5分钟，显示“0500”。
l K2---设置倒计数时间为10分钟，显示“1000”。
l K2---设置倒计数时间为20分钟，显示“”。
10. 复位后LCD画面应能显示倒计时分钟和秒数，此时按K1键，则在LCD上显示出设置画面。此时，若：
n 按K2键---增加倒计数时间1分钟。
n 按K2键---降低倒计数时间1分钟。
n 按K4键---设置完成。

2 系统设计
2.1 框图设计
框图设计是为了能够从整体上把握系统各个大模块和各个模块之间联络。同时罗列出需要关键使用到各个器件，以方面系统开发中器件选择。经过框图设计，让设计者从整体上把握系统开发。
本系统设计框图以下图2-1所表示。

2.2部分硬件方案叙述
◆LCD1602显示方法方案比较。

方案一：采取花样显示，花样显示是指LCD显示某一屏字符时，采取从左到右或是从右到左整屏移动显示方法。在这种显示方法下，给人感觉就是程序是在实施，同时假如控制好了移动一屏时间间隔话，在整体视觉上能够达成很好效果。
方案二：采取静态显示，静态显示是指LCD显示某一屏字符时，时钟保持目前字符显示，不使用移屏显示。便于控制，同时能够满足正常显示效果。
因为在显示中存在播放时间动态改变，这么话，即使是不产生整屏移动，也能给人动态感，也易于控制。基于以上多种特点，我选择了方案二。
2.3电路原理图
电路原理图图2-2所表示。

图2-2 电路原理图
2.4元件清单
2.4.1 AT89C51芯片
STC89C52芯片图以下图2-3所表示。

图2-3 AT89C51芯片图
　关键性能:
　　和MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存放器、 1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存放器 、 32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中止源、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中止可唤醒 、看门狗定时器 、双数据指针、掉电标识符 。
　　功效特征描述
　　STC89C52 是一个低功耗、高性能CMOS8位微控制器，含有 8K 在系统可编程Flash 存放器。使用高密度非易失性存放器技术制造，和工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash许可程序存放器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效处理方案。 STC89C52含有以下标准功效： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中止结构，全双工串行口，片内晶振立即钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，许可RAM、定时器/计数器、串口、中止继续工作。掉电保护方法下，RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中止或硬件复位

为止。8 位微控制器 8K字节在系统可编程 Flash
2.4.2 字符型LCD1602
字符型lcd1602以下图2-4所表示。

图2-4 lcd1602图
1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线LCD，多出来2条线是背光电源线。
VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理和14脚LCD完全一样，各引脚符号及其功效表以下表2-1所表示。

表2-1 LCD各引脚及其功效表
引脚
符号
功效说明
1
VSS
通常接地
2
VDD
接电源（+5V）
3
V0
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“鬼影”，使用时能够经过一个10K电位器调整对比度）。
4
RS
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

4
RS
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
5
R/W
R/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。
6
E
E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。
7
DB0
低4位三态、 双向数据总线 0位（最低位）
8
DB1
低4位三态、 双向数据总线 1位
9
DB2
低4位三态、 双向数据总线 2位
10
DB3
低4位三态、 双向数据总线 3位
11
DB4
高4位三态、 双向数据总线 4位
12
DB5
高4位三态、 双向数据总线 5位
13
DB6
高4位三态、 双向数据总线 6位
14
DB7
高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag）
15
BLA
背光电源正极
16
BLK
背光 电源负极
2.4.3 按键控制模块
按键用于控制数码显示、LCD显示、扬声器等模块工作。经过扫描按键是否按下，来设定各模块工作情况，使各模块能够在按键控制下，有序地进行工作。设计中使用单个按键实现单个功效，属于较为简单控制方法。
在多功效系统设计试验中我们使用四个按键分别和单片机p1.0、p1.1、p1.2、p1.3相连。经过按下对应按键来处理对应程序。以下图2-5所表示。

图2-5 按键控制模块图
2.4.4 其它元件
其它元件图以下图2-6所表示。

图2-6 其它元件图

3软件设计
3.1 程序步骤图
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。主程序步骤图、lcd显示步骤图和按键步骤图分别以下图3-1、图3-2和图3-3所表示。

图3-1 主程序步骤图

开始
初始化
按键扫描
有键按下
按键处理，确定模式
时间显示模式
依据按键状态显示对应时间段
时间修改模式
依据按键状态修改时间
NO
NO
YES
YES
图3-3 按键步骤图

4 系统仿真和调试
4.1 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，硬件通常不会出现什么问题。
静态调试通常采取工具是万用表，它是在用户系统未工作时一个硬件检测。
动态调试是在用户系统工作情况下发觉和排查错误一个硬件检测。调试步骤是：首先把电路分为若干模块，调试过程中和该模块无关元件能够不加考虑，这么可把故障限定在一定范围内；故障清除后，把各个模块合在一起进行联调，即可完成整个硬件调试工作。
4.2 软件调试
软件调试是经过对程序汇编、连接、实施来发觉程序中存在语法错误和逻辑错误并加以排除纠正过程。
4.3 软硬件调试
软硬件联调是指把调试无误软件程序烧制进单片机芯片内部，通上电源后，检验硬件工作是否有预期效果，假如没有则需要检测软件是否在实现功效上有欠缺。若有错误，经过改写软件来调试，直至达成预期效果，则设计圆满成功。
本课程设计调试结果以下图4-1所表示。

图4-1 调试结果图
实物图片

5总结
经过快要两个星期课程设计，简单带有LCD显示音乐倒数计数器基础完成，系统基础功效基础实现，测试运行也基础正常。该系统基础上完成了计数闹时功效。
当然这个系统还存在很多有待完善地方：
▲ 功效相对较少，有待于添加，比方说没有时钟功效；
▲ 焊接工艺比较差，布局有点凌乱。
这次课程设计时间即使不算很长，但使我对很多东西有了更深刻认识。平时在课堂上无法掌握集体操作全部有了一定进步。总结以下：
● 查阅资料和阅读相关文件关键性。
● 向同学请教关键性，团结协作关键性。
● 勤动手关键性，自己动手，丰衣足食！以前很多时候一碰到问题常常全部会问同学，不过经过这次设计，我学会了自己努力处理困难，提升了自己处理问题能力。
● 对待任何事情全部要有耐心和恒心，碰到问题要冷静地思索，主动找出症结所在，逐一处理。
● 做事情要步步为营，不能一蹴而就，就像焊接电路，只有确保每一部全部真确，才有可能实现整个电路正常工作。
经过此次课程设计，我更深刻认识到了教学实践在大学课程中关键性，同时也发觉到了自己在学习方面存在很多不足之处，在以后学习中我会努力改善这些不足，不停提升自己动手实践能力。

参考文件
单片机原理及接口技术 第三版（李朝青编）
单片机C语言程序设计完全自学手册（郭惠 吴迅编）
基于Proteus单片机系统设计和仿真实例（蒋辉平 周国雄 编）

#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define busy 0x80
sbit k1=P1^0;
sbit k2=P1^1;
sbit k3=P1^2;
sbit k4=P1^3;
sbit k5=P1^4;
sbit RS=P2^5;
sbit RW=P2^6;
sbit E=P2^7;
sbit led=P2^0;
sbit sound=P3^7;
uchar code tableee[]=" 20:00";
uchar code tablee[]=" 10:00";
uchar code table[]=" 05:00";
uchar code table1[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};
uchar code table3[]="08 wei dian zi";
uchar code table2[]=" ";
uchar code table5[]=" 00:00";
uchar code table4[]=" TIME OUT!";
uchar d,e,num,t,shishi,shige,fenshi,fenge,miaoshi,miaoge,b,b1,a,aa ;
uint counter=0;
uchar code array[]=
{
0x18, 0x30, 0x1C, 0x10,
0x20, 0x40, 0x1C, 0x10,
0x18, 0x10, 0x20, 0x10,
0x1C, 0x10, 0x18, 0x40,
0x1C, 0x20, 0x20, 0x20,
0x1C, 0x20, 0x18, 0x20,
0x20, 0x80, 0xFF, 0x20,
0x30, 0x1C, 0x10, 0x18,
0x20, 0x15, 0x20, 0x1C,
0x20, 0x20, 0x20, 0x26,
0x40, 0x20, 0x20, 0x2B,
0x20, 0x26, 0x20, 0x20,
0x20, 0x30, 0x80, 0xFF,
0x20, 0x20, 0x1C, 0x10,
0x18, 0x10, 0x20, 0x20,
0x26, 0x20, 0x2B, 0x20,
0x30, 0x20, 0x2B, 0x40,
0x20, 0x20, 0x1C, 0x10,
0x18, 0x10, 0x20, 0x20,
0x26, 0x20, 0x2B, 0x20,
0x30, 0x20, 0x2B, 0x40,
0x20, 0x30, 0x1C, 0x10,
0x18, 0x20, 0x15, 0x20,
0x1C, 0x20, 0x20, 0x20,
0x26, 0x40, 0x20, 0x20,
0x2B, 0x20, 0x26, 0x20,
0x20, 0x20, 0x30, 0x80,
0x20, 0x30, 0x1C, 0x10,
0x20, 0x10, 0x1C, 0x10,
0x20, 0x20, 0x26, 0x20,
0x2B, 0x20, 0x30, 0x20,
0x2B, 0x40, 0x20, 0x15,
0x1F, 0x05, 0x20, 0x10,
0x1C, 0x10, 0x20, 0x20,
0x26, 0x20, 0x2B, 0x20,
0x30, 0x20, 0x2B, 0x40,
0x20, 0x30, 0x1C, 0x10,
0x18, 0x20, 0x15, 0x20,
0x1C, 0x20, 0x20, 0x20,
0x26, 0x40, 0x20, 0x20,
0x2B, 0x20, 0x26, 0x20,
0x20, 0x20, 0x30, 0x30,
0x20, 0x30, 0x1C, 0x10,
0x18, 0x40, 0x1C, 0x20,
0x20, 0x20, 0x26, 0x40,
0x13, 0x60, 0x18, 0x20,
0x15, 0x40, 0x13, 0x40,
0x18, 0x80, 0x00
};

char shi,fen,miao;
void delay(uchar z)
{uchar x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=200;y>0;y--);
}

bit lcd_busy()//测试LCD忙碌状态
{ bit result;
E= 0;
RS= 0; //指令
RW= 1; //读出
E= 1;
delay(4);//高电平读出 1us
result=(bit)(P0&busy);
E= 0;
return result;
}

void write_1602cmd(uchar cmd)//写命令
{ while(lcd_busy());
RS=0;
delay(5);
RW=0;
delay(5);
E=0;
delay(5);
P0=cmd;
E=1;
delay(10);
E=0;

}

void write_1602Data(uchar Data)//写数据
{while(lcd_busy());
RS=1;
delay(5);
RW=0;
delay(5);
E=0;
P0=Data;
delay(5);
E=1;
delay(10);
E=0;

}
//lcd初始化
void LCD_init()
{
write_1602cmd(0x01);//清屏
delay(5);
write_1602cmd(0x38);//功效设定
delay(5);
write_1602cmd(0x0c);//光标不闪烁
delay(5);
write_1602cmd(0x06);//lcd模式设定，i/d=1（计数地址加1）
delay(5);

}

void init()
{
t=0,led=1;
TMOD=0X11;//设置定时器0,置定时器1在工作方法1
TH0=0xff;
TL0=0xff;
TH1=(65536-50000)/256; //给定时器1装初值
TL1=(65536-50000)%256;
EA=1; //开启总中止
ET0=1; // 开启外部中止0中止
ET1=1;// 开启定时器1中止
TR0=0;
TR1=0;
LCD_init();
write_1602cmd(0x80);
for(num=0;num<14;num++)
{
write_1602Data(table3[num]);
delay(5);
}
write_1602cmd(0x80+0x40);
for(num=0;num<12;num++)
{
write_1602Data(table2[num]);
delay(5);
}

}
void key_check()
{ if(k1==0)
{ delay(10);
if(k1==0)
{ write_1602cmd(0x80+0x40);
for(num=0;num<12;num++)
{
write_1602Data(table5[num]);
delay(5);
}
if(k2==0)
{ fen++;
fenge=fen%10;
fenshi=fen/10;
write_1602cmd(0x0f);//打开光标闪烁
write_1602cmd(0x80+0x40+7);
write_1602Data(table1[fenge]);

write_1602cmd(0x80+0x40+6);
write_1602Data(table1[fenshi]);
}

if(k3==0)
{fen--;
fenge=fen%10;
fenshi=fen/10;
write_1602cmd(0x0f);//打开光标闪烁
write_1602cmd(0x80+0x40+7);
write_1602Data(table1[fenge]);

write_1602cmd(0x80+0x40+6);
write_1602Data(table1[fenshi]);
}

if(k4==0)
{TR1=1;
write_1602cmd(0x0c); //关闭光标闪烁
}

}
}

if(k2==0)
{delay(10);
if(k2==0)
{ write_1602cmd(0x80+0x40);
for(num=0;num<12;num++)
{
write_1602Data(table[num]);
delay(5);
}
TR1=1;fen=5;miao=0;
}
}

if(k3==0)
{delay(10);
if(k3==0)
{ write_1602cmd(0x80+0x40);
for(num=0;num<12;num++)
{
write_1602Data(tablee[num]);
delay(5);
}
TR1=1;fen=10;miao=0;
}
}

if(k4==0)
{delay(10);
if(k4==0)
{ write_1602cmd(0x80+0x40);
for(num=0;num<12;num++)
{
write_1602Data(tableee[num]);
delay(5);
}
TR1=1;fen=20;miao=0;
}
}

}

void sound_delay(uchar n)
{
uchar i;
while(n--)
{
for(i=0;i<2;i++);
}
}

void playmusic()
{ uint i;
uchar sound_signal;//定义音符大小
uchar sound_pace;

while(1)
{
i=0;
while(array[i]!=0x00)
{
//假如是休止符，延时100ms，并终止此次循环，进入下一个循环
if(array[i]==0xff)
{
TR0=0;
i++;
delay(100);
continue;
}
//从表中取得 音符大小
sound_signal=array[i];
i=i+1;
//从表中取得 节拍大小
sound_pace=array[i];
TR0=1;
//当节拍数未达成时候，继续循环，产生该音调声音
while(counter!=sound_pace)
{
sound=~sound;
sound_delay(sound_signal);
}
i++;
counter=0;//节拍计数器置0，进入下一个音调
}
delay(10); //歌曲演唱完成后,延时一段时间
}

}

void main()
{ a=0,aa=0,d=0;e=0;

附录程序
init();
delay(100);
while(1)
{key_check();
while(TR0==1&&TR1==0)
{ playmusic();
TR0=0;
}

}
}

void time1() interrupt 3 //定时器1中止
{ TH1=(65536-50000)/256;
TL1=(65536-50000)%256;
a++;aa++;

if(a==20) //定时1s
{ a=0;
miao--;
if(miao==0)
{ miao=60; //
fen--; //

if(fen==0&&miao==0)
{TR1=0;TR0=1;led=0;
write_1602cmd(0x80+0x40);
for(num=0;num<15;num++)
{
write_1602Data(table4[num]);
delay(5);
}
}
fenge=fen%10;
fenshi=fen/10;
write_1602cmd(0x80+0x40+7);
write_1602Data(table1[fenge]);

write_1602cmd(0x80+0x40+6);
write_1602Data(table1[fenshi]);

}

miaoge=miao%10;
miaoshi=miao/10;
write_1602cmd(0x80+0x40+10);
write_1602Data(table1[miaoge]);

write_1602cmd(0x80+0x40+9);
write_1602Data(table1[miaoshi]);

}
if(aa==10) //开启流水灯，让它随时间流动
{ aa=0;
led=~led;

}

}

void tim