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1、 微型計算機技術(shù)課程設(shè)計報告 專 業(yè)： 通信工程 班 級： 通信082 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 時 間：2010-03-08~19 通信與電子工程學(xué)院 一、設(shè)計目的 為了進一步鞏固學(xué)習(xí)的理論知識，增強學(xué)生對所學(xué)知識的實際應(yīng)用能力和運用所學(xué)的知識解決實際問題的能

2、力，開始為期兩周的課程設(shè)計。通過設(shè)計使學(xué)生在鞏固所學(xué)知識的基礎(chǔ)之上具有初步的單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用能力。 1、通過本設(shè)計，使學(xué)生綜合運用《微型計算機技術(shù)》、《C語言程序設(shè)計》以及《數(shù)字電路》、《模擬電路》等課程的內(nèi)容，為以后從事電子產(chǎn)品設(shè)計、軟件編程、系統(tǒng)控制等工作奠定一定的基礎(chǔ)。 2、學(xué)會使用KEIL C和PROTEUS等軟件，用C語言或匯編語言編寫一個較完整的實用程序，并仿真運行，保證設(shè)計的正確性。 3、了解單片機接口應(yīng)用開發(fā)的全過程：分析需求、設(shè)計原理圖、選用元器件、布線、編程、調(diào)試、撰寫報告等。 二、設(shè)計內(nèi)容 該實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)要求學(xué)生能夠運用所學(xué)知識，在老師的引導(dǎo)下完成課程設(shè)計題

3、目，達到相應(yīng)的訓(xùn)練要求。 序號 教學(xué)內(nèi)容 基本要求 備注 1 數(shù)碼轉(zhuǎn)換并顯示 設(shè)計ASCII、BCD或16進制數(shù)轉(zhuǎn)換并在6位LED顯示功能。 2 鍵盤接口和顯示設(shè)計 設(shè)計并實現(xiàn)一4×4鍵盤的接口，并在兩個數(shù)碼管上顯示鍵盤所在的行與列。 3 8155或8255擴展 用8155或8255擴展IO實現(xiàn)16個LED的跑馬燈，提供多種跑馬燈運行模式 4 多點定時數(shù)字鐘設(shè)計 實現(xiàn)一簡易時鐘的功能，用數(shù)碼管顯示，要求該時鐘走時準確，時間可以通過鍵盤設(shè)置與校準。 5 簡易計算器設(shè)計 實現(xiàn)一簡易的加減法計算器的功能，要求該計算器能夠進行6位無符號數(shù)的加減

4、計算。 6 音樂播放器 用單片機設(shè)計一音樂播放器可以通過按鍵播放多首音樂 7 串口通信實現(xiàn)字符傳送 用兩個單片機實現(xiàn)0-F的字符串行傳送 8 數(shù)字電壓表 用A/D采樣實現(xiàn)數(shù)字電壓表，采用數(shù)碼管或液晶顯示電壓值 9 波形發(fā)生器 用D/A完成鋸齒波輸出，用PROTEUS內(nèi)帶的示波器查看波形 10 頻率計數(shù)器 用PROTEUS內(nèi)帶的頻率發(fā)生器產(chǎn)生頻率源 三、 問題的分析及設(shè)計思路 基于51單片機設(shè)計一音樂播放器，可以通過按鍵來播放不同的音樂，而且具有顯示功能，在播放音樂的同時在LCD上顯示歌曲名稱及演唱者等信息。其大致思路為利用晶振產(chǎn)生一

5、定頻率的高低電平，利用音節(jié)算法將其轉(zhuǎn)化為高低不同的音節(jié)，并將其輸出到p3.0接口，通過外接數(shù)字揚聲器發(fā)出聲音。此外，單片機通過74LS373和與門同LCD相連，通過軟件編程實現(xiàn)歌曲的顯示。 四、 方案的提出 基于AT89C51 單片機的音頻播放器 音頻播放器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有按鍵電路、顯示電路、晶振電路等組成。系統(tǒng)中單片機是控制核心, 晶振產(chǎn)生一定頻率的高低電平，利用音節(jié)算法將其轉(zhuǎn)化為高低不同的音節(jié)，并將其輸出到p3.0接口，通過外接數(shù)字揚聲器發(fā)出聲音。此外，單片機通過74LS373和與門同LCD相連，通過軟件編程實現(xiàn)歌曲的顯示。液晶顯示模塊顯示曲目名稱和相應(yīng)的歌手名字。 五、電路設(shè)計

6、及硬件原理圖 晶振 AT89C51 按鍵 LCD顯示 揚聲器 AT89C51音樂播放器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1、系統(tǒng)控制核心器件選用美國ATMEL 公司的AT89C51單片機, 一個12MHZ的晶振，兩片CAP電容，液晶模塊選用LM016L，74ls373鎖存器，以及一個數(shù)字揚聲器，導(dǎo)線若干。 2、AT89C51的引腳排列如圖所示： 首先對于I/O口線做一介紹： ·P0口—8位、漏極開路的雙向I/O口。 當使用片外存儲器及外擴I/O口時，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時，P0口可用于接收指令代碼字節(jié)；在校驗時，P0口可輸出指令字節(jié)（須外加上拉電阻）。P0口也可

7、做通用I/O口使用，但需加上拉電阻，變?yōu)闇孰p向口。當作為普通輸入時，應(yīng)將輸出鎖存器置1。P0口可驅(qū)動8個TTL負載。 ·P1口—8位、準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P1口是為用戶準備的I/O口雙向口。在編程和校驗時，可用做輸入低8位地址。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1口可驅(qū)動4個TTL負載。 ·P2口—8位、準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 當使用片外存儲器或外擴I/O口時，P2口輸出高8位地址。在編程/校驗時，P2口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號。 AT89C51引腳排列圖 P2口也可做普通I/O口使用。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。P1口可驅(qū)動4個T

8、TL負載。 ·P3口—8位、準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3口可做普通I/O口使用。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。在編程/校驗時，P3口接收某些控制信號。它可驅(qū)動4個TTL負載。 AT89C51的編程電壓VPP為12V或5V，在產(chǎn)品封裝的頂部印有編程電壓標志 3、74LS373鎖存器 74LS373為三態(tài)輸出的八 D 透明鎖存器,共有 54S373 和 74LS373 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別): 型號373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 　　當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)

9、，可用來驅(qū)動負載或總線。當 OE 為高電平時，O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 　　當鎖存允許端 LE 為高電平時，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當 LE 為低電平時，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 　　引出端符號： 　　D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端 　　OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） 　　LE 鎖存允許端 　　O0~O7 輸出端 4、 晶振電路部分 單片機要想工作必須要在XTAL1和XTAL2端口加晶振電路，單片機工作速度也是由晶振電路決定

10、的。[5]典型的晶振電路如圖3-2所示： 圖3-2 晶振電路 在晶振電路中，電路中電容C3和C4對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍30±10pF；石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以。其結(jié)果只是機器周期時間不同，影響記數(shù)器的記數(shù)初值和運算速度。 5、音符發(fā)音原理： 樂曲中不同的音符，實質(zhì)就是不同頻率的聲音。通過單片機產(chǎn)生不同的頻率的脈沖信號，經(jīng)過放大電路，由蜂鳴器放出，就產(chǎn)生了美妙和諧的樂曲。 6、 單片機產(chǎn)生不同頻率脈沖信號的原理： 1）要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的脈沖（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時間，利用定時器計時這個半周期的時間，每當計時

11、到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計時此半周期的時間再對I/O反相，就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。 2）利用8051的內(nèi)部定時器使其工作在計數(shù)器模式MODE1下，改變計數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法如下： 例如，頻率為523Hz，其周期天/523 S=1912uS，因此只要令計數(shù)器計時956uS/1us=956，在每計數(shù)956次時就將I/O反接，就可得到中音DO（532Hz）。 計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下： N=Fi/2/Fr （N：計數(shù)值，F(xiàn)i：內(nèi)部計時一次為1uS，故其頻率為1MHz，F(xiàn)r：要產(chǎn)生的頻率 ） 3）、 其計數(shù)值的求法如下： T=6

12、5536-N=65536-Fi/2/Fr 計算舉例： 設(shè)K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計數(shù)值。 T=65536-N=65536-Fi/2/Fr=65536-1000000/2/Fr=65536-500000/Fr 低音DO的T=65536-500000/262=63627 中音DO的T=65536-500000/523=64580 高音DO的T=65536-500000/1047=65059 仿真原理圖 六、軟件流程圖及程序清單 開始 初始化 判斷是否

13、有鍵按下 顯示初始字符 顯示曲目1 播放曲目1 顯示曲目2 播放曲目2 顯示曲目3 播放曲目3 無 P1.0 P1.1 P1.2 軟件清單： #include #include #include "SoundPlay.h" #define REG0 XBYTE[0x0000] //LCD寫指令寄存器的地址，可根據(jù)配置修改 #define REG1 XBYTE[0x0001] //LCD讀出數(shù)據(jù)到D0~D7的地址，可根據(jù)配置修改 #define REG2 XBYTE[0x0002] //L

14、CD寫數(shù)據(jù)寄存器的地址，可根據(jù)配置修改 #define REG3 XBYTE[0x0003] //LCD讀數(shù)據(jù)寄存器的地址，可根據(jù)配置修改 unsigned char bdata busyflag; unsigned char dat,datn; unsigned char word1[16]={" to begain "}; //第1行顯示緩存 unsigned char word2[16]={" by huang "}; //第2行顯示緩存 code unsigned char word3[16]={"Fairy tale"}; //用于固定顯示的數(shù)據(jù)，固化到R

15、OM中 code unsigned char word4[16]={"by guangl"}; //用于固定顯示的數(shù)據(jù)，固化到ROM中 code unsigned char word5[16]={" The same song"}; //用于固定顯示的數(shù)據(jù)，固化到ROM中 code unsigned char word6[16]={" by everyone"}; //用于固定顯示的數(shù)據(jù)，固化到ROM中 code unsigned char word7[16]={" farewell"}; code unsigned char word8[16]={" by body"}; sbi

16、t busyflag_7=busyflag^7; sbit p10=P1^0; sbit p11=P1^1; sbit p12=P1^2; void busy() //查詢LCD是否忙碌子程序 { do { busyflag=REG1; }while(busyflag_7); } void wrc(unsigned char wcon) //寫控制指令子程序 { busy(); REG0=wcon; } void wrd(unsigned char wdat) //寫數(shù)據(jù)寄存器子程序 { busy(); REG2=wdat;

17、 } void rdd() //讀數(shù)據(jù)寄存器子程序 { busy(); dat=REG3; } void lcdint() //LCD初始化子程序 { wrc(0x38); wrc(0x01); wrc(0x06); wrc(0x0c); } void wrn(unsigned char word[]) //連續(xù)寫n個字符數(shù)據(jù)到LCD的數(shù)據(jù)寄存器中 { unsigned char i; for(i=0;i<16;i++) { wrd(word[i]); } } //***********************

18、******Music****************************************************** //童話 unsigned char code Music_Girl[]={ 0x0F,0x67, 0x19,0x03, 0x18,0x03, 0x17,0x02, 0x17,0x03, 0x18,0x04, 0x17,0x0E, 0x17,0x02, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x17,0x03, 0x

19、18,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x04, 0x15,0x18, 0x15,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x02, 0x1A,0x03, 0x1A,0x04, 0x19,0x0E, 0x19,0x03, 0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x18,0x04, 0x17,0x0E, 0x17,0x15, 0x15,0x03,

20、 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x02, 0x1A,0x03, 0x1A,0x04, 0x19,0x0E, 0x19,0x03, 0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x18,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x04, 0x15,0x0E, 0x15,0x02,

21、 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x10,0x02, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x15,0x02, 0x11,0x02, 0x15,0x14, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x10,0x02, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x15,0x0D, 0x11,0x03, 0x11,0x0D, 0x

22、15,0x03, 0x15,0x00, 0x00,0x00 }; //同一首歌 unsigned char code Music_Same[]={ 0x0F,0x01, 0x15,0x02, 0x16,0x02, 0x17,0x66, 0x18,0x03, 0x17,0x02, 0x15,0x02, 0x16,0x01, 0x15,0x02, 0x10,0x02, 0x15,0x00, 0x0F,0x01, 0x15,0x02, 0x16,0x02,

23、0x17,0x02, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x19,0x02, 0x15,0x02, 0x18,0x66, 0x17,0x03, 0x19,0x02, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x00, 0x17,0x01, 0x19,0x02, 0x1B,0x02, 0x1B,0x70, 0x1A,0x03,

24、 0x1A,0x01, 0x19,0x02, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x1B,0x02, 0x1A,0x0D, 0x19,0x03, 0x17,0x00, 0x18,0x66, 0x18,0x03, 0x19,0x02, 0x1A,0x02, 0x19,0x0C, 0x18,0x0D, 0x17,0x03, 0x16,0x01, 0x1

25、1,0x02, 0x11,0x03, 0x10,0x03, 0x0F,0x0C, 0x10,0x02, 0x15,0x00, 0x1F,0x01, 0x1A,0x01, 0x18,0x66, 0x19,0x03, 0x1A,0x01, 0x1B,0x02, 0x1B,0x03, 0x1B,0x03, 0x1B,0x0C, 0x1A,0x0D, 0x19,0x03, 0x17,0x00,

26、0x1F,0x01, 0x1A,0x01, 0x18,0x66, 0x19,0x03, 0x1A,0x01, 0x10,0x02, 0x10,0x03, 0x10,0x03, 0x1A,0x0C, 0x18,0x0D, 0x17,0x03, 0x16,0x00, 0x0F,0x01, 0x15,0x02, 0x16,0x02, 0x17,0x70,

27、 0x18,0x03, 0x17,0x02, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x66, 0x16,0x03, 0x16,0x02, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x10,0x02, 0x10,0x01, 0x11,0x01, 0x11,0x66, 0x10,0x03, 0x0F,0x0C, 0x1A,0x02, 0x1

28、9,0x02, 0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x18,0x66, 0x18,0x03, 0x18,0x02, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x19,0x00, 0x00,0x00 }; //送別 unsigned char code Music_Code[]={ 0x19,0x02, 0x17,0x0D, 0x19,0x03, 0x1F,0x01, 0x1

29、A,0x02, 0x1F,0x02, 0x19,0x01, 0x19,0x02, 0x15,0x0D, 0x16,0x03, 0x17,0x02, 0x16,0x0D, 0x15,0x03, 0x16,0x15, 0x19,0x02, 0x17,0x0D, 0x19,0x03, 0x1F,0x66, 0x1B,0x03, 0x1A,0x02,

30、 0x1F,0x02, 0x19,0x01, 0x19,0x02, 0x16,0x0D, 0x17,0x03, 0x18,0x66, 0x11,0x03, 0x15,0x15, 0x1A,0x02, 0x1F,0x02, 0x1F,0x01, 0x1B,0x02, 0x1A,0x0D, 0x1B,0x03, 0x1F,0x01, 0x1A,0x0D, 0x1B,0

31、x03, 0x1F,0x0C, 0x1A,0x03, 0x1A,0x0D, 0x19,0x03, 0x17,0x0D, 0x15,0x03, 0x16,0x15, 0x19,0x02, 0x17,0x0D, 0x19,0x03, 0x1F,0x66, 0x1B,0x03, 0x1A,0x02, 0x1F,0x02, 0x19,0x01, 0x19,0x02, 0x16,0x0D, 0x1

32、7,0x03, 0x18,0x66, 0x11,0x03, 0x15,0x65, 0x19,0x02, 0x17,0x0D, 0x19,0x03, 0x1F,0x01, 0x1A,0x02, 0x1F,0x02, 0x19,0x01, 0x19,0x02, 0x15,0x0D, 0x16,0x03, 0x17,0x02, 0x16,0x0D,

33、 0x15,0x03, 0x16,0x15, 0x19,0x02, 0x17,0x0D, 0x19,0x03, 0x1F,0x66, 0x1B,0x03, 0x1A,0x02, 0x1F,0x02, 0x19,0x01, 0x19,0x02, 0x16,0x0D, 0x17,0x03, 0x18,0x66, 0x11,0x03, 0x15,0x15, 0x00,0

34、x00 }; void main() { InitialSound(); lcdint(); //初始化 wrc(0x80); //顯示第1行的第1個字符 wrn(word1); wrc(0xc0); //顯示第2行的第1個字符 wrn(word2); while(1) { if(p10==0) //判斷P1.0是否按下，并顯示數(shù)據(jù) { wrc(0x80); wrn(word3); wrc(0xc0); wrn(word

35、4); Play(Music_Girl,0,3,360); } if(p11==0)//判斷P1.1是否按下，并顯示數(shù)據(jù) { wrc(0x80); wrn(word5); wrc(0xc0); wrn(word6); Play(Music_Same,0,3,360); } if(p12==0)//判斷P1.2是否按下，并顯示數(shù)據(jù) { wrc(0x80); wrn(word7); wrc(0xc0); wrn(word8);

36、 Play(Music_Code,0,3,360); } } } 七、仿真過程中遇到的問題及解決辦法 使用Keil仿真是編譯通過，但是按鍵沒有作用。解決辦法：首先檢查硬件連接電路，確認無異常，然后查看編程源代碼，最后發(fā)現(xiàn)端口定義錯誤?？刂茽顟B(tài)失靈。微機輸出的控制信號常依賴某些條件的狀態(tài)輸入信號和這些信號的邏輯處理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號受到干擾，引入虛假狀態(tài)信號，將導(dǎo)致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。 數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。單片機控制系統(tǒng)中，由于RAM存儲器是可以讀/寫的，故在干擾的侵害下，RAM中的數(shù)據(jù)有可能被竄改。在單片微機系統(tǒng)中，程序及表格

37、、常數(shù)存于程序存儲器中，避免了這些數(shù)據(jù)受到干擾破壞，但對于內(nèi)RAM、外擴RAM中的數(shù)據(jù)都有可能受到外界干擾而變化。根據(jù)干擾竄入的途徑、受干擾數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同，系統(tǒng)受損壞的情況也不同．有的造成數(shù)據(jù)誤差．有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件（如定時器/計數(shù)器，串行口等）的工作狀態(tài)等。 程序運行失常。單片機控制系統(tǒng)中程序計數(shù)器的正常工作，是系統(tǒng)維持程序正常運行的關(guān)鍵所在。如果外界干擾導(dǎo)致計數(shù)器的值改變，破壞了程序的正常運行。由于受到干擾后計數(shù)器的值是隨機的，因而導(dǎo)致程序混亂。通常的情況是程序?qū)?zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進入"死循環(huán)"，這將使輸出嚴重混亂或系統(tǒng)失靈。 八、課設(shè)的

38、心得體會 經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 九、參考文獻 1．C++語言程序設(shè)計/鄭莉，董淵，張瑞豐編著.3版.—北京：清華大學(xué)出版社，2003.12 2.單片機原理及其接口技術(shù)/胡漢才編著.-3版.—北京：清華大學(xué)出版社，2010.5 ISBN 978-302-21453-3 3. PROTEUS入門實用教程/周潤景，張麗娜，劉印群編著. 機械工業(yè)出版社 2007.09 4.proteus仿真論壇及相關(guān)網(wǎng)站 教師評語： 教師： 日期： 設(shè)計過程30﹪ 課設(shè)報告40﹪ 答辯30﹪ 總成績