流水灯显示课程设计
流水灯显示
目录
第1章前言 (2)
第2章方案设计 (3)
2.1 基本原理 (3)
2.2 设计思路 (7)
2.3 设计方案 (7)
第3章硬件电路设计 (9)
3.1按键设计电路 (9)
3.2 显示汉字电路设计 (9)
3.3 花样灯电路设计 (10)
第4章软件设计 (11)
4.1主程序流程图及程序 (11)
4.2音乐播放子程序 (13)
4.3花样灯程序 (17)
第5章系统调试及软件仿真 (20)
总结 (23)
参考文献 (24)
致谢 (25)
附录 (26)
第1章前言
随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片机作为计算机的一个分支，从20世纪70年代初诞生以来，广泛地应用于工业控制、智能仪表、家用电器等各个领域，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O 设备。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能相对家用电脑弱很多，但因价钱低廉，被应用于各个领域。
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
作为电子科学与技术专业的一名工科生掌握好这项技术，也是非常重要。单片机课程设计是我们提高单片机应用能力的好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师同学的帮助下得到及时的解决，使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。
基于单片机的音乐播放器可应用于mp3、mp4，扩音器等很多方面，并可作为很多系统的辅助功能，作为单片机的重要硬件资源之一，利用定时器可以产生各种固定频率的方波信号，也可以产生包括"Do"、"Re"、"Me"等音阶在内的各种频率声音。
将各个音阶连接在一起，便可组成一支曲子或是演奏一段旋律。基于这个思想，我设计了一个电子生日贺卡，本电子生日贺卡可实现文字显示、音乐播放、花样彩灯等功能。由于时间及条件限制，本课程设计了一种简单的电子贺卡，其核心器件采用AT89C51单片机，本播放器具有电路简单，功能强大，易于拓展等特点。
通过音乐发声器的设计方案，掌握汇编语言的编程方法，并熟练的运用 89C51 单片机定时器产生固定频率的方波信号，推动喇叭发出旋律，最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己喜欢的歌曲来演奏。
第2章方案设计
2.1 基本原理
本次课程设计用AT89C51作为主控器制作一个电子生日贺卡。此电子贺卡分为三个部分，分别是文字显示、音乐播放、花样彩灯。
2.1.1文字显示原理
采用单片机的LCD图形显示接口技术，利用LCD12864液晶显示模块，屏幕显示内容与12864内部存储器单元建立一一对应关系，模块内部自带扫描与驱动，将显示的内容输入12864对应的存储器中，就能实现内容的显示。利用取码软件，按从左到右、从上到下的原则取码，可以得到“生日快乐”的16X16点阵码。每一个字都有32字节与之对应。编程时，也要按从左到右、从上到下的原则取数据送到相应的存储器中。
该类液晶显示模块的指令系统，总共只有七种。其指令表如表2.1所示：
表2.1 指令表
2.1.2音乐播放原理
乐曲中不同的音符，实质就是不同频率的声音。通过单片机产生不同的频率的脉冲信号，经过放大电路，由蜂鸣器放出，就产生了美妙和谐的乐曲，其工作原理如下：
（1）要产生音频脉冲，只要算出某一音频的脉冲即1/频率，然后将此周期除以2，即为半周期的时间，利用定时器计时这个半周期的时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期的时间再对I/O反相，就可以在I/O 脚上得到此频率的脉冲。
（2）利用8051的内部定时器使其工作在计数器模式TMOD1下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法如下：
例如，频率为523Hz，其周期天/523 S=1912uS，因此只要令计数器计时956uS/1us=956，在每计数956次时就将I/O反接，就可得到中音DO。
计数脉冲值与频率的关系公式如下：
（7）音乐代码库的建立方法，先找出乐曲的最低音和最高音范围，然后确定音符表T的顺序，把T值表建立在TABLE1。构成发音符的计数值放在“TABLE”，简谱码（音符）为高位，节拍为（节拍数）为低4位，音符节拍码放在程序的“TABLE”处。
2.1.3花样灯原理
LED显示电路是由8个LED发光二极管组成，连接方式为共阳极，LED接到单片
机的P1口，若为低电平，可使LED亮起。发光二极管的亮、灭由内部程序控制，8个LED发光二极管由两个按键控制，显示两种不同的花样。
2.2 设计思路
为了确定其设计方案，首先必须构思好初步的设计思路。根据设计要求和实验仿真条件，初步的设计思路可以总结如下：
(1) 单片机的时钟引脚外接晶振频率为12MHZ的晶振信号电路。
(2) 利用LCD12864液晶显示模块实现文字显示。
(3) 当前花样灯用8只LED发光二极管组成。
(4) 键盘采用独立式键盘，需要2个键。
(5) 采样时间用定时/计数器1来实现音乐播放。
(6) 采用外部中断1实现花样灯的切换。
2.3 设计方案
根据设计要求和设计思路，可以确定该系统的设计方案，硬件主要由五部分组成，即LCD12864、单片机、键盘、LED显示器、扬声器。单片机采用AT89C51。
在单片机中，定时功能既可以由硬件（定时/记数器）实现，也可通过软件定时实现。硬件定时是利用单片机内定时器定时，启动以后定时器可与CPU并行工作，不占用CPU时间，CPU有较高的工作效率。定时器的TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0～3，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。硬件电路设计如图2.3所示：
