单片机课程设计-基于单片机音乐彩灯电子控制器设计(编辑修改稿)

单片机课程设计-基于单片机音乐彩灯电子控制器设计(编辑修改稿)内容摘要：

见的复位电路有上电复位电路和按键复位电路。 为了方便系统的硬件初始化，我们采用按键复位电路。 如图 6 所示 ： R110KS1V C CC510u复位电路 图 6 复位 电路 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 11 按键电路 由于 要达到设计要求，同时也为了提高设计的课操作性；选用按键来控制输入从而可以手动的对音乐彩灯进行控制。 按键 S2 与单片机 端口连接是“开始”按键；按键 S3与单片机 端口连接是“暂停”按键；按键 S3 与单片机 端口连接是“停止”按键。 如 图 7 所示。 S2S3S4按键电路 图 7 按键电路 ISP 下载口电路 下载口电路采用了 ISP 下载口，能快速下载和更换单片机中的程序，从而满足和达到实验的要求下载口的 1 脚与单片机的 相连接，下载口的 2 脚与 VCC 相连接，下载口的 3 脚与单片机的相连接，下载口的 5 脚与单片机的相连接，下载口的 7 脚与单片机的 相连接，下载口的 9 脚与单片机的 相连接，下载口的 6 和 8 脚与 GND 相连接。 下载电路采用 DIP10 插座；其插座的管脚如图 8 示， DIP10 管脚功能如表 1 所示 [5]。 P 1 .5P 1 .7P 1 .6R S TV C C1 23 45 67 89 10J4IS P下载口电路 图 8 按键下载口电路 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 12 表 1 DIP10管脚使用说明 AT89ISP 引 脚 CPU 端 说明 AT89ISP 引脚 CPU 端 说明 1 SCK 时钟信号 5 RST 复位端 2 VCC 电源 9 MOSI 输出信号 3 MISO 输入信号 10 GND 地线 4 GND 地线 LED 彩灯显示电路 LED 数码显示管有两种，一种是共阳极数码管，另一种是共阴极数码管，其内部是由八个阳极或阴极相连接的发光二极管组成，二者原理不同但功能相同。 共阴极 LED 数码显示块的发光二极管阴极连接在一起，形成该模块的公共端（通常称为位选端），因此称为共阴极 LED 数码显示器， 8 个 数码管的另一端通常称为段选端，当显示器的公共端接低电平，某个发光二极管的阳极接高电平时，该发光二极管被点亮；而共阳极 LED 数码显示管则 形成共阳极 LED 数码显示块的公共端，该公共端必须接高电平，同理在共阳极 LED 数码显示块中如某个发光二极管的阴极为低电平时，该发光二极管被点亮 [7]。 AT89S52是采用 12MHZ晶振获得稳定的时钟频率。 采用 12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率， 从而使输出的频率更为稳定。 显示电路采用简单实用的 8位共阳 LED数码管。 单片机系统显示电路如图 9所示。 D0 LEDD1 LEDD2 LEDD3 LEDR2 330D4 LEDD5 LEDP 3 . 0 P 3 . 1 P 3 . 2 P 3 . 3 P 3 . 4 P 3 . 5D6 LEDD7 LEDP 3 . 6 P 3 . 7R6 330R4 330R5 330R8 330R7 330R3 330R9 330VCC彩灯显示电路 图 9 LED 显 示电路 12864 液晶电路 12864 液晶简介 12864 是 128*64 点阵 液晶模块的点阵数简称。 该点阵的屏显成本相对较低，适用于各类仪器。 液晶模组的驱动应遵照规定的额定指标，避免故障及永久损坏。 液晶显示屏 焊接温度： 280176。 C+10176。 C 焊接时间 34 秒 [6]。 液晶的电气特性如表 2 所示。 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 13 表 2 12864液晶的电气特性 项目 符号 最小 典型 最大 单位 电源电压 VDDVSS V 液晶驱动电压 VDDVADJ Ta=0 Ta=25 Ta=50 液晶的背光驱动电流 ILED 60 80 液晶驱动电流 IEE 12864 液晶显示屏管脚号及作用 液晶的 1 脚 VSS 接电源，为液晶提供电流； 17 脚为复位端，与单片机的 27 脚连接，通过单片机程序来控制液晶显示的复位；液晶 20 脚接地线； 7~14 脚与排阻的2~9 脚连接。 如表 3 所示。 表 3 12864液晶显示屏的管脚号及作用 管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述 1 VSS +5V 电源地 2 VCC ~+5V 电源正 3 V0 对比度（亮度）调整 4 RS(CS） H/L RS=“H”,表示 DB7——DB0为 显示数据 RS=“L”,表示 DB7——DB0为显示指令数据 5 R/W(SID） H/L R/W=“H”,E=“H”,R/W=“L”,E=“H→L”, 6 E(SCLK) H/L 使能信号 7 DB0 H/L 三态数据线 8 DB1 H/L 三态数据线 9 DB2 H/L 三态数据线 10 DB3 H/L 三态数据线 11 DB4 H/L 三态数据线 12 DB5 H/L 三态数据线 13 DB6 H/L 三态数据线 14 DB7 H/L 三态数据线 15 PSB H/L H： 8位或 4位并口方式 ， L： 串口方式 16 NC 空脚 17 /RESET H/L 复位端，低电平有效 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 14 续表 12864液晶显示屏的管脚号及作用 管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述 18 VOUT LCD 驱动电压输出端 19 A VDD 背光源正端 （ +5V） 20 K VSS 背光源负端 在这个设计中 由于采用的是并行，故直接将 PSB 连接高电平； VSS 与 LED_K 端接地。 液晶的数据位 DB0~DB7 分别接在排阻 U2 的 A0~A7 上；复位端 17 脚和单片机的复位端连接。 12864 液晶屏显示部分电图如图 10 所示。 123456789U2P A I Z U _ 8V C C8 1 0 kV C CV S S1V D D2VO3RS4R /W5E6D B 07D B 18D B 29D B 310D B 411D B 512D B 613D B 714P S B15NC16NC18R E T17L E D _ A19L E D _ K20U31 2 8 6 4RSR /WEA0A1A2A3A4A5A6A7W11 0 KV C CA0A1A2A3A4A5A6A7R E TL C D 显示电路 图 10 12864 液晶屏显示 电路 音乐播放电路 为了提高声音电路的功率并保持稳定在喇叭电路中增加了一个 8550 三极管，并增加了一个阻值比较大的电阻来增加电路的电流。 音乐 播放电路如图 11 所示。 L S1SPE A KE RQ18550V C CR105. 1K喇叭电路 图 11 喇叭 电路 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 15 直流稳压电源电路 电源电路采用普通可调电源供电，电源由外接端口连接 5V 电压参考源，可满足本系统单片机、彩灯和小喇叭的供电要求。 其中采用两个电容并联，达到滤波的作用，以便得到 稳定 的 电流。 如下图 12。 12J2C O N2V C CC410u C30. 1u电源电路 图 12 稳压电源电路 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 16 4 系统软件设计 硬件电路一旦确定，大体的功能框架也形成了。 这时我们需要在硬件平台上编写软件程序，完成各部分硬件的控制和协调。 系统功能是由软硬件共同实现的，由于软件的可伸缩性，最终实现的系统功能可强可弱，差别可能很大。 因此，软件是本系统的灵魂。 音乐彩灯控制器的软件设计主要是为了实现彩灯与音乐同步控制。 基于单片机的音乐彩灯控制器的设计 的软件设计主要由主程序、 复位程序、音频及半音 程序、 按键 中断程序及显示子程序组成。 下面 分别 对主程序、 音频及半音 程序 、按键 中断程序 和显示程序 逐一作介绍 [7]。 单片机系统设计主程序流程图 本设计选用 AT89S52 的单片机来控制歌曲播放和歌词显示。 采用直流电源为其提供基准电压 +5V，采用 12864LCD 显示，小喇叭播放音乐 [8]。 通过软件程序与按键输入来控制输入与输出。 当电源接通时，程 序开始初始化。 当开始键按下时单片机的 21 脚输入低电平，程序启动；音乐开始播放彩灯交替移动点亮；随即进入通过频率变化范围中断若在整体频率范围内则继续程序；若不在整体频率范围内则所有彩灯 1Hz 闪烁。 当程序进入高频判定时，若在高频段内则使高频段灯亮，液晶显示当前频率的大概值；若不在高频段范围内则进入中频判定，判定结果同高频；当程序进入低频判定时，若满足频率判定要求则低频段灯亮，液晶显示当前频率的大概值；若不满足判定要求则程序结束。 图 13 为主要程序流程图。 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 17 图 13 主程序流程图 开始 初始化 按键按下。 播放音乐 Y 在高频段内。 在中频段内。 高频段灯亮并且液晶显示当前频率大概值 Y 中频段灯亮并且液晶显示当前频率大概值 Y 在低频段内。 低频段灯亮并且液晶显示当前频率大概值 Y 所有彩灯 1Hz闪烁 结束 N N N N 物理与电子工程学院 2020级本科课程设计 18 音乐彩灯控制器的主程序如下。 include include pragma ot(0) define uint unsigned int define uchar unsigned char define io_LCD12864_DATAPORT P0。 define SET_DATA io_LCD12864_RS = 1。 define SET_INC io_LCD12864_RS = 0。 define SET_READ io_LCD12864_RW = 1。 define SET_WRITE io_LCD12864_RW = 0。 define SET_EN io_LCD12864_EN = 1。 define CLR_EN io_LCD12864_EN = 0。 define OSFREQ 11059200 //所使用的晶振频率 sbit io_LCD12864_RS = P2^3。 sbit io_LCD12864_RW = P2^4。 sbit io_LCD12864_EN = P2^5。 sbit BEEP_PWR=P2^7。 sbit。