单片机课程设计论文基于单片机控制音乐门铃.doc
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1、洛阳理工学院 基于单片机控制音乐门铃 课题名称:音乐门铃 专 业:电气自动化 班 级:09电气自动化6班 学 号:B090406 摘要随着时代的前进和发展,控制智能化、仪器小型化、功耗微小化得到广泛关注。在这些领域中,单片机起到了举足轻重的作用,这就把单片机的应用提升到重要的地位,单片机应用系统设计就成为新的技术热点近几年来,随着市场上智能化楼宇的不断升温,门铃系统已作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部分,被各商家和用户所接受。人们已开始习惯用门铃系统代替传统的铁钥匙去管理各通道门,这使门铃系统得到了飞跃性的发展。随着单片机技术的飞速发展,通过单片机实现人们对物质生活的满足,这将会
2、日益成为今后的一个重要发展的方向。 由于电子音乐门铃具有铃声动听,价格低廉,耗电少等特点,在现代家居中的 应用越来越流行。有了电子音乐门铃,在客人拜访时,听到的将不再是单调的 提示等候音,而是不同凡响的流行音乐旋律,特效音等个性化的电子声乐。音乐是 由音符组成。声音的频率范围约在几十到几千赫兹,若能利用程序来控制单片机某个口线的 高电平和低电平,则在该线口就能产生一定频率的矩形波,接上扬声器就能发出一定频率的声音,若再利用延时控制“高”“低”电平的持续时间,就能改变输出频率,从而改变音调。要奏出准确地控制乐曲节奏,常用节拍来表示。现在对于我们可以利用单片机演奏乐曲,我们可以从单片机的基本发音实
3、验出发。我们知道,声音的频谱范围约在几时到几千赫兹,能利用程序来控制单片机口线的高电平或低电平,则在该口线上就能产生一定频率的矩形波,街上扬声器就能发出一定频率的声音,我们在利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间,就能改变输出频率,从而改变音调而发出美妙的音乐。 关键词: 智能化 实用化 单片机 嵌入式 前言 由于电子音乐门铃具有悦耳动听,价格低廉,耗电少等优点,在现代家居中的应用越来越流行。有了电子音乐门铃,在有客人拜访时,听到的将不再是单调的提示音,而是不同凡响的流行音乐旋律。特效音等个性化的电子音乐。这里用一个单片机设计的电子音乐门铃,仅需AT89C51单片机最小系统,再加上LM38
4、6做音频小功放,输出到扬声器。客人来访时,按一下按钮,门铃就会奏出优美的电子音乐。Abstract:Asthebellhasawonderfulblendofelectronicmusic,lowpriceandlowpowerconsumptionadvantagesofmodernhouseholdmoreandmorepopular.Withelectronicmusicdoorbell,whereguestsvisit,thehearingwillnolongerbemonotonoustone,buttheextraordinarypopmelodies.Soundeffectssu
5、chaspersonalizedelectronicmusic.Hereasinglechipdesignwithelectronicmusicdoorbell,justAT89C51microcomputersystem,togetherwithasmallLM386audioamplifiertodotheoutputtothespeaker.Visitor,clickthebutton,doorbellwillplaythebeautifulelectronicmusic.目录第一章 设计原理及组成61.1设计原理61.2电子音乐门铃的组成61.3功率放大电路7第二章 系统主要硬件介绍8
6、2.1 AT89C52 芯片简介82.1.1 功能特性描述92.1.2 主要功能特性;102.1.3芯片封装与引脚功能102.1.4 AT89C52内部框图:112.2 LM386引脚图,特性介绍122.2.1 概述:122.2.2特性:12第三章 软件设计133.1音乐符设计133.2 程序设计方法143.3 程序框图153.4音乐门铃的80C52电路图173.5音乐门铃的发声原理17总 结18致 谢19参考文献20附录121附录222 单片机概述 一台能够工作的计算机要有这样几个部分构成:CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储)、输入/输出设备(串行口、并行输出口等)。在个人计算机上这
7、些部分被分成若干块芯片,安装在一个被称为主板的印刷线路板上。而在单片机中,这些部分,全部被做到一块集成电路芯片中了,所以就称为单片机,而且有一些单片机中除了上述部分外,还集成了其它部如A/D、D/A等。 单片机的体积也不大,一般用40脚封装,当然功能多一些的单片机也有引脚比较多的,如68脚,功能少的只有10多个或20多个引脚,有的甚至只有8只引脚。 MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称,这一系列单片机包括了如8031、8051、8751、8032、8052、8752等品种,其中8051是最早最典型的产品。该系列其他产品都是在8051的基础上进行功能增减,改变而来的,所以
8、人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机,而8031是前些年在我国最流行的单片机,所以很多公司在做以8051为核心的单片机,当然功能或多或少有些改变,以满足不同的需求,其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机,它是由美国ATMEL公司开发生产的。本设计就是用89C51来完成的。第一章 设计原理及组成1.1设计原理 音乐门铃的设计方案,掌握了汇编语言的编程方法,并熟练的运用AT89C51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,音乐是由音符组成的,不同的音符是由相应的频率的震动产生,产生不同的音频要有不同固定周期的脉冲信号。要产生音频脉冲,只要算出某一音频的周期(1/F
9、),然后将此周期T除以2,即为半周期的时间。我们利用单片机的内部定时器T0,使其工作在计数器模式1,初始化适当的计数值TH0及TL0以及即时这个半周期的时间,每当记上得到此频率的脉冲。P1.1引脚接LM386作音频功放,然后输出到扬声器,从而发出美妙的乐声。1.2电子音乐门铃的组成 (1) 系统供电电源 1.3功率放大电路 R1口接P1.1 功率放大器的主要任务是输出大信号和大功率,对音频信号有效不失真的进行放大以推动扬声器发出声音。第二章 系统主要硬件介绍2.1 AT89C52 芯片简介AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含8KB的可反复檫写的程序
10、存储器和12B的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内配置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型,与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。其主要工作特性是:片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器,可擦写寿命为1000次;片内数据存储器内含256字节的RAM;具有32根可编程I/O口线;具有3个可编程定时器;中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个
11、级优先权的中断结构;串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口;具有一个数据指针DPTR;低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式;具有可编程的3级程序锁定位;AT89C52工作电源电压为5(1+0.2)V,且典型值为5V;AT89C52最高工作频率为24MHz。单片机正常工作时,都需要有一个时钟电路和一个复位电路。本设计中选择了内部时钟方式和按键电平复位电路,来构成单片机的最小电路。2.1.1 功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上F
12、lash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能: 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级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 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,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,
13、单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器8K 字节在系统可编程AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52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
14、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,也可以在线编程。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。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。2.1.2 主要功能特性; 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6个中断源
15、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2.1.3芯片封装与引脚功能AT89S52功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM, 32 位I
16、/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级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 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,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。2.1.4 AT89C52内部框图:2.2 LM386引脚图,特性介绍2.2.1 概述:LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8
17、脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场 合。 LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 图三2.2.2特性:静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。 工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。 外围元件少。 电压增益可调,20-200。 低失真度。LM386电源电压4-12V,音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的,它的电源电压范围非常宽,最高可使用到15V,消耗静态电流为4mA,当电源电压为12V
18、时,在8欧姆的负载情况下,可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。第三章 软件设计3.1音乐符设计首先建立音乐,把音乐的音符找出。建立各个音符的定时常数T值表,编写程序时我们把T值表按顺序建立在“TABLE”栏。每个发音符使用一个字节,字节的位(简谱码)代表音符的节拍。如果1拍为0.4秒,4分之一秒就是0.4秒。只要设定延时时间就求得节拍的时间。假设4分之一为1DELAY,则一拍应为4DELAY,依次类推。所以只要求出4分之一的DELAY时间。其余的节拍就是它的倍数。4分之一拍的延时在此我们设为125ms,节拍码如表:节拍数及节码数节拍数节码数11/4拍22/4拍33/4拍41拍51又
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