单片机课程设计说明书第 1 页 共 40 页课程设计任务书课程设计任务书学生姓名：学生姓名： 魏冬冬魏冬冬 专业班级：专业班级： 机自机自 XS1101XS1101 班班 指导教师：指导教师： 徐汉斌徐汉斌 工作单位：工作单位： 机电工程学院机电工程学院 题题 目目: : 多模式带音乐跑马灯设计多模式带音乐跑马灯设计初始条件：初始条件：1 1采用采用 MCS51MCS51 作为主控芯片；作为主控芯片；2 2采用采用 1616 个发光二极管做跑马灯，要求有个发光二极管做跑马灯，要求有 5 5 种灯亮方式，并带音乐；种灯亮方式，并带音乐；3 3可实现速度控制，显示当前模式号，可手动或自动切换模式。可实现速度控制，显示当前模式号，可手动或自动切换模式。要求完成的主要任务要求完成的主要任务: : 1、查阅参考资料，自学相关可编程接口芯片的内部结构、工作方式和初查阅参考资料，自学相关可编程接口芯片的内部结构、工作方式和初始化编程过程；始化编程过程；2、根据设计系统的具体功能和性能参数，明确设计目标；根据设计系统的具体功能和性能参数，明确设计目标；3、单片机系统及其扩展接口电路设计，绘制系统硬件原理图；单片机系统及其扩展接口电路设计，绘制系统硬件原理图；4、编制系统控制源程序，绘制源程序流程图，包括初始化和监控程序；编制系统控制源程序，绘制源程序流程图，包括初始化和监控程序；5、撰写设计说明书（包括参考资料目录，字数不少于撰写设计说明书（包括参考资料目录，字数不少于 5000 字）字）时间安排：（两周）时间安排：（两周）序号内 容所用时间（天）1查阅资料，学习相关芯片知识22系统及扩展电路硬件设计33初始化程序和应用程序设计34相关硬件电路和程序调试35课程设计答辩1合计12指导教师签名：指导教师签名： 20132013 年年 1212 月月 2727 日日系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日单片机课程设计说明书第 2 页 共 40 页目录目录1、系统功能及需求分析及设计意义、系统功能及需求分析及设计意义.31.1 功能要求分析 .31.2 设计意义 .32、总体方案设计、总体方案设计 .43、系统硬件部分分析及设计、系统硬件部分分析及设计.53.1 硬件总体设计 .53.2 硬件各部分设计说明.53.2.1 主控芯片 AT89C52.53.2.2 跑马灯设计.113.2.3 模式显示设计.113.2.4 音乐播放设计.123.2.5 按键控制设计.124、系统软件部分设计、系统软件部分设计.144.1 软件总体设计思路 .144.2 主程序说明 .144.3 子程序说明 .174.4 各个程序调用和被调用关系.194.5 编写程序时发现的问题.195、总结与体会、总结与体会.216、参考文献、参考文献.22附录附录 程序编写程序编写.23附录附录 评分表评分表 .39单片机课程设计说明书第 3 页 共 40 页1、功能需求分析及设计意义、功能需求分析及设计意义1.1 功能要求分析功能要求分析多模式带音乐跑马灯系统要求采用 MCS51 作为主控芯片，驱动 16 个发光二极管做 5种模式跑马灯灯亮方式，并带有音乐；并且可实现速度控制，显示当前模式号，可手动或自动切换模式。本设计的要求是设计一个有多种功能的跑马灯，有多种不同的显示方式，速度控制功能，这里的速度控制还有显示方式都是由单片机内部的程序控制，在这里我将 16 个光二极管接在 P1 和 P2 引脚上，通过程序控制这两个个端口的电平高低，将 16 个光二极管的负极接地，正极接 P1 和 P2 口，即发 P1 和 P2 口的相应端口为低电平时，发光二极管的两端都为低电平，所以发光二极管不亮，当发光二极管的相应端口为高电平时就能被点亮。再通过程序循环的让各个端口以不同的方式点亮来达到走马的效果，并且当中要有一定的延时，延时时间大于人眼视觉暂留时间，否则人眼看上去每个灯都是亮的也就没有跑马效果。单片机演奏一个音符，是通过引脚，周期性的输出一个特定频率的方波。这就需要单片机，在半个周期内输出低电平、另外半个周期输出高电平，周而复始。演奏时，要根据音符频率的不同，把对应的、半个周期的定时时间初始值，送入定时器，再由定时器按时输出高低电平。1.2 设计意义设计意义跑马灯的应用十分广泛，主要以它的制作简便、价格低廉、信息醒目而得到人们的亲睐。例如：跑马灯在单片机系统中一般是用来指示和显示单片机的运行状态，一般情况下，单片机的跑马灯由多个 LED 发光二极管组成。在单片机运行时，可以在不同状态下让跑马灯显示不同的组合，作为单片机系统正常的指示。当单片机系统出现故障时，可以利用跑马灯显示当前的故障码，对故障做出诊断。此外，跑马灯在单片机的调试过程中也非常有用，可以在不同时候将需要的寄存器或关键变量的值显示在跑马灯上，提供需要的调试信息，实际应用中也常通过“跑马灯”来监视是否死机。证券业中常用“跑马灯”来显示不断变化的股票行情。也可应用于各种建筑物，大楼，酒吧，KTV，夜总会等娱乐场所，拖尾灯，以及各种休闲娱乐场所用的动态灯光显示。单片机课程设计说明书第 4 页 共 40 页2、总体方案设计、总体方案设计本设计选择 AT89C52 作为主控芯片，16 个发光二极管作为 LED 显示阵列，实现跑马灯的点亮功能；7SEG-COM-AN-BLUE 作为 LED 数码显示器，显示当前模式号；SPEAKER 作为音乐播放器，播放当前选择的音乐；并设置了 4 个按键，利用中断来实现模式切换，音乐切换，加速，减速等功能。系统方框图如下：图 2-1 系统方框图16AT89C52按键单片机课程设计说明书第 5 页 共 40 页3、系统硬件部分分析及设计、系统硬件部分分析及设计3.1 硬件总体设计硬件总体设计16 个 LED 发光二极管的低电平-GROUND； 16 个 LED 发