单片机音乐流水灯论文开题报告.doc

**大学本科毕业论文（设计）开题报告书
论文（设计）题目
单片机音乐流水灯系统设计与实现
作 者 姓 名

所属学部专业年级

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开题时期
年 月 日
选题的根据：
1）说明本选题的理论、实际意义
随着经济的发展，科技的突飞猛进，芯片技术也取得了飞速发展，使单片机技术在各种民用和工业测控等领域得到了更为广泛的应用。单片机凭借其低成本、高性能的不可替代优势，已经成为微电脑控制的主力军。据统计，我国的单片机年需求量已达2亿片以上，且每年以大约15%的速度增长，发展迅速的单片机行业有着广阔的前景。相比于发展迅猛的单片机行业，国内的单片机设计开发从业人员缺口很大。据统计，到2015年，我国单片机开发从业人员将达350万人，而目前的从业者大约只有一百五十万人，两百万的人才缺口正驱动着大量的人员加入这个庞大的群体。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，因此通过单片机音乐流水灯系统设计和研究，对于切实掌握单片机相关知识具有重要的理论和实际意义。

2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解
目前，国内外对于单片机流水灯的研究，大多数是利用AT89C51单片机，软硬件相结合，构造出最简单的流水灯，此举旨在抛砖引玉，广大用户又在此基础上扩展出更复杂的流水灯控制，比如键盘控制流水花样、控制流水灯显示数字或图案等等。另外有关单片机音乐的研究，主要是针对单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法，以期产生更加纯正的音色来。由于这两个方面的研究比较成熟，因而就衍生出了单片机音乐流水灯的研究，详细了解并掌握音乐流水灯的理论基础和实践，对于单片机的学习将会产生不可估量的作用。
主要内容：
1） 硬件组成部分
单片机音乐流水灯系统总体设计由八个部分构成：晶振电路模块、复位电路模块、AT89C52单片机、数码管显示模块、发声模块、电阻模块以及流水灯模块。其中七个模块连接在AT89C52单片机上构成一个完整的系统。此系统的原理框图如图1所示：

AT89C52单片机

晶振电路模块

复位电路模块

流水灯模块

图1 单片机音乐流水灯系统原理框图
按键模块
发声模块
数码管显示模块
电阻模块

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的可反复擦写的程序存储器和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：
① 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；
② 片内数据存储器内含256字节的RAM；
③ 具有32根可编程I/O口线；
④ 具有3个可编程定时器；
⑤ 中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构；
⑥ 串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；
⑦ 具有一个数据指针DPTR；
⑧ 低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；
⑨ 具有可编程的3级程序锁定位；
⑩ 工作电源电压为5V，最高工作频率为24MHz。

其中AT89C52单片机的引脚图如图2所示：

图2 AT89C52单片机引脚图

2） 软件组成部分
软件部分具体分为音乐程序和流水灯程序，利用C语言进行编写。
研究方法：
单片机音乐流水灯系统总体功能的实现与各个模块的基本功能密不可分，因此必须要从各个模块的单独设计入手。
1） 晶振电路模块
晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
2） 复位电路模块
这个模块主要进行复位操作。
3） 流水灯模块
要实现流水灯功能，只要将几个发光二极管依次点亮、熄灭，发光二极管便会一亮一灭地成为流水灯了。在此还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，在控制发光二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则就看不到“流水”效果了。
4） 电阻模块
这里将增加一个27KΩ的RP1接在AT89C52单片机的P0.0-P0.7引脚上。
5） 按键模块
按键模块将增加一个模式键、一个加速键、一个减速键进行相应的按键操作。
6） 发声模块
发声模块的主要部件是蜂鸣器LS1，蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的。
7） 数码管显示模块
此模块主要是用来显示按键模块对音乐控制的显示。
最后单片机音乐流水灯系统的设计和研究必须要实现音乐与流水灯的完美结合，在研究的过程中要切实解决面临的各种问题，认真查找相关文献资料，加强沟通，遇到问题要独立思考。设计过程中要按照步骤来，一步一个脚印，首先做好整体布局，从理论设计出发，罗列出所需硬件清单，然后购买相应的硬件设施，在经过大量的仿真实验无误后，再动手进行相应的硬件设置。
完成期限和采取的主要措施：
1． 年 月 日—— 年 月 日：资料搜集整理与分析，完成开题报告。
2． 年 月 日—— 年 月 日：学习单片机的基础知识和基本原理，购买相应的元器件。
3． 年 月 日—— 年 月 日：深入研究单片机音乐模块和流水灯模块编程，同时设计电路图。
4． 年 月 日—— 年 月 日：按照电路图焊接电路板，下载程序并进行测试。
5． 年 月 日—— 年 月 日：撰写论文。
主要参考资料：
1.李勋,刘源.单片机实用教程.北京:北京航空航天大学出版社,2006
2.付晓光.单片机原理与应用技术.北京:清华大学出版社,2004
3.李维祥.MCS-51单片机原理与应用.天津:天津大学出版社,2002
4.李玉峰,倪虹霞.MCS-51系列单片机原理与接口技术.北京:人民邮电出版社,2004
5.徐煜明，韩雁.单片机原理及接口技术.北京：电子工业出版社，2005
6.万光毅，严义，邢春香.单片机实验与实践教程.北京：北京航空航天大学出版社，2006
指导教师意见：

签 名：
年 月 日