1、 学校代码 10126 学号 科研创新训练论文 题 目 基于 C51单片机的蜂鸣器和流水灯的应用 院 系 内蒙古大学鄂尔多斯学院 专业名称 自动化 年 级 2013 级 学生姓名 高乐 指导教 师 高乐奇 2015 年 06 月 20 日 基于 C51 单片机的蜂鸣器和流水灯的应用 摘要 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。本文介绍了单片机的发展及应用，和基于单片机的蜂鸣器和流
2、水灯的知识及应用，还介绍了此次我所设计的课题。 关键词 ： C-51 单片机，控制 系统，流水灯，蜂鸣器，程序设计 The application of buzzer and flowing water light based on C51 MCU Author:GaoLe Tutor:GaoLeQi Abstract This age is a new technology emerge in endlessly era, in the electronic field especially automation intelligent control field, the traditio
3、nal schism components or digital logic circuit, is composed of control system with unprecedented speed was replaced by micro-controller intelligent control system. SCM has small, strong function, low cost, etc, it can be said that wide application, intelligent control and automatic control core is t
4、he micro-controller.This article introduces the MCU development and application,the knowledge and application of buzzer and flowing water light based on MCU,then introduces the task I have designed this time. Keyword:C51 micro-controller,control system,flowing water light,buzzer ,programming 目录 第一章
5、绪论 第二章 概述 2. 1 什么是单片机 2 2 单片机的发展 2 3 单片机的应用 第三章 硬件 3 1 单片机流水灯电路原理图及工作原理 3 2 单片机蜂鸣器电路原理图及工作原理 3 3 STC-51 单片机的硬件结构 第四章 单片机应用系统的软件设计 第五章 结论 致谢 参考文献 附录 内蒙古大学鄂尔多斯学院 13 级自动化专业科研创新训练论文 第 1 页 第一章 绪论 在单片机的应用过程中，单片机只是应用系统的一个核心部件，为把单片机系统应用于不同的领域，只掌握单片机的基础知识是远远不够的，要想构成一个完善的应用系统，还要熟悉执行机构及硬件接口电路的应用特性，同时，还应该掌握系统的结
6、构布局、印刷电路板的结构布局及软件的设计技巧这些书本上学不到的知识，因此为设计出完善的应用系统，必须在实际工作中勤于实践，逐步积累这方面的经验。 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域 ，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。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，介绍了其软件编程方法。 电子技术课程设计是电子技术课程的实践性环节，是对所学的电子
7、技术基本理论知识的综合运用。课程设计是根据某一课题技术指标或逻辑功能的要求，进行电路的独立设计，实验安装和调试，在实验板上进行电子产 品的制作和写出实验总结报告。根据这次课程设计的内容和要求，我首先进行了整体方案的构思，通过在图书馆和上网查阅资料，并分析和比较，选取了一种简单而且可行性高的方案。此方案主要由延时电路、定时计数电路、主控电路、程序译码驱动电路等组成。通过查阅有关书籍、上网和综合已学机以及电子技术的知识，并考虑到电路的工作稳定性，设计成本低，电路简单，功耗低等因素，同时还留有余地用于电路的功能扩展，鉴于此选用了比较常见的元器件来构成各单元电路，选取所须的元件后，对各电路元件的参数进
8、行了计算，然后进实验室进行电路的安装和调试。经 过几天紧张的电路安装和调试，期间还进行了部分方案的的单片修改和改进，实现了课程设计的主要任务和具体要求。 内蒙古大学鄂尔多斯学院 13 级自动化专业科研创新训练论文 第 2 页 第二章 概述 2.1 什么是单片机 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。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
9、不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图 1 所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升 级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词 “智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些
10、工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上 . 2.2 单片机的发展 单片机就是在一块硅片上集成了中央处理器 CPU(Central Processing Unit)、随机存储器 RAM(Random Access Memory)、只读存储器 ROM(Read Only Memory)、中断系统、定时 /计数器和多种 I/O 口（ Input/Output Ports） 的一个不带外部设备的微型计算机。它具有计算机的基本属性，所以可以称它为单片微型计算机 (Single Chip M
11、icrocomputer)，简称单片机。 1976 年 Intel公司推出了第一代 8 位单片机的代表产品 -MCS-48系列单片机 8048，它将 CPU、串行口、定时器和 128BRAM 集成在一块芯片内，使用的是 NMOS 工艺。在 MCS-48 成功的刺激下，出现了第二代单片机产品。在第二代单片机中， IntelMCS-51 进入中国市场最早，过渡到 CMOS 工艺的 80C51 要迟一 些。 1983 年 Intel公司推出的 MCS-96 系列单片机就是其中的典型代表之一。 2.3 单片机的应用 在生产和生活的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的出现。单片机的应用有利
12、于产品小型化、多功能化和智能化，而且抗干扰能力强，内蒙古大学鄂尔多斯学院 13 级自动化专业科研创新训练论文 第 3 页 可在各种恶劣的环境下可靠的工作，成本也较低。所以单片机的应用已极为广泛，它在工业自动化、工业测控、智能仪器仪表、家用电器、信息与通信、军事装备等方面都在发挥着“微电脑控制”的作用。较高档的单片机都有通信接口，因而为单片机在计算机网络与通信设备中的应用创造了很好的条件。在微 波通信、短波通信、载波通信、光纤通信和程控交换等设备、仪器中都能找到单片机的应用，如通信系统中的监控、自适应控制系统，频率合成，声像处理，数字滤波，自动拨号无线电话网，自动呼叫应答设备及程控调度电话分机等
13、。 内蒙古大学鄂尔多斯学院 13 级自动化专业科研创新训练论文 第 4 页 第三章 硬件 3 1 单片机流水灯电路原理图及工作原理 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。 AT89C51 单片机是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，具有丰富的内部资 源： 4kB 闪存、 128BRAM、 32 根I/O 口线、 2 个 16 位定时 /计数器、 5 个向量两级中断结构、 2 个全双工的串行口，具有 4.25 5.50V 的电压工作范围和 0 24MHz 工作频率，使用 AT89C51 单片机时无须外扩存储器。因
14、此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由 AT89C51 单片机、 7407 单片机、电阻、发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。其具体的电路原理图组成如下所示： 单片机流水灯的电路原理图 从原理图中可以看出，如果要让接在 P1.0 口的 LED1 亮起来，那么只要把P1.0 口的电平变为高电平就可以了；相反，如果要接在 P1.0 口的 LED1 熄灭，就要把 P1.0 口的电平变为低电平；同理，接在 P1.1 P1.7 口的其他 7 个 LED 的点亮和熄灭的方法同 LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1 LE
15、D8 依次点亮、熄灭， 8 只 LED 灯便会一亮一暗的做流水灯了。在此我们还应注意一点 ，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内蒙古大学鄂尔多斯学院 13 级自动化专业科研创新训练论文 第 5 页 短，我们在控制二极管灯亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。 3.2 单片机蜂鸣器电路原理图及工作原理 电磁式蜂鸣器的结构原理：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 3 3 STC-51 单片机的硬件结构 89C
16、51 单片机主要特性： 与 MCS-51 兼容 ;4K 字节可 编程闪烁存储器 ;全静态工作 ： 0Hz-24Hz ;三级程序存储器锁定 ;128*8 位内部 RAM;32 可编程 I/O线 ;两个 16 位定时器 /计数器 ;5 个中断源 ;可编程串行通道 ;低功耗的闲置和掉电模式 ;片内振荡器和时钟电路 STC-51 系列单片机的内部结构框图如下图所示 : 内蒙古大学鄂尔多斯学院 13 级自动化专业科研创新训练论文 第 6 页 从上图可知，它主要由 8 个部件通过片内总线连接而成。部件有中央处理器（ CPU） 、数据存储器 （ RAM） 、程序存储器 （ ROM/EPROM） 、并行输入
17、/输出口、串行口、定时 /计数器、中断系统及特殊功能寄存器。 STC-51 单片机的封装有两种形式，一种是双列直插式 （ DIP） 封装的形式，另一种是方形封装形式。 HMOS 工艺的 8051 单片机采用 40 引脚的 DIP 封装，而 CHMOS 工艺的单片机除采用 DIP 封装外，还采用方形封装形式，其中 4 个NC 为空引脚。采用 40 引脚 DIP 封装的 8051 单片机引脚排列如图 1 所示。 8051单片机是高性能的单片机，由于受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具 有两种功能，我们用斜线加以区分。 单片机的管脚除了电源端 Vcc、接地端 Vss、复位端 RST、晶振接入端的XTAL1、 XTAL2 及通用 I/O 口的 P1.0-P1.7 外，其于的管脚都是为现实系统扩展
