1、 PAGE36 / NUMPAGES36摘要單片機(jī)是隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)極其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的CPU，RAM，ROM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，因此單片機(jī)早期的含義稱為單片微型計(jì)算機(jī)。它擁有優(yōu)異的性價(jià)比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗的顯著優(yōu)點(diǎn).主要應(yīng)用于智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面,并且取得了顯著的成果。應(yīng)用于電子琴的設(shè)計(jì)就更加簡(jiǎn)單，利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)。用STC89C52單片機(jī)作為主控核心，特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定、硬件電路簡(jiǎn)單、性價(jià)比高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 電子琴 頻率

2、abstractsinglechip machine is along with large scale integrated circuit is the emergence of development, will the computers CPU, RAM, ROM, timing/counter and lots of I/O interface integration in a chip, formed the computer chip level, so the meaning of early chip called the single chip computer. It

3、has outstanding cost-effective, and integration high, small size, high reliability and control function is strong, low voltage, low power dissipation of significant advantages. Mainly used in intelligent instruments, industrial test and control mechanical and electrical integration, etc, and have ma

4、de the remarkable progress. Used in the design of the keyboard is more simple, using single chip computer of the timing/counter to produce such T0 square wave frequency signal. With STC89C52 monolithic processor as the master core, the characteristic is stable in operation, the hardware circuit is s

5、imple, high performance/price ratio, and has a certain practical valueKeywords: singlechip machineelectronic organfrequency目錄1 緒論單片微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，屬第四代電子計(jì)算機(jī)，它具有高性能、高速度、體積小、價(jià)價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。因此，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已成為高科技和工程領(lǐng)域的一箱重大課題。電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂(lè)器。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色，單片機(jī)具有

6、強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性。它已融入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要容是用AT89S51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主控模塊，在主控模塊上設(shè)有16個(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。本文主要對(duì)使用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機(jī)電子琴系統(tǒng)硬件組成。利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來(lái)獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)。并且本文分別從原理圖，主要芯片，各模塊原理與模塊的程序的調(diào)試來(lái)詳細(xì)闡述。一首音樂(lè)是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了

7、，當(dāng)然對(duì)于單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生不同頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。2.系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1方案介紹整個(gè)系統(tǒng)有硬件和軟件組成，需要的芯片有LM386，STC89C52，還有按鍵，發(fā)光二極管，揚(yáng)聲器，和一些電阻電容等。一共設(shè)置8個(gè)按鍵，從左到右分別是1、2、3、4、5、6、7和歌曲。通過(guò)AT89S51的輸入輸出口，通過(guò)按鍵輸入，經(jīng)過(guò)軟件讀取，通過(guò)輸出口輸出，將信號(hào)發(fā)送到LM386，在發(fā)送到揚(yáng)聲器上，就可以聽(tīng)到你想要的聲音。中間的一切都需要由軟件編程實(shí)現(xiàn)，因此最重要的部分是軟件編寫。在這里，我們又自己做了一個(gè)串行通信口

8、，用于傳輸數(shù)據(jù)到制作的電子琴上，方便進(jìn)行調(diào)試，所以又需要MAX232芯片，一個(gè)串行口。2.2電子琴發(fā)音原理電子琴既可以演奏不同的曲調(diào)，又可以發(fā)出強(qiáng)弱不同的聲音，還可以模仿二胡、笛子、鋼琴、黑管以與鑼鼓等不同樂(lè)器的聲音。大家都知道，聲音是由震動(dòng)產(chǎn)生的，一首音樂(lè)是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了，當(dāng)然對(duì)于單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系正確即可。若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出來(lái)某一音頻的周期（1/頻率），再將此周期除以2，即

9、為半周期的時(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將P1.0反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89C52的部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式下，改變計(jì)數(shù)值TH0與TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階。例如，頻率為523Hz，其周期T1/5231912s，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956s/1s956，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。 計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式(如式2-1所示)是： Nfi2fr（2-1）式中，N是計(jì)數(shù)值；fi是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為12MHz時(shí)，其頻率為1MHz）；fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計(jì)數(shù)初值T的求法如下： T

10、65536N65536fi2fr 例如：設(shè)K65536，fi1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計(jì)數(shù)值。 T65536N65536fi2fr6553610000002fr65536500000/fr 低音DO的T65536500000/26263627 中音DO的T65536500000/52364580 高音DO的T65536500000/104665059 單片機(jī)12MHZ晶振，高中低音符與計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表2-1所示表2-1 音符頻率表音符頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（T值）音符頻率（HZ）簡(jiǎn)譜碼（T值）低1DO26263628# 4 FA#

11、74064860#1DO#27763731中 5 SO78464898低2RE29463835# 5 SO#83164934#2 RE#31163928中 6 LA88064968低 3 M33064021# 693264994低 4 FA34964103中 7 SI98865030# 4 FA#37064185高 1 DO104665058低 5 SO39264260# 1 DO#110965085# 5 SO#41564331高 2 RE117565110低 6 LA44064400# 2 RE#124565134# 646664463高 3 M131865157低 7 SI4946452

12、4高 4 FA139765178中 1 DO52364580# 4 FA#148065198# 1 DO#55464633高 5 SO156865217中 2 RE58764684# 5 SO#166165235# 2 RE#62264732高 6 LA176065252中 3 M65964777# 6186565268中 4 FA69864820高 7 SI1967652832.3串行口簡(jiǎn)介串口叫做串行接口，現(xiàn)在的PC 機(jī)一般有兩個(gè)串行口COM 1 和COM 2 。串行口不同于并行口之處在于它的數(shù)據(jù)和控制信息是一位接一位地傳送出去的。雖然這樣速度會(huì)慢一些，但傳送距離較并行口更長(zhǎng)，因此若要進(jìn)行

13、較長(zhǎng)距離的通信時(shí)，應(yīng)使用串行口。通常COM 1 使用的是9 針D 形連接器，也稱之為RS-232接口，而COM 2 有的使用的是老式的DB25 針連接器，也稱之為RS-422接口，不過(guò)目前已經(jīng)很少使用。RS-232-C：也稱標(biāo)準(zhǔn)串口，是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家與計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。傳統(tǒng)的RS-232-C接口標(biāo)準(zhǔn)有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)25芯D型插頭座。后來(lái)的PC上使用簡(jiǎn)化了的9芯D型插座?，F(xiàn)在應(yīng)用

14、中25芯插頭座已很少采用。現(xiàn)在的電腦一般有兩個(gè)串行口：COM1和COM2，你到計(jì)算機(jī)后面能看到9針D形接口就是了。現(xiàn)在有很多手機(jī)數(shù)據(jù)線或者物流接收器都采用COM口與計(jì)算機(jī)相連。串口形容一下就是 一條車道，而并口就是有8個(gè)車道同一時(shí)刻能傳送8位（一個(gè)位元組）數(shù)據(jù)。 但是并不是并口快，由于8位通道之間的互相干擾。傳輸時(shí)速度就受到了限制。而且當(dāng)傳輸出錯(cuò)時(shí)，要同時(shí)重新傳8個(gè)位的數(shù)據(jù)。串口沒(méi)有干擾，傳輸出錯(cuò)后重發(fā)一位就可以了。所以要比并口快。串口硬盤就是這樣被人們重視的。從原理上講，串行傳輸是按位傳輸方式，只利用一條信號(hào)線進(jìn)行傳輸，例如：要傳送一個(gè)字節(jié)（8位）數(shù)據(jù)，是按照該字節(jié)中從最高位逐位傳輸，直至最

15、低位。而并行傳輸是一次將所有一字節(jié)中8位信號(hào)一并傳送出去。自然最少需要8根信號(hào)線。如果按每次傳送的數(shù)據(jù)流量來(lái)看，并行傳輸要遠(yuǎn)快于串口，在電腦發(fā)展初期，由于數(shù)據(jù)傳輸速率不是很高，并行傳輸還是很快的。但并行傳輸也有它的缺點(diǎn)： 1、干擾問(wèn)題。其根本原因是由于傳輸速率太快，一般 達(dá)到100M以上，信號(hào)線上傳遞的頻率將超過(guò)100MHz，想想看，調(diào)頻收音機(jī)的頻率也不過(guò)88108MHz，也就是說(shuō)，若用并行傳輸?shù)脑?，?根天線放在一起來(lái)傳輸信號(hào)，不發(fā)生干擾才怪。但如果加強(qiáng)屏蔽，減小信號(hào)線間的耦合電容，是可以繼續(xù)增大傳輸速率的，不過(guò)這將變得不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檫@必然導(dǎo)致信號(hào)線將耗用更多金屬，截面積更大。但這并不是不能解

16、決的問(wèn)題。2、并行傳輸速率提升困難的最主要原因是同步問(wèn)題 并行傳輸時(shí)，發(fā)送器是同時(shí)將8位信號(hào)電平加在信號(hào)線上，電信號(hào)雖然是以光速傳輸?shù)?，但仍有延遲，因此8位信號(hào)不是嚴(yán)格同時(shí)到達(dá)接受端，速率小時(shí)，由于每一字節(jié)在信號(hào)線上的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，這種到達(dá)時(shí)間上的不同步并不嚴(yán)重，隨著傳輸速率的增加，與8位信號(hào)到達(dá)時(shí)間的差異相比，每一字節(jié)的持續(xù)時(shí)間顯得越來(lái)越短，最終導(dǎo)致前一字節(jié)的某幾位與后一字節(jié)的幾位同時(shí)到達(dá)接受端，這就造成了傳輸失敗，而且隨著信號(hào)線的加長(zhǎng)這種現(xiàn)象還會(huì)越發(fā)嚴(yán)重，直至無(wú)法使用。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)硬件電路的組成如圖3-1所示，它由STC89C52，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，按鍵電路，電

17、源電路，蜂鳴電路，顯示電路構(gòu)成。圖3-13.2 MAX232原理與應(yīng)用MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。MAX232引腳圖如圖3-2所示。圖3-2第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2I

18、N）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。MAX232獲得正負(fù)電源的另一種方法在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，我們時(shí)常要用到數(shù)/模（D/A）或者模/數(shù)（A/D）變換以與其它的模擬接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負(fù)電源，例如：9V,-9V; 12V,-12V。這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口部件的小功率電源。MAX232應(yīng)用原理圖如圖

19、3-3所示。圖3-33.3 LM386原理與應(yīng)用LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新鏈增益可調(diào)整、電源電壓圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。LM386部電路原理圖如圖3-4所示。與通用型集成運(yùn)放相類似，

20、它是一個(gè)三級(jí)放大電路。 圖3-4第一級(jí)為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源，作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。 第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。 引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由

21、單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。 電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。LM386的外形和引腳的排列如圖3-5所示。圖3-5引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10F。 查L(zhǎng)M386的datasheet，電源電壓4-12V或5-18V(LM386N-4)；靜態(tài)消耗電流為4mA；電壓增益為20-200dB；在1、8腳開(kāi)路時(shí)，帶寬為300KHz；輸入阻抗

22、為50K；音頻功率0.5W。 盡管LM386的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會(huì)帶來(lái)的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會(huì)產(chǎn)生非常討厭的噪聲。1、通過(guò)接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來(lái)改變?cè)鲆妫瑪嚅_(kāi)時(shí)增益為20dB。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會(huì)帶來(lái)好處-噪音減少。 2、PCB設(shè)計(jì)時(shí)，所有外圍元件盡可能靠近LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號(hào)通路盡可能平行走線，輸出亦如此。3、選好調(diào)節(jié)音量的電位器。阻值不要太大，10K最合適，太大也會(huì)影響音質(zhì)。4、盡可能采用雙音頻輸入/輸出。好處是：“+”、

23、“”輸出端可以很好地抵消共模信號(hào)，故能有效抑制共模噪聲。5、第7腳（BYPASS）的旁路電容不可少！實(shí)際應(yīng)用時(shí)，BYPASS端必須外接一個(gè)電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個(gè)電容的容值，減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時(shí)的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，這個(gè)電容可千萬(wàn)別省啊！6、減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直+耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過(guò)大有可能會(huì)損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號(hào)。它與揚(yáng)聲器負(fù)載構(gòu)成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會(huì)使截止頻率（fc=1/

24、(2*RL*Cout)）提高。分別測(cè)試，發(fā)現(xiàn)10uF/4.7uF最為合適，這是我的經(jīng)驗(yàn)值。7、電源的處理，也很關(guān)鍵。由于電壓不同、負(fù)載不同以與并聯(lián)的去耦電容不同，每組電源的上升、下降時(shí)間必有差異。非?？尚械姆椒ǎ簩⑸想?、掉電時(shí)間短的電源放到+12V處，選擇上升相對(duì)較慢的電源作為L(zhǎng)M386的Vs，但不要低于4V。LM386典型應(yīng)用電路如圖3-6圖3-63.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，

25、只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以與晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。目前為止，單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。復(fù)位電路工作原理如圖3-7所示，VCC上電時(shí)，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電。 S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。圖3-7單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU與系統(tǒng)各部件處于確定的初始

26、狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位我們使用的是手動(dòng)按鈕復(fù)位。手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。3.5 時(shí)鐘電路的

27、設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路就是像時(shí)鐘一樣產(chǎn)生產(chǎn)生準(zhǔn)確頻率的電路。需要一個(gè)晶體振蕩器，兩個(gè)30pF的電容即可。晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片，在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路，晶體振蕩器選擇12MHZ。如圖3-8所示。圖3-83.6按鍵電路的設(shè)計(jì)將單片機(jī)的P2

28、口直接連接按鍵接地，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，P2口得某一個(gè)地址線得到低電平，從而響應(yīng)這個(gè)鍵所設(shè)置的功能。這次設(shè)計(jì)使用的是獨(dú)立式鍵盤，其特點(diǎn)是一鍵一線，各鍵相互獨(dú)立。每個(gè)按鍵各接一條I/O口線，通過(guò)檢測(cè)I/O輸入線的電平狀態(tài)，可以很容易的判斷哪個(gè)按鍵被按下。這種鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是：電路簡(jiǎn)單，各條檢測(cè)線獨(dú)立，識(shí)別按下按鍵的軟件編寫簡(jiǎn)單。適用于鍵盤按鍵數(shù)目較少的場(chǎng)合，不適合用于鍵盤按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，因?yàn)閷⒄加幂^多的I/O口線。本次設(shè)計(jì)的是按鍵一是do，按鍵二是re，按鍵三是m，按鍵四是fa，按鍵五是so，按鍵六是la，按鍵七是xi，按鍵八是歌曲粉刷匠。3.7蜂鳴器設(shè)計(jì)蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈

29、產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過(guò)一個(gè)三極管C8550來(lái)放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，蜂鳴器的正極接到VCC（5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級(jí)B經(jīng)過(guò)限流電阻R1后由單片機(jī)的P3.7引腳控制，當(dāng)P3.7輸出高電平時(shí)，三極管T1截止，沒(méi)有電流流過(guò)線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)P3.7輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過(guò)程序控制P3.7腳的電平來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。原理如圖3-9所示圖3-

30、9我們也可以用兩個(gè)電容代替三極管放大，原理圖如圖3-10所示。圖3-103.8顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路為8個(gè)發(fā)光二極管共陽(yáng)極接電源，陰極接1K電阻接到STC89C52的P0.0P0.7口，當(dāng)P0口某一位為低電平是，對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光顯示，如圖3-11所示。圖3-114系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件流程圖4.2程序清單程序詳見(jiàn)附錄七5.調(diào)試5.1 調(diào)試環(huán)境KeilSoftware公司推出的uVision3是一款可用于多種8051MCU的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，該IDE同時(shí)也是PK51與其它開(kāi)發(fā)套件的一個(gè)重要組件。除增加了源代碼、功能導(dǎo)航器、模板編輯以與改進(jìn)的搜索功能外，uVision3還提供了一個(gè)配置向

31、導(dǎo)功能，加速了啟動(dòng)代碼和配置文件的生成。此外其置的仿真器可模擬目標(biāo)MCU，包括指令集、片上外圍設(shè)備與外部信號(hào)等。uVision3提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于MCUI/O引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量。uVision3提供對(duì)多種最新的8051類微處理器的支持，包括AnalogDevices的ADuC83x和ADuC84x，以與Infineon的XC866等。 Keil uVision3軟件的使用雙擊打開(kāi)軟件，出現(xiàn)如圖5-1所示界面圖5-1單擊project,選擇new project，如下圖5-2所示圖5-2輸入要建工程的名字，左鍵單擊保存，出現(xiàn)如圖5-3所示界面。圖5-3在左側(cè)選擇使用的芯片，我

32、們使用的是AT89C51,單擊Atmel的加號(hào)，打開(kāi)后單擊AT89C51，單擊確定。出現(xiàn)如圖5-4所示窗口，點(diǎn)擊是。圖5-4單擊File-new，創(chuàng)建一個(gè)text文件，保存的擴(kuò)展名要是.c，如圖5-5所示。圖5-5單擊保存。再在左側(cè)點(diǎn)開(kāi)Target 1,右鍵單擊Source Group 1,單擊Add Files to Group Source Group 1.出現(xiàn)如圖5-6所示窗口.圖5-6選中我的文件，單擊Add-Close，文件添加完成。接下來(lái)就可以在我建的文件中寫入程序。點(diǎn)擊按鈕則彈出對(duì)話框。勾選“Create HEX Fi：”，單擊“確定”。如圖5-6所示。圖5-6單擊和即可進(jìn)行編譯

33、與生成HEX文件。調(diào)試結(jié)果這次調(diào)試用了很長(zhǎng)時(shí)間，軟件編程沒(méi)有錯(cuò)誤，但結(jié)果是發(fā)音不準(zhǔn)，又通過(guò)不斷的修改，進(jìn)行音準(zhǔn)問(wèn)題的長(zhǎng)期修改，還有發(fā)光二極管的控制，編程實(shí)現(xiàn)隨著最后那首粉刷匠的進(jìn)行而實(shí)現(xiàn)燈的變換。在編寫粉刷匠的時(shí)候，原來(lái)音已經(jīng)調(diào)準(zhǔn)了，可是在用的時(shí)候和實(shí)際的效果還是差一點(diǎn)，延時(shí)部分也是進(jìn)行了多次的修改，最終聽(tīng)起來(lái)效果好了很多，但是聽(tīng)起來(lái)有一點(diǎn)悶，原來(lái)是因?yàn)槲覀冇玫氖侵幸舨糠?，后?lái)改成了用高音試試，結(jié)果聽(tīng)起來(lái)好很多。沒(méi)有白費(fèi)我們一周的調(diào)試時(shí)間?？偨Y(jié)這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，我的成果是做出了一個(gè)電子琴，和一個(gè)串口下載器。可以說(shuō)真的學(xué)到了很多東西，學(xué)以致用這句話沒(méi)有錯(cuò)，上課學(xué)習(xí)的單片機(jī)的芯片，各個(gè)引

34、腳功能，接線方式等等都在焊接的時(shí)候用到了。通過(guò)熟悉芯片的使用，做出了電子琴，輸入和輸出的控制，這些都是需要用到的。雖然我們編程的時(shí)候用的是C語(yǔ)言，但匯編的東西也是通過(guò)這個(gè)了解了一點(diǎn)，匯編語(yǔ)言的邏輯性太強(qiáng)，需要很強(qiáng)的邏輯思維，而且一定要加注釋，否則過(guò)段時(shí)間自己編寫的都可能不記得是什么意思，但C語(yǔ)言就不一樣，隨意性很大，只要符合要求，都可以編寫，所以以后有時(shí)間還有多多學(xué)習(xí)C語(yǔ)言。這次對(duì)電子琴的發(fā)音原理興趣很大，不知道是怎么發(fā)音的，后來(lái)在查資料的過(guò)程中學(xué)習(xí)了這個(gè)，讓我對(duì)這方面也了解了很多，真的是受益匪淺。之前的實(shí)習(xí)，我們也做過(guò)電路板的腐蝕和元器件的焊接，這次的設(shè)計(jì)中也有，所以算是復(fù)習(xí)了吧，用這感覺(jué)還

35、可以，焊點(diǎn)都還可以，大部分都是合格的。這次的課程設(shè)計(jì)中的團(tuán)隊(duì)合作又體現(xiàn)了出來(lái)，在查資料的時(shí)候沒(méi)人查一點(diǎn)，大家共享，這樣節(jié)省時(shí)間，也能更快速的完成任務(wù)，在編程的時(shí)候也是大家想辦法，對(duì)于音準(zhǔn)的問(wèn)題都提出了各自的想法，最終也順利解決了。還是那句話，這樣的課程設(shè)計(jì)還是多一點(diǎn)，這樣可以將上課學(xué)到的東西用于實(shí)踐，這也是學(xué)習(xí)知識(shí)的原因，又可以培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力，團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，這對(duì)于以后的工作幫助是很大的。參考文獻(xiàn)1潤(rùn)華，立山。模擬電子技術(shù).。石油大學(xué).2006年6月2明螢。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材，清華大學(xué)。2007年9月3吳金戌，慶陽(yáng)，郭庭吉。單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用。清華大學(xué).2007年3月4毅剛，MCS-51單

36、片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)。工業(yè)大學(xué)。2004年5大明.單片機(jī)控制實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)與綜合應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè).2010年4月6洪潤(rùn)，易 濤.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.清華大學(xué).2008年5月7毅剛，喜元，宇.單片機(jī)原理與應(yīng)用.高等教育.2011年1月8林小茶.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).中國(guó)鐵道.2008年12月附錄附錄一 串行口下載器電路圖附錄二 串行口下載器PCB圖附錄三 串行口下載器3D圖附錄四 電子琴原理圖附錄五 電子琴PCB圖附錄六 電子琴3D圖附錄七 程序#includesbit beer=P33;int num,count;unsigned char a,b,c,j,k;int code lab=61719,62435,

37、62506,62679,62985,63263,63512,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030;int code Song=0 x11,100,0 x0f,100,0 x11,100,0 x0f,100,0 x11,100,0 x0f,125,0 x0d,250,0 xff,150,0 x0e,125,0 x10,100,0 x0f,100,0 x0e,100,0 x11,500,0 xff,150,0 x11,125,0 x0f,100,0 x11,100,0

38、x0f,100,0 x11,100,0 x0f,100,0 x0d,250,0 xff,150,0 x0e,100,0 x10,100,0 x0f,100,0 x0e,100,0 x0d,500,0 xff,150,0 x0e,125,0 x0e,100,0 x10,100,0 x10,100,0 x0f,100,0 x0d,100,0 x11,250,0 x0e,125,0 x10,100,0 x0f,100,0 x0e,100,0 x11,250,0 xff,150,0 x11,125,0 x0f,100,0 x11,100,0 x0f,100,0 x11,100,0 x0f,100, 0 x0d,250,0 x0e,125,0 x10,125,0 x0f,125, 0 x0e,125,0 x0d,500,0 x00 ;char code led=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xf7,0 xfb,0 xfd,0 xfe;void init()num=0;TMOD=0 x11;TH0=0 xff;TL0=0 xff;TH1=0 xD8;TL1