【正文】 x,square wave,tone 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 一． 設(shè)計(jì)方案分析 設(shè)計(jì)功能要求 I/O 口處產(chǎn)生一定頻率的方波，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，產(chǎn)生不同的音調(diào)從而演奏樂(lè)曲，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。 。 、下及暫停曲目播放的功能。 總體設(shè)計(jì)原理 通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生一定長(zhǎng)度的方波，方波脈沖驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。要產(chǎn)生音頻脈沖，只需算出某一音頻的周期（ 1/音頻），然后取半周期的時(shí)間定時(shí)。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期時(shí)間 ,每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的 I/O 反相 ,然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間再對(duì) I/O 口反相 ,就可在 I/O 腳上得到此 頻率的脈沖。如中音 D0，頻率為 523HZ,其周期 T=1/523=1912 微秒，因此只要令計(jì)數(shù)器定時(shí) 1912/2=956，在每計(jì)數(shù) 956 次時(shí)將 I/O口反相 ,就可得到中音 D0(523HZ)。 當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，判斷鍵值，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 T0，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，放出樂(lè)曲。同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T1，在 LED 顯示歌曲號(hào)，也可使彩燈長(zhǎng)亮和閃爍。 數(shù)碼管采用共陽(yáng)極數(shù)碼管，通過(guò)單片機(jī) P1 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲序號(hào)的顯示；功能鍵盤采用按鍵開(kāi)關(guān)，通過(guò)單片機(jī) P3 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲播放順序的調(diào)換和暫停播放功能；蜂鳴器由單片機(jī)的 P2 口控制，實(shí)現(xiàn)歌曲播放；彩燈是由普通發(fā)光二極管代替，通過(guò)鍵盤能實(shí)現(xiàn)單色長(zhǎng)亮和閃爍效果。 通過(guò)功能鍵可以實(shí)現(xiàn)播放上一曲、下一曲、暫停，同時(shí)可以通過(guò)數(shù)碼管顯示當(dāng)前播放的曲目序號(hào)，蜂鳴器播放出音樂(lè)。黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 當(dāng)播放出最后一曲時(shí)伴有彩燈閃爍。 總體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)接 5V 電源供電，晶振電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘周期，通過(guò)功能鍵實(shí)現(xiàn)外部中斷，控制音樂(lè)盒的上一曲、下一曲和暫停功能的實(shí)現(xiàn)，再由 I/O 接口輸出控制蜂鳴器發(fā)聲， LED顯示，彩燈閃爍或暫停。另外，復(fù)位電路的功能在于使音樂(lè)盒的工作恢復(fù)到初始狀態(tài)，在程序出錯(cuò)時(shí)，重新啟動(dòng)單片機(jī)工作。 圖 通過(guò)編程軟件設(shè)定好程序后，由單片機(jī) AT89C51 的定時(shí)器每秒鐘通過(guò) 接口控制 LED 數(shù)碼顯示，復(fù)位信號(hào)由按鈕控制，每按下一次系統(tǒng)恢復(fù)一次原設(shè)定狀態(tài)。電源、晶振部分、復(fù)位電路、單片機(jī)、功能鍵、 LED 及蜂鳴器部分將在后面的內(nèi)容中做詳盡說(shuō)明，在此不再贅述。 電源 晶振部分 復(fù)位電路 AT89S51 蜂鳴器 LED 顯示 功能鍵 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 二 .系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 采用經(jīng)市電變壓，穩(wěn)壓的穩(wěn)壓電路如下圖所示 I N 4 0 0 7VI1VO3GND27 8 0 5F U 11AC11 0 0 0 n FR15 0 04 7 U Fino u t+_ 單片機(jī)采用的是 5V（ +）的電源，對(duì)穩(wěn)壓電路的要求較 高，因此可以用 LM7805 來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。首先用交流變壓器將 220V的交流電變?yōu)榇笥?5V的交流電，例如 ,然后使用橋式電路進(jìn)行整流，電容進(jìn)行整流濾波，將交流電處理為直流。然后使用 7805進(jìn)行5V恒壓輸出，供給單片機(jī)電路使用。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)以 AT89C51 為核心，外加時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，成本相對(duì)較低，比較符合本次課題的要求， 89C51 系列單片機(jī)是在 MCS51 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是當(dāng)前 8 位單片機(jī)的典型代表，采用 CMOS 工藝，即互補(bǔ)金屬氧化物 的 CMOS 工藝， COOS 和 MOS 相結(jié)合的技術(shù)，具有 MOS 的高速度和高密度的特點(diǎn)，還具有 CMOS 低功耗的特點(diǎn)。 單片機(jī)的工作環(huán)境需要有一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)來(lái)統(tǒng)一控制各部黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 分的工作狀態(tài)此電路為時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路分為外部時(shí)鐘電路和內(nèi)部時(shí)鐘電路，如下圖所示，從圖示可以看出采用外部電路比較復(fù)雜，因此本次課題的時(shí)鐘電路選擇內(nèi)部時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路在單片機(jī)外部采用 XTAL1和 XTAL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。本系統(tǒng)采用的是6MHz 的晶振，一個(gè)機(jī)器周期為 22us， C1,C2 分別為 22pF。 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)的上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，待系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位指令。為可靠起見(jiàn)，在電源穩(wěn)定后需要經(jīng)歷一段時(shí)間后撤消復(fù)位信號(hào)，防止電源開(kāi)關(guān)或電源插頭插合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。 復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位，電路圖如下圖所示。其中 RST 是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平段。本次采用手動(dòng)復(fù)位設(shè)計(jì)，復(fù)位通過(guò)電容 C3,C4 和電阻 R1,R2來(lái)實(shí)現(xiàn)，按鍵復(fù)位通過(guò)復(fù)位鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。 黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)如下圖設(shè)計(jì)所示，以 AT89C51 為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)。 P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 6P 2 . 7P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 2 . 5P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1X1CR Y S T A LC12 2 p FC22 2 p FC32 2 u FC42 2 u FR11kR21k+ 5 V21 單片機(jī)最小系統(tǒng) 數(shù)碼管顯示部分 歌曲序號(hào)顯示部分采用數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)， LED 顯示器件是通過(guò)發(fā)光二極管來(lái)顯示字段的器件。在單片機(jī)的控制系統(tǒng)中最常用的是 7 段 LED 數(shù)碼管，它的顯示塊中有 8個(gè)發(fā)光二極管， 7個(gè)二極管組成字符“ 8”，一個(gè)二極管組 成小數(shù)點(diǎn)。 LED 數(shù)碼管的管腳配置如圖 a 示。 LED 顯示塊如圖 b所示。它們經(jīng)電阻和單片機(jī)的控制端連接在一起，只要改變控制端口的電平就能控制 LED 的點(diǎn)亮或熄黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)