【正文】 首樂曲。根據(jù)這一特點我們采用單片機輔以相應(yīng)的接口來設(shè)計 音樂播放器。 第二章 硬件設(shè)計 方案論證及系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)分為兩個部分，一個是音樂播放，另一個就是電子琴彈奏。 關(guān)于聲音的處理，使用單片機 C 語言，利用定時器來控制頻率，而每個音符的符號只是存在我自己定義的表中。具體要求如下： ，可以用彈奏出簡單的樂曲。 ， 每鍵代表一個音符。 ，必須符合電子琴的按鍵排列順序。 ，不彈奏時可以播放內(nèi)置音樂。 方案一：采用 CPLD 外接揚聲器、鍵盤、數(shù)碼管等。 主系統(tǒng)可由兩個模塊組成：當系統(tǒng)檢測到有按鍵按下時，對應(yīng)音符的頻率由模塊 1獲得，這是一個數(shù)控分頻器。由其 clk端輸入一具有較高頻率的信號，分頻后輸出。 音符的持續(xù)時間須根據(jù)樂曲的速度及每個音符的節(jié)拍數(shù)決定，模塊 2的功能是為模塊 1提供決定所發(fā)音的分頻預(yù)置值，而此數(shù)在模塊 1輸入口停留的時間即為此音符的節(jié)拍值。 方案二：采用 單片機外接揚聲器、鍵盤、數(shù)碼管等。 具體過程：當系統(tǒng)掃描到鍵盤上有鍵子被按下，則快速檢測出是那一個鍵子，然后單片機的定時器被啟動，發(fā)出一定頻率的脈沖，該頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動電路放大濾波后，就會發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。如果在前一個按下的鍵發(fā)聲的同時有另一個鍵被按下，則啟用中斷系統(tǒng)，前面鍵的發(fā)音停止，轉(zhuǎn)到后按的鍵的發(fā)音程序，發(fā)出后按的鍵的音 對比兩套方案各有優(yōu)缺點，方案一采用 CPLD，工作速度快，系統(tǒng)穩(wěn)定，效果好，但是其價格昂貴；而方案二在設(shè)計這樣小型電子系統(tǒng)方面，無論是效果還是工作速度與方案一都相差不大，而且價格較為 便宜。因此，選擇方案二即單片機加外設(shè)的方式設(shè)計該系統(tǒng)較好。 本系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為主控制器，通過三極管驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。首先，一方面，通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部產(chǎn)生可供單片機使用的 5v 電。另一方面，單片機利用定時、計數(shù)器實時驅(qū)動喇叭演奏音樂。整個系統(tǒng)由單片機模塊、電源模塊、三極管驅(qū)動、喇叭組成。系統(tǒng)整體框圖如圖 21所示 圖 21 系統(tǒng)整體框圖 由 PROTEL 設(shè)計的原理圖如圖 22所示 P 1. 0/ T 21P 1. 1/ T 2E X2P 1. 2/ E C I3P 1. 3/ C E X 04P 1. 4/ C E X 15P 1. 5/ C E X 26P 1. 6/ C E X 37P 1. 7/ C E X 48R S T9P 3. 0/ R xD10P 3. 1/ T xD11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119V S S20P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31P 0. 7/ A D 732P 0. 6/ A D 633P 0. 5/ A D 534P 0. 4/ A D 435P 0. 3/ A D 336P 0. 2/ A D 237P 0. 1/ A D 138P 0. 0/ A D 039V C C40U1P 80 C 51F A 4NC133p FC233p F12Y1R11KC310n FS1S2S W P BS3S W P BS5S W P BS7S W P BS8S W P BS9S W P BS 10S W P BS 11S W P BS4S W P BS6S W P B123456789u2P A I Z UQ1N P NL S 1V C CV C CV C CV C CP 3. 0P 3. 0Q712D13G N D10D79D46D57D68D79LE11OE1Q019Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712G N D10V C C20U4OE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 H1H2H3H4U3P0P1P2P3P4P5P6P7P0P2P3V C CV C Cq1 q2 q3 q4 q5 q6 q7 q8q1q2q3q4q5q6q7p0 p1 p2 p3 圖 22 系統(tǒng)整體原理圖 系統(tǒng)硬件分析 單片機小系統(tǒng) 單片機是大規(guī)模集成電路結(jié)束發(fā)展的產(chǎn)物，常見的單片機有 8051 系列的單單 片 機 復(fù)位電路 喇叭 晶振復(fù)位 鍵盤 片機、 8096 系列的單片機、 PIC 系列、 AVR 系列、 SPCE061A 的凌陽單片機。他將中央處理器 (CPU)、存儲器（ ROM/RAM）、輸入輸出接口、定時器 /記數(shù)器等主要計算機部件集成在一片芯片上，因此單片機被稱為單片機微型計算機 (Single Chip Microputer).單片機配上適當?shù)耐鈬O(shè)備和軟件，便可構(gòu)成一個單 片機應(yīng)用系統(tǒng)。本次設(shè)計對單片機的要求：只要能夠驅(qū)動蜂鳴器即可，其他并無特殊要求。故選擇常見的美國 Inter 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機，它具有可高性高、功能強、體積小、價格低、和抗干擾能力強等特點，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研及日常生活等各個領(lǐng)域。而且本組同學也比較熟悉。 我們選擇的 ATMEL公司的 AT89S52 單片機，他是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K ISP（在系統(tǒng)可編程） Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有如下特點： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 32 個雙向 I/O 口 3個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 全雙工 UART 串行中斷口線 2個外部中斷源 中斷喚醒省電模式 看門狗（ WDT）電路 靈活的 ISP字節(jié)和分頁編程 工作電壓 時鐘頻 率 033MHz 256 8bit 內(nèi)部 RAM 低功耗空閑和省電模式 3級加密位 軟件設(shè)置空閑和省電功能 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次 )ISP Flash ROM AT89S52 主要引腳的主要功能： VCC：接 +5V 電源。 GND：接地 P0 口： P0 口為一個 8 位漏極開路雙向 I/O 口，作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。對 P0端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0口具有內(nèi)部上拉電阻 。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P1端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， 和 分別作定時器 /記數(shù)器 2 的外部記數(shù)輸入 ()和定時器 /記數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入 ()。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部 上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器 (例如 MOVX @DPTR)時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口 P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上 拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） RST：復(fù)位輸入。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/ PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸 入脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作將無效。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN：外部程序存儲器選通信號。 當 AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEM 在 每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA必須接 GND。 為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該接 VCC。 在flash 編程期間， EA也接收 12伏 VPP 電壓 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機小系統(tǒng)是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心部分。主要包括 AT89S52 單片機、振蕩電路、復(fù)位電路等。系統(tǒng)整體原理圖如圖 23 所示 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 0/ T1P 1 1/ T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 0