【正文】 31 推出時的功耗達(dá) 630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW 左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各 個單片機(jī)制造商基本都采用了 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo) 體工藝）。像 80C51 就采用了 HMOS（即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）和 CHMOS（互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。 CMOS 雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而 CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。 課題概述 基于單片機(jī)的音樂播放器可應(yīng)用于 mp3， MP4，擴(kuò)音器等很多方面，并可作為很多系統(tǒng)的輔助功能， 作為單片機(jī)的重要硬件資源之一，利用定時器可以產(chǎn)生各種固定頻率的方波信號，也可以產(chǎn)生包 括 Do、 Re、 Me等音階在內(nèi)的各種頻率聲音。將各個音階連接在一起，便可組成一支曲子或是演奏一段旋律。基于這個思想， 我 設(shè)計了一款特殊的 音樂播放器 ， 本播放器可實現(xiàn)播放、 暫停 、復(fù)位等功能。為了體現(xiàn)樂曲播放過程中的動態(tài)效果，增加了 1 只 LED，作隨機(jī)閃爍以指示旋律的節(jié)奏 。由于時間及條件限制，本設(shè)計實現(xiàn)了一種簡單的音樂播放器， 其核心器件采 用 AT89C51 單片機(jī) ， 本播放器具有電路簡單，功能強(qiáng)大 ，易于拓展 等特點 。在此基礎(chǔ)上，可以添加按鍵， LED 顯示屏等模塊，實現(xiàn)切換歌曲，歌名顯示，動感音樂屏等功能。 3 2系統(tǒng)硬件原理及設(shè)計 AT89C51介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示 圖 21 AT89C51 外形圖及引腳序列 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 三級程序存儲器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 4 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 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 口緩沖器 能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位 。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示 表 P3 口被選功能 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 5 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地 位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該 反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種 軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU停止工作。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 硬件電路設(shè)計 6 設(shè)計一個音樂播放器，有三個按鍵 及控制按鈕 ：播放 /暫停、下一曲、上一曲； 通過控制按鈕控制單片機(jī)，播放所要求的音樂，并通過放大電路和喇叭輸出聲音。同時通過 LED 燈顯示器，用來顯示所選曲目，該顯示器在音樂播放中關(guān)閉，一曲演奏結(jié)束時，或選曲時才顯示曲目信息 ，從而利于操作 。 電路 設(shè)計 原理 8 9 C 5 1單 片 機(jī)6 M H z晶 振 電 路電 源 電 路顯 示 電 路鍵 控 電 路復(fù) 位 電 路發(fā) 聲 電 路 圖 222 電路設(shè)計原理圖 總體電路設(shè)計 圖 223 總體電路圖 7 電路設(shè)計 89C51 單片機(jī)擁有 4KB 的 片內(nèi) ROM 和 128B 的片內(nèi) RAM。 ROM 和 RAM 的片外尋址范圍都為 64KB。單片機(jī)擁有 32 個并行口和 1 個串行口。在 89C51 單片機(jī)中存在 5個中斷源，其中有兩個外部中斷源、兩個內(nèi)部中斷源和一個串行中斷源。 圖 224 89C51 單片機(jī) 通過 TXAL1 與 TXAL2 輸入時鐘信號，通過 ~ 輸出控制現(xiàn)實控制信號的顯示，有 、 與 分別作為上一曲、下一曲和開始暫停的控制輸入。 顯示電路 設(shè)計 顯示電路是一個 8 位共陰極 LED 數(shù)碼管。 單片機(jī)的 分別與數(shù)碼管的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP相連接。 圖 8 位共陰極 LED 燈 晶振 時間 電路 設(shè)計 晶振電路由兩個 30pF 的電容和一個 6Mhz 的晶體振蕩器組成。節(jié)點 1與單片 8 機(jī)的 XTAL2 相連接， 節(jié)點 2與單片機(jī)的 XTAL1 相連接，從而為單片機(jī)提供時間信號，為音樂的播放節(jié)拍控制提供基本 時間單位：當(dāng)晶體振蕩頻率為 ,定時器工作在方式 1下時，若各音階相對應(yīng)的定時