【文章內(nèi)容簡介】 35P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U180 C 52R X DT X DW1W212345678M A X 7M A X 8C6C A PC7C A PY1C R Y S T A LG N DR E SR E SC5E L E C T R O 2S1S W P BR5R E S 2V C CG N DV C CA1A2A3A4A5A6A7A8 圖 23 單片機小系統(tǒng) AT89S52 單片機的 P0 口是個雙向口，可以作輸出輸入口，在本系統(tǒng)中用作顯示部分，用來給數(shù)碼管傳送位碼， P1口也是個雙向口，主要接 DAC083 P3 口用來接收 PC來的串口數(shù)據(jù)。而 P3 口主要用于中斷。 復位 電路 復位是單片機初始化操作。復位將單片機復到初始化狀態(tài)，目的是使 CPU 及個專用寄存器處于一個確定的初始狀態(tài)。如前面介紹，在單片機的復位信號 RST 上保持 2個機器周期以上的高電平，單片機就會復位。本次設計采用的是手動復位方式，利用按鍵閉合是單片機復位端上保持接通高電平狀態(tài)兩個機器周期以上。 振蕩電路 該電路是由內(nèi)部反相放大器通過引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2 與外接的晶體以及電容 C6 和 C7 構成，產(chǎn)生出晶體振蕩信號。此晶振信號接至內(nèi)部的時鐘電路。圖中的晶振頻率為 ，外接晶體時，電容 C6和 C7通常選 30pF。雖然對外接電容沒有嚴格要求，但電容的大小會影響振蕩頻率、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的速度。振蕩器的這些特性對彈片機的應用影響很大，因此在設計印刷電路板時，應使晶體和電容盡可能與單片機靠近，以保證穩(wěn)定可靠。 供電模塊 當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有一個共同的電路 電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當然這些電源電路的樣式、復雜程度千差萬別。超級計算機的電源電路本身就是一套復雜的 電源系統(tǒng) 。通過這套電源系統(tǒng)，超級計算機各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復雜規(guī)范的 電源 供應。袖珍計算器則是簡單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護等高級功能?？梢哉f電源電路是一切電子設備的基礎， 沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設備。 由于電子技術的特性，電子設備對電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在 電源技術 中占有十分重要的地位。 方案一： 本系統(tǒng)供電采用傳統(tǒng)的變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分組成。 供電模塊如圖 24所示 12J1C O N 2交流輸入 1234D1B R ID G E 1T1T R A N S 1C4E L E C T R O 1V in1GND2V o u t 3U2V O L T R E G V C C 交流 220V 從插 頭 CON2 輸入，經(jīng)過變壓器 T1變壓后大約將至十幾伏，此時仍為交流電，經(jīng)過橋式整流后變?yōu)橹绷?，?jīng)過電容 C4 濾波后，進入三端穩(wěn)壓器 7805進行穩(wěn)壓后輸出 +5V。 方案二 PWM ICMOSFET、 BJT得開關電源技供了廣泛的發(fā)展空間。 推動了高新技術產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。 開關電源的工作過程相當容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是， PWM 開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上 的伏 安乘積是很小的，在導通時，電體器件上所產(chǎn)生的損耗。與線性電源相比， PWM開關電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現(xiàn)的。脈沖的占空比由開關電源的控制器來調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓組數(shù)。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓?？刂破鞯闹饕康氖潜３州敵鲭妷悍€(wěn)定，其工作過程與線性形式 的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設計成與線性調(diào)節(jié)器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出，誤差電壓，在驅(qū)動功率管之前要經(jīng)過一個電壓 /脈沖寬度轉換單元。 開關電源有兩種主要的工作方式，正激式變特定的應用場合下各有優(yōu)點。 綜合比較，方案一簡單但是不穩(wěn)定，方案二穩(wěn)定但復雜，經(jīng)綜合考慮，我們選用方案二。 第三章 軟件設計 本軟件要實現(xiàn)的功能是：單片機實現(xiàn)玩具電子 琴功能。 要讓蜂鳴器發(fā)出某音調(diào)的聲音，只要給蜂鳴器輸送該音調(diào)頻率的電平信號就可以了。由于單片機 I/O 口的輸出只有高電平“ 1”和低電平“ 0”兩種狀態(tài)，因此向蜂鳴器輸送的電平信號實際上就是該音頻的方波。例如中音“ 1”的頻率為532Hz，它的周期為 1/532s，即 1..91ms。因此，只要向蜂鳴器輸送周期為 的脈沖方波電平信號就能發(fā)出 532Hz 的音調(diào)，該方波的半周期為。為此，需要利用定時器的中斷，讓輸送給蜂鳴器的電平信號每 取反一次即可。因為所選的單片機的晶振為 ，它的一個機器周期為 12（ 1/）μ s= s，因此需要的機器周期總數(shù)為 955μs/ s=880 即定時器的定時常數(shù)就應取為 880。根據(jù)上述分析，發(fā)出頻率為 f 的音頻時，定時常數(shù) C計算公式為 (106/2f)μ s/ s=460 830/f=C T0工作于方式 0，最大計數(shù)為 8192，完全可以滿足各音頻定時常數(shù)設置的需要?？梢宰C明，在已知定時常數(shù)為 C 的條件下， 13 位計數(shù)器的高 8位和低 5位的初值可由以下公式設定： 證明這是 13 位計數(shù)器 TH0 高 8 位的賦 值方法 TL0=(8192C)%32。 節(jié)拍控制因為假設節(jié)拍為每分鐘 72拍，則每個節(jié)拍需時間： 100060ms/72=833ms 根據(jù)樂譜知識，選擇相應的延時即可 程序采用 KEIL 軟件 C 語言編寫 KEIL 軟件介紹 KEIL uⅥ sioIl2 軟件是 KEIL 公司的產(chǎn)品。 KEIL 公司是一家業(yè)界領先的微控制器 (MCU)軟件開發(fā)工具的獨立供應商。 KEIL C51 標準 C編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境，同時保留了匯編代碼高效，快速的特點。 C5l編譯器 的功能不斷增強，使用戶可以更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。 C51已被完全集成到 uⅥ sion2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。 uVisioll2 DE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 系統(tǒng)流程 系統(tǒng)主流程 單片機上電后，首先做系統(tǒng)初始化，然后對定時 /計數(shù)器進行初始化，在初始化后，通過定時 /計數(shù)器中斷輸出不同的頻率，然后調(diào)用不同的延時單位來實現(xiàn)節(jié)拍。如圖 31所示 31 系統(tǒng)整體流程圖 中斷初始化流程 中斷初始化主要包括設置定時計數(shù)器工作方式、開中斷、賦初值等一系列操作，中斷初始化主要流程圖如圖 32所示 開 始 中斷初始化 掃描按鍵 是否按下 否 判斷 是 播放歌曲 播放音調(diào) 圖 32 串口初始化主要流程圖 開 始 設置定時器工作方式 設置初值 開中斷 第四章 仿真測試 PROTEUS 軟件介紹 PROTEUS 軟件如圖 41所示 圖 41 PROTEUS 軟件 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。 其功能特點如下 : Proteus 軟件具有其它ＥＤＡ工具軟件（例： multisim）的功能。這些功能是：原理布圖， PCB 自動或人工布線， SPICE 電路仿真。 革命性的特點 : (1)互動的電路仿真，用戶甚至可以實時采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動態(tài)外設模型來對設計進行交互仿真。 (2)仿真處理器及其外圍電路，可以仿真 51系列、 AVR、 PIC 等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境。 具有 3 大功能模塊 : (1)— 個易用而又功能強大的 ISIS 原理布圖工具； (2)PROSPICE 混合模 型 SPICE 仿真 。 (3) ARES PCB 設計 . Protues 提供了豐富的資源 : (1)Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30多個元件庫。 (2)Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。 (3)除了現(xiàn)實存在的儀器外， Proteus 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出 來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。 (4)Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。 軟件仿真 : 支持當前的主流單片機，如 51 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列、 68000 系列等。 (1）提供軟件調(diào)試功能 (2）提供豐富的外圍接口器件及其仿真 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， LCD， AD/Ｄ／Ａ，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。這樣很接近實際。在訓練學生時，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學生。 (3） 提供豐富的虛擬儀器 利用虛擬儀器在仿真過程中可以測量外圍電路的特性，培養(yǎng)學生實際硬件的調(diào)試能力。 (4） 具有強大的原理圖繪制功能 電路功能仿真 : 在 PROTUES 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標代碼文件： *.HEX，可以在 PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。 PROTEUS 不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演