【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。例如：若單片機(jī)使用 12MHz 的晶振頻率，則振蕩周期 =1/（ 12MHz） =1/12us，時(shí)鐘周期 =1/6us，機(jī)器周期 =1us，執(zhí)行一條單周期指令只需要 1us，執(zhí)行一條雙周期指令則需要 2us。 12Y112M30pFC6Cap30pFC7CapGNDX1X2 圖 7 系統(tǒng)晶振電路 按鍵電路模塊 方案設(shè)計(jì)與論證 按鍵電路主要向主控芯片單片機(jī)發(fā)射動(dòng)作 信息來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。主要實(shí)現(xiàn) K1 是選擇模式鍵， K2 可以對(duì)跑馬燈的速度進(jìn)行加速， K3 可以對(duì)跑馬燈的速度進(jìn)行減速 。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)跑馬燈模式的多層控制， 可以進(jìn)行加減速。 模式選擇、減速、加速分別接 P2 P2P25 口，再通過(guò)按鍵接地。當(dāng)按鍵按下時(shí)向單片機(jī)發(fā)送低電平信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)采集到低電平信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)中斷進(jìn)而 轉(zhuǎn)向處理相應(yīng)的中斷處理程序，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。 基于本設(shè)計(jì) 要求 選擇的按鍵是不帶鎖存的，向單片機(jī)發(fā)開(kāi)關(guān)信號(hào)，即 低電平信號(hào)。 9 按鍵 簡(jiǎn)介 輕觸開(kāi)關(guān) 如圖： S1SWPB 圖 8 輕觸按鈕說(shuō)明圖 輕觸按鍵 ， 價(jià)錢低廉、使用方便、市場(chǎng)上隨處可見(jiàn) 與單片機(jī)接口容易 。 當(dāng)用手按下后，按鍵兩端接通 ， 電平信息傳遞到另一邊，從而來(lái)傳遞動(dòng)作信號(hào)。人按下按鍵，動(dòng)作持續(xù)的時(shí)間 能被單片機(jī)采集到，所以輕觸按鍵可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 硬件電路圖 S2模式選擇S3減速S4加速P21P24P25GNDS5音樂(lè)切換P20 圖 9 鍵盤電路 LED 數(shù)碼顯示模塊 方案設(shè)計(jì)與論證 本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)亮燈模式的數(shù)碼顯示， 對(duì)每種流水模式定義一位數(shù)字。選取共陽(yáng)極數(shù)碼管，它有 7 段每段都有一個(gè)引腳，通過(guò)單片機(jī)的 I/O 口向其寫低電平并用電阻限流就可以點(diǎn)亮相應(yīng)的段，通過(guò) 09 十進(jìn)制編出相應(yīng)的數(shù)碼顯示數(shù)字編碼 。 LED 燈選取由 PN 結(jié)的單向?qū)òl(fā)光二極管， 16 個(gè) LED 燈接單片機(jī)的 16 個(gè) I/O 口，對(duì)其相應(yīng)的 I/O 口寫低電平并采用限流電阻限流就可以直接點(diǎn)亮 LED 燈。只要把相應(yīng)的流水模式編碼寫到 I/O 就能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的亮燈模式 ，本設(shè)計(jì) P3 口接數(shù)碼驅(qū)動(dòng)電力。 10 LED、數(shù)碼管應(yīng)用 共陽(yáng) 極數(shù)碼顯示管 ： 發(fā)光二極管顯示管簡(jiǎn)稱 LED，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便、耗電少、與單片機(jī)接口容易等 特點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)使用非常普遍。一位共陽(yáng)數(shù)碼管結(jié)構(gòu)如圖所示： A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1Dpy RedCA 圖 10 一位共 陽(yáng) 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼顯示器由七段條形的發(fā)光二極管組成“ 8 ”字形顯示字段，用一只圓形的發(fā)光二極管做小數(shù)點(diǎn)。 LED 數(shù)碼顯示器中，通常將各段發(fā)光二極管的陰極或陽(yáng)極連在一起做公共端，這樣可以使驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。共陽(yáng)極數(shù)碼管是指發(fā)光二極管的陽(yáng)極 都與正極接在一起，引腳接輸出端，故低電平有效，其原理圖如圖所示： A B C D E F G DP接電源正極或輸出高電平 圖 11 陽(yáng)極數(shù)碼管原理圖 要使 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)字，只要點(diǎn)亮相應(yīng)字段的發(fā)光二極管即可。如要顯示“ 1”，點(diǎn)亮 b、 c 段；要顯示“ 0”，點(diǎn)亮 a、 b、 c、 d、 e、 f 段。從圖 25 中不難看出，對(duì)于共 陽(yáng)極數(shù)碼管，點(diǎn)亮字段則用低電平“ 0”來(lái)表示，所以低電平有效。這樣我們就可以把要顯示的數(shù)字與一串二進(jìn)制代碼對(duì)應(yīng)起來(lái)，即對(duì) LED 數(shù)碼顯示器實(shí)現(xiàn)編碼。由于這種編碼是與顯示器結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的，因此分為共陰顯示碼和共陽(yáng)顯示碼兩種。 不考慮小數(shù)點(diǎn)的編碼只有七位，常稱為七段顯示碼；如果對(duì)小數(shù)點(diǎn)也進(jìn)行編碼，則稱為八段顯示碼。 常用字符的八段顯示碼如圖所示 ： 11 表 1 常用字符的八段顯示碼 發(fā)光二極管 ： 它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為 LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成，所以具有單 向?qū)щ娦浴３Ｓ玫陌l(fā)光二極管是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。它廣泛應(yīng)用于各種電子電路、家電、儀表等設(shè)備中、作電源指示或電平指示。發(fā)光二極管如圖 28 所示： 圖 12 發(fā)光二極管 12 硬件電路圖 A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1Dpy RedCA1 23 45 67 89 1011 1213 1415 16RES8Header 8X2VCCP30P31P32P33P34P35P36P37 圖 13 數(shù)碼顯示電路 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED7 LED8 LED9 LED10 LED11 LED12 LED13 LED14 LED15 LED16VCC500R4Res1500R5Res1500R6Res1500R7Res1500R8Res1500R9Res1500R10Res1500R11Res1500R12Res1500R13Res1500R14Res1500R15Res1500R16Res1500R17Res1500R18Res1P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16LED6500R19Res1P17圖 14 LED 顯示電路 音樂(lè)模塊 方案設(shè)計(jì)與論證 音樂(lè)的產(chǎn) 生，采用 5V 的蜂鳴器，直接對(duì) P26 口 寫高電平 然后通過(guò)三極管放大電信號(hào)就能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。然后 通過(guò) 定時(shí)器 定時(shí)，時(shí)間到給 P26 口寫瞬間高電平信號(hào) ， 蜂鳴器發(fā)出聲音。 不同的計(jì)數(shù)初值產(chǎn)生不同的定時(shí)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的音調(diào) 與節(jié)拍 。 在 LED 燈流水時(shí)伴隨著音樂(lè)的播放，并且 K4 可以對(duì)歌曲進(jìn)行切換。 蜂鳴器 應(yīng)用 音符及定時(shí)器初始值： 例如：中音 1（ do）的音頻 =523hz，周期 T=1/523s=1912us 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0的定時(shí)時(shí)間 為： T/2=1912/2=956us 13 定時(shí)器 956us的計(jì)數(shù)值 =定時(shí)時(shí)間 /機(jī)器周期（ 12mhz晶振） =956us/1us=956 裝入 T0計(jì)數(shù)器初始值為 65536956=64580（ 0xFC44） 將 0xFC44裝入 T0寄存器中（ TH0裝高八位即 TH0=0XFC。TL0裝低八位即 TL=44），啟動(dòng) T0工作后，每技術(shù) 956次將產(chǎn)生溢出中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)，每次對(duì) ，就可得到中音do（ 523hz）的音符頻率。依此產(chǎn)生其他的不同音符 ， 以下給出四個(gè)八度的 28個(gè)頻率數(shù)據(jù) 。 頻率 半周期數(shù)據(jù)表 高八 位 0xF2, 0xF3, 0xF5, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 0xF8, //低音 1234567 0xF9, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFB, 0xFC, 0xFC,//1,2,3,4,5,6,7,i 0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFE, //高音 234567 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFF}。 //超高音 1234567 頻率 半周期數(shù)據(jù)表 低八位 0x42, 0xC1, 0x17, 0xB6, 0xD0, 0xD1, 0xB6, //低音 1234567 0x21, 0xE1, 0x8C, 0xD8, 0x68, 0xE9, 0x5B, 0x8F, //1,2,3,4,5,6,7,i 0xEE, 0x44, 0x6B, 0xB4, 0xF4, 0x2D, //高音 234567 0x47, 0x77, 0xA2, 0xB6, 0xDA, 0xFA, 0x16 //超高音 1234567 音樂(lè)中的節(jié)拍用延時(shí)時(shí)間產(chǎn)生。例如： 1拍 =， 1/2=，以此類推。只要求出 1/2拍的延時(shí)時(shí)間，其余節(jié)拍是他的倍數(shù)就行了。 得到音符并加上起對(duì)應(yīng)的節(jié)拍就可得到音調(diào)。以此將音調(diào)連起來(lái)就可獲得曲子。 硬件電路圖 Q12N39042KR20Res1P26VCCLS1BuzzerGND 圖 15 蜂鳴器電路 14 第 三 章 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)流程圖 單片機(jī)控制 P0和 P1口實(shí)現(xiàn)按原定的 LED顯示模式開(kāi)始流水工作 ,同時(shí)將模式字通過(guò)單片機(jī)送往 P3 口，轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管段號(hào)送給 7 段共陽(yáng)數(shù)碼管顯示模式字。與此同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器給 P26 口寫電平信號(hào)，在通過(guò)三極管放大信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生音樂(lè)，音樂(lè)的節(jié)拍和音調(diào)都是通過(guò)定時(shí)器不同的定時(shí)時(shí)間來(lái)產(chǎn)生。在通過(guò)鍵盤電路， P P2 P2 P25 口鍵接地，按下后把低電平送入單片機(jī)，單片機(jī)采集到低電平啟動(dòng)中斷，接著轉(zhuǎn)而處理相應(yīng)的加減速、模式切換、音樂(lè)歌曲切換的程序執(zhí)行。在單片機(jī)為主控 芯片下向各個(gè)模塊發(fā)送信息，控制LED 顯示、蜂鳴器、數(shù)碼管顯示。鍵盤電路向單片機(jī)發(fā)送信息在反過(guò)來(lái)控制各個(gè)模塊。 本設(shè)計(jì)要求 LED 有 10 種流水模式，數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示流水模式字。通過(guò)按鍵 K1 模式選擇鍵可以來(lái)選擇各種模式，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的模式字。當(dāng)沒(méi)有 K1 按下時(shí)，此時(shí)流水模式按當(dāng)時(shí)模式流水，流水模式不循環(huán)。在流水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)不間斷的播放，有三首歌曲分別是《 揮著翅膀的女孩 》、《 同一首歌 》、《 兩只蝴蝶 》。 K4 鍵可以實(shí)現(xiàn)歌曲的切換，實(shí)現(xiàn)循環(huán)播放，沒(méi)有 K4 實(shí)現(xiàn)單曲播放。 K K3 實(shí)現(xiàn) LED 流水模式的速度切換。本設(shè)計(jì)有 30 種速 度可以選擇 。 主程序中默認(rèn)執(zhí)行左右流水燈 ,在中斷服務(wù)程序中，首先讀取按鍵狀態(tài)，然后延時(shí) 10ms，再次讀取按鍵狀態(tài)。把兩次獲得的按鍵狀態(tài)比較，如果不同，就表示是抖動(dòng)，退出中斷；否則，就去判斷是哪個(gè)按鍵按下。如果是 K1，就執(zhí)行下一個(gè)跑馬；如果是 K2，就執(zhí)行跑馬加速；如果是 K3，就執(zhí)行跑馬減速 ； K4 就執(zhí)行音樂(lè)切換 。采用置標(biāo)志位的方法。即在主程序中設(shè)定 三 個(gè)標(biāo)志位，一個(gè)跑馬模式標(biāo)志位，一個(gè)跑馬速度標(biāo)志位 ， 一個(gè)歌曲選擇標(biāo)志位 。不斷的對(duì)這 三 個(gè)標(biāo)志進(jìn)行查詢：如果是跑馬模式標(biāo)志為狀態(tài) 0，就執(zhí)行右向跑馬；如果是狀態(tài) 1，就執(zhí)行左 向跑馬燈，依次類推。跑馬速度標(biāo)志默認(rèn)值為 10，對(duì)應(yīng)延時(shí)值為 200ms。而在中斷服務(wù)程序中，只需要進(jìn)行如下工作：去抖動(dòng)，鍵盤識(shí)別，改變標(biāo)志位。 15 圖 16 主程序流程 16 圖 17 主程序流程 17 仿真圖 圖 18 設(shè)計(jì)仿真圖 上圖是本設(shè)計(jì)的理論仿真圖。本設(shè)計(jì)要求 LED 有 10 種流水模式，數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示流水模式字。通過(guò)按鍵 K1 模式選擇鍵可以來(lái)選擇各種模式，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的模式字。當(dāng)沒(méi)有 K1 按下時(shí)，此時(shí)流水模式按當(dāng)時(shí)模式流水，流水模式不循環(huán)。在流水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)不間斷的播放，有三 首歌曲分別是《 揮著翅膀的女孩 》、《 同一首歌 》、《 兩只蝴蝶 》。 K4鍵可以實(shí)現(xiàn)歌曲的切換，實(shí)現(xiàn)循環(huán)播放，沒(méi)有 K4 實(shí)現(xiàn)單曲播放。 K K3 實(shí)現(xiàn) LED 流水模式的速度切換。 K2 實(shí)現(xiàn)加速， K3 實(shí)現(xiàn)減速。本設(shè)計(jì)有 30 種速度可以選擇 。 18 第 四 章 總結(jié)與展望 本設(shè)計(jì) 以 AT89S52 單片機(jī)為主控芯片 ，由電源電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵電路、數(shù)碼顯示電路、 LED 顯示電路、蜂鳴器電路組成。 系統(tǒng)由 220V 交流電接入，通過(guò) 220V 變 5V的交流變壓器，得到 5V 的交流電，然后通過(guò)二極管全橋整流、容濾波、二極管穩(wěn)壓，在通過(guò) LM317 芯片得到穩(wěn)定的 5V 電，給系統(tǒng)供電。系統(tǒng)上電時(shí)單片機(jī)最小系統(tǒng)開(kāi)始工作：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位，各個(gè)寄存器賦初值，程序開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)控制 P0 和 P1 口實(shí)現(xiàn)按原定的 LED 顯示模式開(kāi)始流水工作 ,同時(shí)將模式字通過(guò)單片機(jī)送往 P3 口，轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管段號(hào)送給 7 段共陽(yáng)數(shù)碼管顯示模式字。與此同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器給 P26 口寫電平信號(hào)，在通過(guò)三極管放大信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生音樂(lè)，音樂(lè)的節(jié)拍和音調(diào)都是通過(guò)定時(shí)器不同的定時(shí)時(shí)間來(lái)產(chǎn)生。在通過(guò)鍵盤電路， P P2 P2 P25 口鍵接地，按下后把低電平送入單片機(jī)，單片機(jī)采集到低電平啟動(dòng)中斷，接著轉(zhuǎn)而 處理相應(yīng)的加減速、模式切換、音樂(lè)歌曲切換的程序執(zhí)行。在單片機(jī)為主控芯片下向各個(gè)模塊發(fā)送信息，控制 LED 顯示、蜂鳴器、數(shù)碼管顯示。鍵盤電路向單片機(jī)發(fā)送信息在反過(guò)來(lái)控制各個(gè)模塊。 本設(shè)計(jì) LED 顯示效果不是很炫目，如果改換為 LCD 顯示可能更加炫耀，而且提供的信息更加豐富。按鍵的設(shè)計(jì)還是不太理想，能設(shè)計(jì)成遠(yuǎn)程監(jiān)控能加滿足人們的需求，大大提