【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 行 線相交叉的 4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下。 （ 2）判斷閉合鍵所在 的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是 依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若 某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 鍵盤接口必須具有的 4 個(gè)基本功能 (1) 去抖動(dòng) ： 每個(gè)按鍵在按下或松開時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的抖動(dòng)。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與鍵的質(zhì)量相關(guān)，一般為 5— 20mm。所謂抖動(dòng)是指在識(shí)別被按鍵是必 須避開抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無(wú)誤。去抖問題可通過軟件延時(shí)或硬件電路解決。 (2) 防串鍵：防串鍵是為了解決多個(gè)鍵同時(shí)按下或者前一按鍵沒有釋放又有新的按鍵按下時(shí)產(chǎn)生的問題。常用的方法有雙鍵鎖定和 N 鍵輪回兩種方法。雙鍵鎖定，是 當(dāng) 有兩個(gè)或兩個(gè)以上的按鍵按下時(shí)，只把最后釋放的鍵當(dāng)作有效鍵并青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) X 產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼。 N 鍵輪回，是 當(dāng) 檢測(cè)到有多個(gè)鍵被按下時(shí)，能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的順序依次產(chǎn)生相應(yīng)鍵的鍵碼。 (3) 被按鍵識(shí)別：如何識(shí)別被按鍵是接口解決的主要問題，一般可通過軟硬結(jié)合的方法完成。常用的方法有行掃描法 和線反轉(zhuǎn)法兩種。行掃描法的基本思想是，由程序?qū)︽I盤 逐行掃描，通過檢測(cè)到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵，為此，需要設(shè)置入口、輸出口一個(gè)，該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用。線反轉(zhuǎn)法的基本思想是通過行列顛倒 兩 次掃描來識(shí)別閉合鍵，為此需要提供 兩 個(gè)可編程的雙向輸 入 /輸出端口。 (4) 鍵碼產(chǎn)生：為了從鍵的行列坐標(biāo)編碼得到反映鍵功能的鍵碼，一般在內(nèi)存區(qū)中建立一個(gè)鍵盤編碼表，通過查表獲得被按鍵的鍵碼。 用 AT89C51 的并行口 P0 接 4 4 矩陣鍵盤，以 P0. 0— P0. 3 作輸入線，以P0. 4 一 P0. 7 作輸出線；在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“ 0— F”序號(hào)。 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管的分類 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多 一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示 )；按能顯示多少個(gè)“ 8”可分為 1 位、2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極 數(shù)碼管。共陽(yáng) 極 數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng) 極 數(shù)碼管在應(yīng) 用 時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V， 當(dāng)某一字段 發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰 極 數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰 極 數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 如 圖 32所示： 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XI 圖 32 7段數(shù)碼管 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 (1) 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 — 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng)5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8 =40 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 (2) 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯 示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a， b, c, d, e, f, g, dp的同 名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的 公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制， 當(dāng) 單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XII 路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各 個(gè)數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1? 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠 快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 硬件設(shè)計(jì)圖 圖 33 利用 PROTEUS仿真設(shè)計(jì)的硬件電路圖 圖中的矩陣鍵盤，從上到下，從左到右，依次為鍵盤的 015，在數(shù)碼管上顯示時(shí)順序?yàn)?09 和 AF，在按功能鍵時(shí)，圖上的兩個(gè)指示燈會(huì)根據(jù)功能的不同實(shí)現(xiàn)亮 /滅狀態(tài)的切換。在播放內(nèi)置音樂時(shí)，指示燈在一定程度上能指示出曲目的音符。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XIII 第 4 章 章軟件設(shè)計(jì) 整體程序處理流程圖 圖 41 整體程序處理流程圖 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XIV 在電子琴開始 工 作時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)電子琴處于彈奏狀態(tài)，歌曲選擇功能鍵的 目的是賦予矩陣鍵盤第二功能，即對(duì)系統(tǒng)內(nèi)置的歌曲進(jìn)行選擇，在放歌時(shí)能且只能 通過彈奏 /停止鍵來結(jié)束放歌，選歌時(shí)必須先按下歌曲選擇功能鍵，在通過矩陣 鍵盤來選擇和切換曲目。 I/O 并行口直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示 把“ AT89C51”區(qū)域中的 — P2. 7/A15 端口用 8 芯排線連接到一位數(shù)碼管的 a— h 端口上要求 ： ， P2. 1/A9 與 b 相連， P2. 2/A10 與 c 相連 ?? P2. 7/A15 與 h 相連。 表 41字形碼表及對(duì)應(yīng)的音符 1 0x3f 低 5 SO 9 0x7f 中 6 LA 2 0x06 低 6 LA A 0x6f 中 7 SI 3 0x5b 低 7 SI b 0x77 高 1 DO 4 0x4f 中 1 DO C 0x7c 高 2 RE 5 0x66 中 2 RE D 0x39 高 3 M 6 0x6d 中 3 M E 0x5e 高 4 FA 7 0x7d 中 4 FA F 0x79 高 5 SO 8 0x07 中 5 SO 0 0x71 高 6 LA 本設(shè)計(jì)中，數(shù)碼管的顯示通過 P2=DSY_CODE[k] 這句語(yǔ)言來查表并輸出，實(shí)現(xiàn)音符的顯示。 音樂播放設(shè)計(jì) 一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了， 當(dāng) 然對(duì)于單片機(jī)來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XV 來產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。 若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（ 1/頻率），再將此周期除以 2，即為半周期的時(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將 反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。就可在 P3. 7 引腳上得到此頻率的脈沖。 利用 AT89C51 的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（ M0DE1)下，改變計(jì)數(shù)值TH0 及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為 523Hz，其周期 T= 1/523= 1912μ s， 因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí) 956μ s/lμ s=956， 每計(jì)數(shù) 956 次時(shí)將 I/O 反相，就可得到中音 DO (523Hz)。 計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是： N=fi247。2247。fr （ 41 ） 式中， N是計(jì)數(shù)值； fi 是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為 12MHz時(shí)，其頻率為 1MHz）； fr 是想要產(chǎn)生的頻率。 其計(jì)數(shù)初值 T 的求法如下： T=65536— N=65536— fi247。2247。fr 例如 :設(shè) K=65536， fi =1MHz,求低音 DO (261Hz)、中音 D0 (523Hz)、 高音 DO (1046Hz)的計(jì)數(shù)值。 T=65536— N=65536— fi247。2247。fr=65536— 1000000247。2247。fr =65536— 500000/fr 低音 DO 的 T=65536— 500000/262=63628 中音 DO 的 T=65536— 500000/523=64580 高音 DO 的 T=65536— 500000/1046=65058 單片機(jī) 12MHz 晶振，高中低音符 與 計(jì)數(shù) T0 相關(guān)的計(jì)數(shù)值如 表 42所示 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XVI 表 42 音符頻率表 音符 頻率（ HZ) 簡(jiǎn)譜碼（ T 值） 音符 頻率（ HZ) 簡(jiǎn)譜碼（ T 值） 休止 0 0 中 4 FA 698 64820 低 1 D0 262 63628 中 5 SO 784 64898 低 2 RE 294 63835 中 6 LA 880 64968 低 3 M 330 64021 中 7 SI 988 65030 低 4 FA 349 64103 高 1 D0 1046 65058 低 5 S0 392 64260 高 2 RE 1175 65110 低 6 LA 440 64400 高 3 M 1318 65157 低 7 SI 494 64524 高 4 FA 1397 65178 中 1 D0 523 64580 高 5 S0 1568 65217 中 2 RE 587 64684 高 6 LA 1760 65252 中 3 M 659 64777 高 7 SI 1967 65283 我們要為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，單片機(jī)通過查表的方式來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù) uint code tab[ ]= { 0， 63628， 63835， 64021， 64103， 64260， 64400， 64524， 64580， 64684， 64777， 64820， 64898， 64968， 65030， 65058， 65110， 65157， 65178， 65217， 65252， 65283， } 音樂的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（ C 調(diào)） 如 表 43所示 ： 表 43 曲調(diào)值表 曲調(diào)值 DELAY 曲調(diào)值 DELAY 調(diào) 4/4 125ms 調(diào) 4/4 62ms 調(diào) 3/4 187ms 調(diào) 3/4 94ms 調(diào) 2/4 250ms 調(diào) 2/4 125ms 對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另外一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器來完成。在這個(gè)程序中用到了兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器來完成的。其中 T0 用來產(chǎn)生音符頻率， T1 用來產(chǎn)生音拍。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XVII 圖 42 音頻播放流程圖 放歌子程序流程圖 圖 43 放歌子程序流程圖 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XVIII 該程序?qū)崿F(xiàn)的是單 首 曲 目 循環(huán)播放，無(wú)法在程序內(nèi)部實(shí)現(xiàn)歌曲的切換。只能 通過外部功能鍵來實(shí)現(xiàn)曲目及功能的切換，是該電子琴設(shè)計(jì)的一個(gè)缺憾。相信如 果有更多的時(shí)間來進(jìn)行調(diào)試和設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)會(huì)更加好。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) XIX 第 5 章 調(diào)試 Proteus 簡(jiǎn)介 Proteus(海神）的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機(jī)，元件庫(kù)齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 該軟件的特點(diǎn)： （ 1）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 （ 2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 （ 3）目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 （ 4）支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和 SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大，可仿真 5 AVR、 PIC。 keil 簡(jiǎn)介 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語(yǔ)言源程序 要變?yōu)?CPU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法 ,一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編， 目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟 件將源程序變?yōu)闄C(jī)器 碼，用于 MCS51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全而支持 Keil 即可看