【文章內(nèi)容簡介】 SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－99H。 CPU 在讀 SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù) 據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作 SBUF 寄存器的方法則很簡單，只要把這個 99H 地址用關鍵字 sfr 定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如 sfr SBUF = 0x99。 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 9 當然你也可以用其它的名稱。通常在標準的 或 等頭文件中已對其做了定義，只要用 include 引用就可以了。 SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。 SCON 就是 51 芯片的串行 口控制寄存器。它的尋址地址是 98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設置就是使用 SCON 寄存器。它的各個位的具體定義如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、 SM1 為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。串行口工作模式設置。 SM0 SM1 模式 功能 波特 率 0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 8 位 UART 可變 1 0 2 9 位 UART fosc/32 或 fosc/64 1 1 3 9 位 UART 可變 在這里只說明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關的硬件資料查看。表中的 fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。 UART 為 (Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。 SM2 在模式 模式 3 中為多處理機通信使能位。 在模式 0 中要求該位為 0。 REM 為允許接收位， REM 置 1 時串口允許接收，置 0 時禁止接收。 REM 是由軟件置位或清零。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳 , 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個子程序的開始處加入 REM=0 來禁止接收，在子程序結束處加入 REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實際源碼加入 REM=0 來進行實驗。 TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。該位可 以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。 RB8 接收數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。該位可能是奇偶位，地址 /數(shù)據(jù)標識位。在模式 0 中， RB8 為保留位沒有被使用。在模式 1 中，當 SM2=0， RB8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。 TI 發(fā)送中斷標識位。在模式 0，發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。 TI 置位后，申請中斷， ?？粕厴I(yè)設計（論文） 10 CPU 響應中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下， TI 都必須 由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應（如中斷打開），這時 TI=1，表明發(fā)送已完成， TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。 RI 接收中斷標識位。在模式 0，接收第 8 位結束時，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。 RI=1，申請中斷，要求CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式 1 中， SM2=1 時，當未收到有效的停止位，則不會對 RI 置位。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式 1 是傳輸 10 個位的， 1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先， 1 位 停止位為 1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器 1 或定時器 2 的定時值（溢出速率）。AT89C51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2 是 89C52 系列芯片才有的。 功放 LM386 LM386 是一種音頻集成功放，且具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。 LM386 內(nèi)部電路 圖 LM386 內(nèi)部電路原理圖 LM386 內(nèi)部電路原理圖如圖所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。 第一級為 差分放大電路 ， T1 和 T T2 和 T4 分別構成復合管，作為差分放大電路的放大管； T5 和 T6 組成 鏡像電流源 作為 T1 和 T2 的有源負載； T3和 T4 信號從管的基極輸入，從 T2 管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸 。 出差分電路。使 用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸 專科生畢業(yè)設計（論文） 11 出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 第二級為共射放大電路， T7 為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數(shù)。 第三級中的 T8 和 T9 管復合成 PNP 型管，與 NPN 型管 T10 構成準互補輸出級。二極管 D1 和 D2 為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。 引腳 2 為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL 電路。輸出端（引腳 5）應外接輸出電容后再接負載。 電阻 R7 從輸出端連接到 T2 的發(fā)射極，形成反饋通路，并與 R5 和 R6 構成反饋網(wǎng)絡，從而引 入了深度電壓串聯(lián)負反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。 LM386 特性 靜態(tài)功耗低，約為 4mA，可用于電池供電。 工作電壓范圍寬， 412V or 518V。 外圍元件少。 電壓增益可調， 20200。 低失真度。 LM386 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值，直至 200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在 6V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW，使得 LM386 特別適用于電池供電的場合。 LM386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。 LM386 的引腳 LM386 的引腳圖 LM386 的外形和引腳的排列如圖 所示。引腳 2 為反相輸入端， 3 為 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 12 同相輸入端；引腳 5 為輸出端；引腳 6 和 4 分別為電源和地；引腳 1 和 8 為電壓增益設定端；使用時在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10μ F。 LM386 的電源電壓 412V 或 518V（ LM386N4） ；靜態(tài)消耗電流為 4mA；電壓增益為 20200dB；在 8 腳開路時，帶寬為 300KHz；輸入阻抗為 50K；音頻功率 。 LCD 硬件接口 LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱， LCD 的構造是在兩片平行的玻璃當中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。比 CRT 要好的多，但是價錢較其貴。 本設計所用 LCD 的引腳，其中， D0~D7 為雙向數(shù)據(jù)總線， LCD 數(shù)據(jù)讀寫方式可以分為 8 位及 4 位兩種。若以 8 位數(shù)據(jù)進行讀寫，則 D0~D7 皆有效，若以 4位方式進行讀寫，則只用到 D0~D4。 RS 為寄存器選擇控制線，當 RS 為 0 且做寫入操作時，可以寫指令寄存器；若 RS 為 1，則用于讀寫數(shù)據(jù)寄存器。 R/W 為 LCD讀寫控制線， R/W 為 0， LCD 執(zhí)行寫作， R/W 為 1 時，則做讀操作。 VO 為亮度調整電壓輸入控制引腳，輸入 0V 時，字符顯示最亮。 LCD 可以實時顯示目前演奏的單音碼，可以實時顯示所存儲的單音計數(shù)。按鍵 9 是清除鍵，可將存儲的單音計數(shù)清 0；按鍵 8 是放音鍵，可將內(nèi)存中的單音逐一演奏出來，演奏中可以按 K4 鍵來中斷。本設計使用一般的 LCD 顯示器來顯示音樂演奏的消息及單音碼。 4 4 行列式鍵盤識別及顯示 組成鍵 盤的按鍵有機械式、電容式、導電橡膠式、薄膜式等多種，但不管什么形式，其作用都是一個使電路接通與斷開的開關。目前微機系統(tǒng)中使用的鍵盤按其功能不同，通?？煞譃榫幋a鍵盤和非編碼鍵盤兩種基本類型。 編碼鍵盤：鍵盤本身帶有實現(xiàn)接口主要功能所需的硬件電路。不僅能自動檢測被按下的鍵，并完成去抖動、防串鍵等功能，而且能提供與被按鍵對應的鍵碼（如 ASCII 碼）送往 CPU。所以，編碼鍵盤接口簡單、使用方便。但由于硬件電路較復雜，因而價格較貴。 非編碼鍵盤：鍵盤只簡單地提供按鍵開關的行列矩陣。有關按鍵的識別、鍵碼的確定與輸入、去 抖動等功能均由軟件完成。目前微機系統(tǒng)中，一般為了降低成本，大多數(shù)采用非編碼鍵盤。 鍵盤接口必須具有去抖動、防串鍵、按鍵識別和鍵碼產(chǎn)生 4 個基本功能。 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 13 （ 1）去抖動：每個按鍵在按下或松開時，都會產(chǎn)生短時間的抖動。抖動的持續(xù)時間與鍵的質量相關，一般為 5~20mm。所謂抖動是指在識別被按鍵是必須避開抖動狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識別正確無誤。去抖問題可通過軟件延時或硬件電路解決。 （ 2）防串鍵：防串鍵是為了解決多個鍵同時按下或者前一按鍵沒有釋放又有新的按鍵按下時產(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，是當有兩個或兩個以上的按鍵按下時，只把最后釋放的鍵當做有效鍵并產(chǎn)生相應的鍵碼。 N 鍵輪回，是當檢測到多個鍵被按下時，能根據(jù)發(fā)現(xiàn)他們的順序依次產(chǎn)生相應鍵的鍵碼。 （ 3）被按鍵識別：如何識別被按鍵是借口解決的主要問題，一般可通過軟硬結合的方法完成。常用的方法有行掃描法和線反轉法兩種。行掃描法的基本思想是，由程序對鍵盤逐行掃描，通過檢測到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵，為此，需要設置入口、輸出口一個，該方法在微機系統(tǒng)中被廣泛使用。線反轉法的基本思想是通過行列顛倒兩次掃描來識別閉合鍵，為此需要提供 兩個可編程的雙向輸入 /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)中建立一個鍵盤編碼表，通過查表獲得被按鍵的鍵碼。 用 AT89C51的并行口 P1接 4 4矩陣鍵盤，以 ，以 作輸出線；在數(shù)碼管上顯示每個按鍵的“ 0F”序號。 時鐘頻率 單片機必須在時鐘的驅動下才能工作。在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路，只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。外部振蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器，此 電路在加點大約延遲 10ms 后振蕩器起振，在 XTAL2 引腳產(chǎn)生幅度為 3V 左右的正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容 C1， C2，作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調。 C1， C2 的典型值為 30PF。 單片機在工作時，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的周期或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時鐘信號的周期，稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù)，通常用 fosc 表示。如時鐘頻率為 12MHz，即 fosc12MHz，則時鐘周期為 1/12μ s。 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 14 晶振電路原理 圖 時鐘電路 P19：時鐘 XTAL1 腳， P18：時鐘 XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到 XTAL1，而XTAL2 懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對震蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右。 型號同樣為 AT89C51 的芯片，在其后面還有頻率編號，有 12,16,20,24MHz可選。大家在購買和選用時要注意了。如 AT89C51 24PC 就是最高震蕩頻率為24MHz， 40P6 封裝的普 通商用芯片。 復位電路 在振蕩器運行時，有兩個機器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復位。復位后P0P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM 的 0000H 處開始運行程序。常用的復位電路如下圖所示： ?？粕厴I(yè)設計（論文） 15 圖 復位電路圖 復位操作不會對內(nèi)部 RAM 有所影響。當 8051 通電，時鐘電路開始工作，在RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系 統(tǒng)即初始復位。什么叫復位？復位是單片機重新執(zhí)行程