【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址－99H。 CPU 在讀 SBUF 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫(xiě)時(shí)會(huì)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(méi)有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒(méi)有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來(lái)，而造成的數(shù) 據(jù)重疊問(wèn)題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們?cè)趯?xiě)發(fā)送程序時(shí)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(jiǎn)單，只要把這個(gè) 99H 地址用關(guān)鍵字 sfr 定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)操作了，如 sfr SBUF = 0x99。 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 當(dāng)然你也可以用其它的名稱(chēng)。通常在標(biāo)準(zhǔn)的 或 等頭文件中已對(duì)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(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)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(gè)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(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用 SCON 寄存器。它的各個(gè)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(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)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(shuō)明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略過(guò)，有興趣的朋友可以找相關(guān)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(xiě)。 SM2 在模式 模式 3 中為多處理機(jī)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(shí)串口允許接收，置 0 時(shí)禁止接收。 REM 是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳 , 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來(lái)的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開(kāi)始處加入 REM=0 來(lái)禁止接收，在子程序結(jié)束處加入 REM=1 再次打開(kāi)串口接收。大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入 REM=0 來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 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(jī)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(biāo)識(shí)位。在模式 0 中， RB8 為保留位沒(méi)有被使用。在模式 1 中，當(dāng) SM2=0， RB8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。 TI 發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式 0，發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時(shí)，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(qǐng)中斷， 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 CPU 響應(yīng)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(lái)清除，也就是說(shuō)在數(shù)據(jù)寫(xiě)入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開(kāi)），這時(shí) TI=1，表明發(fā)送已完成， TI 不會(huì)由硬件清除，所以這時(shí)必須用軟件對(duì)其清零。 RI 接收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時(shí)，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(qǐng)中斷，要求CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式 1 中， SM2=1 時(shí)，當(dāng)未收到有效的停止位，則不會(huì)對(duì) 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(gè)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(shí)器 1 或定時(shí)器 2 的定時(shí)值（溢出速率）。AT89C51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1，而定時(shí)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(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)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(yùn)放相類(lèi)似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路。 第一級(jí)為 差分放大電路 ， T1 和 T T2 和 T4 分別構(gòu)成復(fù)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(fù)載； T3和 T4 信號(hào)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(fù)載，可使單端輸 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jí)為共射放大電路， T7 為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。 第三級(jí)中的 T8 和 T9 管復(fù)合成 PNP 型管，與 NPN 型管 T10 構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管 D1 和 D2 為輸出級(jí)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(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)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(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引 入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)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(diào)， 20200。 低失真度。 LM386 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)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(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)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(chǎng)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 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shè)定端；使用時(shí)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(kāi)路時(shí)，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(jiǎn)稱(chēng)， LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)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(xì)小電線，透過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫(huà)面。比 CRT 要好的多，但是價(jià)錢(qián)較其貴。 本設(shè)計(jì)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(xiě)方式可以分為 8 位及 4 位兩種。若以 8 位數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)，則 D0~D7 皆有效，若以 4位方式進(jìn)行讀寫(xiě)，則只用到 D0~D4。 RS 為寄存器選擇控制線，當(dāng) RS 為 0 且做寫(xiě)入操作時(shí)，可以寫(xiě)指令寄存器；若 RS 為 1，則用于讀寫(xiě)數(shù)據(jù)寄存器。 R/W 為 LCD讀寫(xiě)控制線， R/W 為 0， LCD 執(zhí)行寫(xiě)作， R/W 為 1 時(shí)，則做讀操作。 VO 為亮度調(diào)整電壓輸入控制引腳，輸入 0V 時(shí)，字符顯示最亮。 LCD 可以實(shí)時(shí)顯示目前演奏的單音碼，可以實(shí)時(shí)顯示所存儲(chǔ)的單音計(jì)數(shù)。按鍵 9 是清除鍵，可將存儲(chǔ)的單音計(jì)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(lái)，演奏中可以按 K4 鍵來(lái)中斷。本設(shè)計(jì)使用一般的 LCD 顯示器來(lái)顯示音樂(lè)演奏的消息及單音碼。 4 4 行列式鍵盤(pán)識(shí)別及顯示 組成鍵 盤(pán)的按鍵有機(jī)械式、電容式、導(dǎo)電橡膠式、薄膜式等多種，但不管什么形式，其作用都是一個(gè)使電路接通與斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。目前微機(jī)系統(tǒng)中使用的鍵盤(pán)按其功能不同，通常可分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種基本類(lèi)型。 編碼鍵盤(pán)：鍵盤(pán)本身帶有實(shí)現(xiàn)接口主要功能所需的硬件電路。不僅能自動(dòng)檢測(cè)被按下的鍵，并完成去抖動(dòng)、防串鍵等功能，而且能提供與被按鍵對(duì)應(yīng)的鍵碼（如 ASCII 碼）送往 CPU。所以，編碼鍵盤(pán)接口簡(jiǎn)單、使用方便。但由于硬件電路較復(fù)雜，因而價(jià)格較貴。 非編碼鍵盤(pán)：鍵盤(pán)只簡(jiǎn)單地提供按鍵開(kāi)關(guān)的行列矩陣。有關(guān)按鍵的識(shí)別、鍵碼的確定與輸入、去 抖動(dòng)等功能均由軟件完成。目前微機(jī)系統(tǒng)中，一般為了降低成本，大多數(shù)采用非編碼鍵盤(pán)。 鍵盤(pán)接口必須具有去抖動(dòng)、防串鍵、按鍵識(shí)別和鍵碼產(chǎn)生 4 個(gè)基本功能。 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 （ 1）去抖動(dòng)：每個(gè)按鍵在按下或松開(kāi)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(kāi)抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開(kāi)狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無(wú)誤。去抖問(wèn)題可通過(guò)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(méi)有釋放又有新的按鍵按下時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)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)做有效鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼。 N 鍵輪回，是當(dāng)檢測(cè)到多個(gè)鍵被按下時(shí)，能根據(jù)發(fā)現(xiàn)他們的順序依次產(chǎn)生相應(yīng)鍵的鍵碼。 （ 3）被按鍵識(shí)別：如何識(shí)別被按鍵是借口解決的主要問(wèn)題，一般可通過(guò)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(pán)逐行掃描，通過(guò)檢測(cè)到的列輸出狀態(tài)來(lái)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(guò)行列顛倒兩次掃描來(lái)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(pán)編碼表，通過(guò)查表獲得被按鍵的鍵碼。 用 AT89C51的并行口 P1接 4 4矩陣鍵盤(pán)，以 ，以 作輸出線；在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“ 0F”序號(hào)。 時(shí)鐘頻率 單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)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(diǎn)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(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容 C1， C2，作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。 C1， C2 的典型值為 30PF。 單片機(jī)在工作時(shí)，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(shí)鐘信號(hào)的周期，稱(chēng)為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)，通常用 fosc 表示。如時(shí)鐘頻率為 12MHz，即 fosc12MHz，則時(shí)鐘周期為 1/12μ s。 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 晶振電路原理 圖 時(shí)鐘電路 P19：時(shí)鐘 XTAL1 腳， P18：時(shí)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(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而XTAL2 懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)震蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)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(hào)同樣為 AT89C51 的芯片，在其后面還有頻率編號(hào)，有 12,16,20,24MHz可選。大家在購(gòu)買(mǎi)和選用時(shí)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(fù)位電路 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 0000H 處開(kāi)始運(yùn)行程序。常用的復(fù)位電路如下圖所示： 專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 復(fù)位電路圖 復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部 RAM 有所影響。當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系 統(tǒng)即初始復(fù)位。什么叫復(fù)位？復(fù)位是單片機(jī)重新執(zhí)行程