【文章內(nèi)容簡介】 器周期，中斷查詢結(jié)果變?yōu)橛行А? 當某中斷源提出中斷請求后，作為應(yīng)答， CPU 首先使相應(yīng)的“優(yōu)先級激活”觸發(fā)器置位，以阻斷同級和低級的中斷。然后，根據(jù)中斷源的類別，在硬件的控制下，程序轉(zhuǎn)向相應(yīng)的向量單元，執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。 硬件中斷服務(wù)子程序調(diào)用時，把當時程序計 數(shù)器 PC 的內(nèi)容壓入堆棧 (在 MCS— 5l中， PC是 16垃的，占用了 2個字節(jié)，沒有自動保存程序狀態(tài)字 PSW 的內(nèi)容 )，同時還根據(jù)中斷的來源，把相應(yīng)的向量單元地址裝入 PC中。這些向量地址是： 中斷源 向量單元 外部中斷 0 0003H 定時器 0溢出 000BH 外部中斷 1 00l3H 定時器 1溢出 001BH 串行口 0023H 定時器 2溢出或 T2EX端出現(xiàn)負跳變 002BH 中斷服務(wù)子程序的最后一條指令應(yīng)是 RETI(中斷返回 )。 RETI 指令將清除”優(yōu)先級激活”觸發(fā)器 (該觸發(fā)器在響應(yīng)中斷時被置位 )。然后由堆棧彈出兩個字節(jié)(下一條指令地址 )裝入到 PC中。 外部中斷的激活方式分為兩種：一種是電平激活．另一種是邊沿激活。這兩種方式可以靠 TCON 寄存器中的中斷方式位 ITI 或 IT0來控制。若 ITX＝ 0(X為 0或 l，后文中用到類同的符號，其含意相似 )，則采用電平激活方式：在 INTx 引腳上檢測到低電平，將觸發(fā)外部中斷。若 ITx＝ 1．則采用邊沿激活方式：在相繼的兩個周期中，對 INTx 引腳進行連續(xù)兩次采樣，若第一次采樣值為高，第二次為低，則 TCON寄存器中的中斷請求標志 IEx 被置 1，以請求中斷。 由于外部中斷引腳每個機器周期被采樣一次，為確保采樣，由引腳 INTx 輸入的信號應(yīng)至少保持一個機器周期，即 12 個振蕩器周期。如 果外部中斷為邊沿12 激活方式，則引腳處的高電平和低電平值至少各保持一個機器周期，才能確保 CPU檢測到電平的跳變，而把中斷請求標志 IEx 置 1。 如果采用電平激活外部中斷方式，外部中斷源應(yīng)一直保持中斷請求有效．直至所請求的中斷得到響應(yīng)時為止。 6 .中斷請求的撤除 CPU 響應(yīng)某中斷請求后，在中斷返回 (RETI)前，該中斷請求應(yīng)該撤除，否則會引起另一次中斷。 對于定時器 0 或 1溢出中斷， CPU在響應(yīng)中斷后，就用硬件清除了有關(guān)的中斷請求標志 TF0()或 TFl(TCON.?)，即中斷請求是自動撤除的，無需 采取其他措施。 對于邊沿激活的外部中斷， CPU 在響應(yīng)中斷后，也甩硬件清除了有關(guān)的中斷請求標志 IE0()，或 IEl(), 自動撤除了中斷請求。 對于電平激活的外部中斷，由于在硬件上， CPU對 0INT 和 1INT 引腳的信號完全沒有控制 (在專用寄存器中，沒有相應(yīng)的中斷請求標志 )，也不像某些微處理機那樣．響應(yīng)中斷后會自動發(fā)出一個應(yīng)答信號。因此在 Mc5— 5l的用戶系統(tǒng)中，要另外采取撤除外部中斷的措施。例如，可以利用單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器對中斷源信號進行整形，使之符合要求。 現(xiàn)以外部中斷為例，說明中斷響應(yīng)的最短時間。在每個機器周期的 S5P2，0INT 和 1INT 端的電平被鎖到內(nèi)部保持寄存器中，而實際上在下一個周期才會查詢這些值。如果中斷請求有效，一般情況下，下一條要執(zhí)行的指令將是一條硬件子程序調(diào)用指令，調(diào)用所要求的服務(wù)程序。調(diào)用本身要花費兩個機器周期。這樣，從外部中斷請求有效到開始執(zhí)行服務(wù)程序的第一條指令，中間要隔 3 個周期，這是最短的響應(yīng)時間。 如果發(fā)生了第 3 節(jié)所述的 3種情況之一，那么中斷請求受阻，中斷響應(yīng)時間會更長些。如果一個同級的或高優(yōu)先級的中斷已經(jīng)在進行，則很顯然，附加的等待時間將取決正在進行的中斷服務(wù)程序。若正在執(zhí)行的一條指令還沒有進行到最后一個周期，那么附加的等待時間不會超過 3個周期，因為一條指令的最長執(zhí)行時間為 4個周期 (MUL 和 DIV)。如果正在執(zhí)行的是 RETI指令或者是訪問 IE或 IP的指令，則附加的等待時間不會超過 5個周期 (為完成正在執(zhí)行的指令，還需要一個周期，加上為完成下一條指令所需要的最長時間 —— 4個周期，故最長為 5個周期 )。 若系統(tǒng)中只有一個中斷源，則響應(yīng)時間在 3個同期到 8個周期之間。 13 agdefbcdpa7b6c4d2e1f9GND3GND8g10dp5 段數(shù)碼管 a、段及小數(shù)點上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點：根據(jù)發(fā)光顏色決定 c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA上面這只是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的。 數(shù)碼管使用注意事項說明： （ 1） 數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （ 2） 焊接溫度： 260 度；焊接時間： 5S （ 3） 表面有保護膜的產(chǎn)品 ,可 以在使用前撕下來。 14 程序設(shè)計內(nèi)容 （ 1） LED數(shù)碼顯示原理 : 七段 LED顯示器內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的極管的接線形式，可分成共陰極型和共陽極型。 LED 數(shù)碼管的g~a七個發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不以發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，下面給出共陰極的字形碼表（如表 21所示） 表 21 字形碼表 Table 21 font code table “0” 3FH “8” 7FH “1” 06H “9” 6FH “2” 5BH “A” 77H “3” 4FH “b” 7CH “4” 66H “C” 39H “5” 6DH “d” 5EH “6” 7DH “E” 79H “7” 07H “F” 71H （ 2)由于顯示的數(shù)字 0－ 9的字形碼沒有規(guī)律可循，只能采用查表的方式來完成我們所需的要求了。這樣我們按著數(shù)字 0－ 9的順序，把每個數(shù)字的筆段代碼按順序排好！建立的表格如下所示： TABLEDB 3FH， 06H， 5BH， 4FH， 66H，6DH， 7DH， 07H， 7FH， 6FH。 音樂產(chǎn)生的方法 音樂相關(guān)知識 樂音聽起來有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低，不同音商的樂音是用 C、 D、 E、 F、15 G、 A、 B表示的，這 7個字母就是樂音的音名，它們一般依次唱成 DO、 RE、 MI、FA、 SO、 LA、 SI，這是唱曲時樂音的發(fā)音，所以叫唱名。 音持續(xù)時間的長短即時值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。 一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個音符對應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù) 對應(yīng)的延時，構(gòu)成音樂。 如何用單片機實現(xiàn)音樂的節(jié)拍 除了音符以外，節(jié)拍也是音樂的關(guān)鍵組成部分。 節(jié)拍實際上就是音持續(xù)時間的長短，在單片機系統(tǒng)中可以用延時來實現(xiàn)，如果 1/4拍的延時是 秒，則 1拍的延時是 ，只要知道 1/4拍的延時時間，其余的節(jié)拍延時時間就是它的陪數(shù)。如果單片機要自己播放音樂，那么必須在程序設(shè)計中考慮到節(jié)拍的設(shè)置，由于本例實現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。 對于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機的另外一個定時 /計數(shù)器來 完成。音樂的音拍，一個節(jié)拍為單位（ C調(diào)）具體如下表： 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 音樂節(jié)拍表 了解音樂的一些基本知識后可知，產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂，對于單片機而言，產(chǎn)生不同頻率有脈沖非常方便，可以利用它的定時 /計數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波 頻率信號，因此，需要弄清楚音樂中的音符和對應(yīng)的頻率，以及單片機定時計數(shù)的關(guān)系。 在本設(shè)計中，單片機工作于 12MHZ 時鐘頻率，使用其定時 /計數(shù)器 T0，工作模式為 1，改變計數(shù)值 TH0和 TL0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號，在此情況下， C調(diào)的各音符頻率與計數(shù)值 T的對照如下表 : 16 音符頻率與計數(shù)值 T的對照表 T的值決定了 TH0和 TL0的值，其關(guān)系為： TH0=T/256， TL0=T%256 2..3程序框圖 音樂發(fā)聲程序框圖如圖 24所示 : 17 圖 24 音樂發(fā)聲程序框圖 3 總結(jié) 通過這 次課程設(shè)計，我們學到了不少課本上沒有的知識，也鍛煉了自己的動手能力，將以前學過的零散的知識串到一起。 首先在課程設(shè)計剛開始的調(diào)研階段，我們學會了怎么通過各種方式查詢相關(guān)的資料。通過對這些資料的學習，我們大致了解了單片機的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢，認識到目前單片機方面的各種各樣的發(fā)展，和它們之間的競爭。了解了單片機方面的先進技術(shù)，這些都為我們的未來的學習指明了方向。 我們的課程設(shè)計主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過這些我們的硬件和軟件開發(fā)能力都獲得了提高。首先硬件方面，基本了解了電子產(chǎn)品的開發(fā)流程和所要做 的工作?；菊莆樟?Protel99SE 原理圖的方法，并設(shè)計了一個單片機最小系統(tǒng)。通過開發(fā)板的設(shè)計和硬件搭建的過程，使我們對 51 系單片機的接口有了更深層次的理解，熟悉了一些單片機常用的外圍電路引腳和連接方法，如 LED數(shù)碼管，鍵盤等。 在軟件方面，通過串行口調(diào)試工具的開發(fā)，使我加深了對累封裝的理解，熟 悉了 51系列單片機內(nèi)部的寄存器和編程規(guī)則，以及如何控制外圍電路。 18 結(jié) 束 語 將程序燒入芯片 ,調(diào)試成功后 ,可任意彈奏自己想要的旋律。本研究通過制作電子琴，將幾個模塊很好的融合起來，對使用單片機設(shè)計簡易電 子琴進行了分析，并介紹了基于單片機電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達的音樂。說明一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應(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，于是我們可以利用單片機的定時 /計數(shù)器 T0來產(chǎn)生這樣方波頻率信號，因此，我們只要把一首歌曲的音階對應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可，然后我們利用功放電路來將音樂聲音放大，同時通過顯示模塊來確知自己所彈的音符。 不足之處有： ，只能在一定范圍 內(nèi)滿足用戶需要?？赏ㄟ^改進鍵盤識別模塊和發(fā)生模塊來增加其復(fù)雜度。 。可通過改進功放電路，即在 lm386的 1腳和 8腳間增加一直外界電阻和電容，將 3腳與地之間的電阻換為 10k的變阻，即可調(diào)節(jié)其放大增益。 19 參考文獻 [1] 陳明熒． 8051單片機課程設(shè)計實訓教材 [M]．北京：清華大學出版社， 2022 年 9月． [2] 徐新艷．單片機原理、應(yīng)用與實踐 [M]．北京：高等教育出版社， 2022年 3月． [3] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉． 8051單片機實踐與應(yīng)用 [M]．第一版．北京 ：清華大學出版社， 2022年． [4] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉， 8051單片機實踐與應(yīng)用 [M]．清華大學出版社， 2022 [5] 馮博琴，微型計算機原理與接口技術(shù) [M]．清華大學出版社， 2022 [6] 張毅剛， MCS51 單片機應(yīng)用設(shè)計 [M]．哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2022 [7] 張淑清，姜萬錄等，單片微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用 [M]．國防工業(yè)出版社， 2022 [8] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉， 8051單片機實踐與應(yīng)用 [M]．清華大學出版社， 2022 [9] 馮博琴，微型計算機原理與接口技術(shù) [M]．清華大學 出版社， 2022 [10] 張毅剛， MCS51 單片機應(yīng)用設(shè)計 [M]．哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2022 [11] 龍威林 ,楊冠聲 ,胡山 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