【文章內(nèi)容簡介】 89C51單片機作為主機，它們都具有4K片內(nèi)ROM，128字節(jié)片內(nèi)RAM，片外ROM尋址范圍達64K，片外RAM尋址范圍達64K，2個16位計數(shù)器，5個中斷源，4個并行口，1個串行口。簡易自動樂曲播放器采用單片機最小系統(tǒng)足以滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，同時要設(shè)計單片機最小系統(tǒng)的晶振和復(fù)位電路。 單片機復(fù)位電路復(fù)位是單片機的初始化操作，其作用是使CPU中的各個部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。當(dāng)8051的ALE及 兩腳輸出高電平，RST引腳高電平時，單片機復(fù)位。8051單片機的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動按鈕復(fù)位兩種形式，RST/VPD端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號稱為手動按鈕復(fù)位。圖51為兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。圖中，上電瞬間RST端的電位與Vcc相同，隨著電容充電電流的減小，+5V立即加到了RST/VPD端，該高電平使8051復(fù)位。若運行過程中，需要程序從頭開始執(zhí)行，這只需按圖51中的按鈕即可。按下按鈕則直接把+5V加到了RST/VPD端從而復(fù)位，這稱為手動復(fù)位。在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如果這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機的要求一致，則可以與之相連。 單片機晶振電路晶振是給單片機提供工作信號脈沖的,這個脈沖就是單片機的工作速度。比如 12M晶振，單片機工作速度就是每秒 12M。當(dāng)然，單片機的工作頻率是有范圍的，不能太大，一般 24M就不上去了，不然不穩(wěn)定 。圖52為晶振電路。圖51 復(fù)位電路圖52 晶振電路 鍵盤接口電路的設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的人機對話通道是用戶為了對應(yīng)用系統(tǒng)進行干預(yù)以及了解應(yīng)用系統(tǒng)運行狀態(tài)所設(shè)置的通道。主要有鍵盤、顯示器等通道接口。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)置鍵盤，用于系統(tǒng)復(fù)位，功能轉(zhuǎn)換以及數(shù)字輸入。鍵盤的設(shè)置可以實現(xiàn)人機對話，借助鍵盤可以向計算機系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等。在本次設(shè)計中鍵盤由P1口輸入, 按鍵設(shè)置：1～4四個數(shù)字鍵，A～F六個功能鍵。數(shù)字鍵（1～4）： 用于輸入1～4共4首樂曲的序列號。功能鍵（A～F）： A鍵：樂曲從1～4按順序播放B鍵：樂曲從1～4循環(huán)播放C鍵：循環(huán)播放某一樂曲D鍵：從某一樂曲開始播放至最后一首樂曲E鍵：暫停/播放F鍵：停止播放各功能鍵（A～F）的意義與操作:A鍵：樂曲從1～4按順序播放。當(dāng)用戶按下A鍵后，LED顯示器清屏，簡易自動樂曲播放器按照從頭到尾的順序自動播放預(yù)先設(shè)定的1～4共4首樂曲，全部樂曲播放完畢則停止。 B鍵：樂曲從1～4循環(huán)播放。當(dāng)用戶按下B鍵后，LED顯示器清屏，簡易自動樂曲播放器按照從頭到尾的順序自動循環(huán)播放預(yù)先設(shè)定的全部樂曲。C鍵：循環(huán)播放某一樂曲當(dāng)用戶按下C鍵后，并選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲的序列號(1～4)，即按下1～4數(shù)字鍵之一，簡易自動樂曲播放器對選定的某一樂曲循環(huán)播放。D鍵：從某一樂曲開始播放至最后一首樂曲當(dāng)用戶按下D鍵后，并選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲的序列號(1～4)，即按下1～4數(shù)字鍵之一，簡易自動樂曲播放器就從選定的某一樂曲開始播放，直到樂曲播放完畢則停止。E鍵：暫停/播放。當(dāng)用戶按下E鍵時，簡易自動樂曲播放器打斷正在播放的某一樂曲，用戶再次按下E鍵時，該樂曲繼續(xù)播放。F鍵：停止播放。當(dāng)用戶按下F鍵時，簡易自動樂曲播放器終止正在播放的某一樂曲。本設(shè)計中按鍵作為輸入部分,由P1口輸入。 LED顯示接口電路的設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有LED顯示器（發(fā)光二極管顯示器）。這種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。在本系統(tǒng)的設(shè)計中采用LED顯示器。LED顯示器由8位LED數(shù)碼管組成，用于顯示系統(tǒng)在各種不同條件下的狀態(tài)。用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，按譯碼方式分為硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制LED，直到下次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用CPU時間少。動態(tài)顯示要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會有閃爍，占用的CPU時間多。 這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的電路硬件較多；動態(tài)顯示雖然閃爍，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。在本設(shè)計中由于顯示部分比較簡單，所以選用了靜態(tài)顯示方式，LED顯示器由74LS373來驅(qū)動,為了擴展外部存儲器需一塊74LS373(地址鎖存器) 。LED發(fā)光器件一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點陣。常用的數(shù)碼管一般為8字型數(shù)碼管，分為A、B、C、D、E、F、G、DP八段，其中DP為小數(shù)點。數(shù)碼管常用的有10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個數(shù)碼管的公共端，兩根之間相連通。數(shù)碼管從電路上來看可分為共陰和共陽兩種，在本設(shè)計中用了共陽的LED。 揚聲器控制電路的設(shè)計揚聲器控制電路用于發(fā)出不同頻率的音調(diào)。 硬件原理圖通過以上分析，本次設(shè)計的音樂播放器的電路原理圖如圖53所示。圖53 音樂播放器的原理圖第6章 音樂播放器的軟件設(shè)計軟件設(shè)計的重點在于定時中斷的設(shè)計、鍵盤控制、顯示的實現(xiàn)、樂曲的演奏等方面。 主控軟件的設(shè)計與流程圖主模塊是系統(tǒng)軟件的框架。本系統(tǒng)的主模塊的程序框圖可用圖61來表示。主控模塊用于控制系統(tǒng)的工作。該模塊先初始化，接著接受到復(fù)位信號后讀取鍵盤信號，再調(diào)用各鍵子程序。開始關(guān)閉定時器T0、T1置定時器T0、T1工作方式 顯示等待提示狀態(tài)F讀取鍵盤N是否有鍵輸入？是否是A鍵？YY是否是B鍵？NA鍵子程序YB鍵子程序N是否是D鍵？YNC鍵子程序A鍵子程序是否是C鍵？Y圖61 主控模塊的流程圖主控程序主要源程序代碼如下：START: MOV SP, 60HMOV TMOD, 11HMOV IE, 8AH MOV IP, 08H 。T1中斷優(yōu)先于T0中斷MOV TH1, 3CHMOV TL1, 0BH 。以上為系統(tǒng)初始化，T=50msW1: MOV P2, 10001110B 。等待提示FLCALL GETKEYCJNE A, 0FFH, W1 MOV A, BCJNE A, 0AH, W2LCALL KEY_A 。輸入鍵是39。A39。,轉(zhuǎn)KEY_ASJMP W1W2: CJNE A, 0BH, W3 LCALL KEY_B 。輸入鍵是39。B39。,轉(zhuǎn)KEY_BW3: CJNE A, 0CH, W4 LCALL KEY_C 。輸入鍵是39。C39。,轉(zhuǎn)KEY_CW4: CJNE A, 0DH, W5 LCALL KEY_DSJMP W1 。輸入鍵是39。D39。,轉(zhuǎn)KEY_D 定時中斷服務(wù)子程序的設(shè)計與流程圖中斷入口定時器T0 用于產(chǎn)生不同頻率的音階，如圖62為定時器T0的中斷服務(wù)子程序。而定時器T1控制延時來實現(xiàn)不同的節(jié)拍，定時時間設(shè)定為50ms，圖63為定時器T1的中斷服務(wù)子程序。關(guān)閉定時器T0產(chǎn)生周期方波查頻率表重裝音頻初值啟動定時器T0中斷返回圖62 定時器T0的中斷服務(wù)流程圖中斷入口關(guān)閉定時器T1裝入定時常數(shù)=3C0BH啟動定時器T1查頻率表重裝音頻初值節(jié)拍數(shù)減1圖63 定時器T1中斷服務(wù)流程圖中斷返回其程序如下所示INT_T0: CLR TR0 ；定時器0中斷子程序 MOV TL0, 20H MOV TH0, 21H CPL SETB TR0 RETI INT_T1: CLR TR1 。定時器1中斷子程序 CLR TR0 LCALL KEY_E MOV TH1, 3CH MOV TL1, 0BH DJNZ 60H, OUT MOV 60H, 20OUT: SETB TR1 RETI 鍵盤控制模塊的設(shè)計與流程圖鍵盤控制模塊分為6個功能鍵和讀4個數(shù)字鍵。下面分別介紹各個鍵的流程圖和程序： F鍵子模塊 入口F鍵是用于實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位系統(tǒng)返回圖64 F鍵流程圖 E鍵子模塊E鍵用于實現(xiàn)對樂曲的暫停和播放入口LED顯示ETR0、TR1取反 E鍵被按下？NY系統(tǒng)返回圖65 E鍵子程序流程圖按下E鍵的主要源程序代碼如下KEY_E: JB , L2 。中斷鍵盤檢測 LCALL DELAY2 。消除抖動 JB , L2 。如果是高電平就跳到L2 JNB , $ 。如果仍然是低電平就執(zhí)行中斷程序 MOV P2, 10000110B 。讓LED顯示EL3: JB , $ 。檢測低電平，直到低電平時才跳出該指令 LCALL DELAY2 JB , L3 JNB , $ 。如果再來一個高電平才跳出中斷 MOV P2,R5L2: SETB TR0 RET A鍵子模塊當(dāng)用戶按下A鍵后，LED顯示器清屏，簡易自動樂曲播放器按照從頭到尾的順序自動播放預(yù)先設(shè)定的1～4共4首樂曲，全部樂曲播放完畢則停止。入口LED顯示器清屏調(diào)MUSIC1~MUSIC4子程序即按順序自動播放4首樂曲，并顯示相應(yīng)的序號系統(tǒng)返回圖66 A鍵子程序流程圖A鍵主要源程序代碼如下：KEY_A: LCALL MUSIC1 。樂曲《真的愛你》 LCALL MUSIC2 。樂曲《祝你平安》 LCALL MUSIC3 。樂曲《八月桂花香》 LCALL MUSIC4 。樂曲《老鼠愛大米》 RET B鍵子模塊當(dāng)用戶按下B鍵后，LED顯示器清屏，簡易自動樂曲播放器按照從頭到尾順序自動循環(huán)播放預(yù)先設(shè)定的全部樂曲。LED顯示器清屏入口調(diào)A鍵盤子程序系統(tǒng)返回圖67 B鍵子程序流程圖B鍵主要源程序代碼如下：KEY_B: 。B鍵子程序（從1～4循環(huán)播放）T11: LCALL KEY_A SJMP T11 RET D鍵子模塊當(dāng)用戶按下D鍵后，并選定某一樂曲，隨即輸入選定樂曲的序列號(1～4)，即按下1～4數(shù)字鍵之一，簡易自動樂曲播放器就從選定的某一樂曲開始播放。圖68 D鍵子程序流程圖D鍵源程序代碼如下：KEY_D: 。D鍵子程序（從某一樂曲開始播放，播放完后停止）T2: LCALL GETWORD CJNE A, 0FFH, T2 MOV A, B CJNE A, 00H, B1 SJMP C0B1: CJNE A, 01H, B2 SJMP C1B2: CJNE A, 02H, C3 SJMP C2C0: LCALL MUSIC1 。樂曲《真的愛你》C1: LCALL MUSIC2 。樂曲 《祝你平安》 C2: LCALL MUSIC3 。樂曲《八月桂花香》C3: LCALL MUSIC4 。樂曲《老鼠愛大米》 RET 讀數(shù)字鍵讀取正在播放樂曲的序號，讀取鍵盤后消去鍵盤抖動接著顯示和保存數(shù)據(jù)。圖69 GETWORD子程序(讀數(shù)字鍵0～4)流程圖讀數(shù)字鍵主要源程序代碼如下：GETWORD: 。讀音樂序號子程序S1: JB , S2 。讀1鍵 LCALL DELAY2 JB , S1 JNB , $ MOV P2, 11111001B 。顯示1 MOV R5, 11111001B MOV A, 0FFH MOV B, 00H RET 演奏樂曲模塊的設(shè)計與流程圖(1) 將音階代碼組成一個字節(jié)，節(jié)拍代碼組成一個字節(jié)，按照：音階代碼，節(jié)拍代碼，音階代碼，節(jié)拍代碼 …… 的順序，將一個樂譜轉(zhuǎn)換為一定長度的代碼數(shù)據(jù)表。(2) 在程序執(zhí)行時順序查此表，取出音階代碼，并根據(jù)音階代碼查頻率表，以得到該音階對應(yīng)的頻率，隨后將對應(yīng)的定時初值送定時器T0，使定時器T0產(chǎn)生該音階對應(yīng)的頻率，驅(qū)動外接揚聲器發(fā)聲。(3) 取出節(jié)拍代碼N，由定時器T1控制延