【文章內容簡介】 求，如定時輸出、定時檢測、定時掃描等；也經常要對外部事件進行計數。STC89C52單片機內集成有兩個可編程的定時/計數器：T0和T1，它們既可以工作于定時模式，也可以工作于外部事件計數模式，此外，T1還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。 STC89C52的系統(tǒng)介紹 單片機最小系統(tǒng)電路圖，單片機最小系統(tǒng)有單片機、時鐘電路、復位電路組成，時鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時鐘，作用為給單片機提供一個時間基準，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時間為一個機器周期，單片機的復位電路，按下復位按鍵之后可以使單片機進入剛上電的起始狀態(tài)。圖中10K排阻為P0口的上拉電阻，由于P0口跟其他IO結構不一樣為漏極開路的結構，因此要加上拉電阻才能正常使用。 數碼管原理常見數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數碼管，共陽數碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管，共陰數碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O端口來驅動，要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個呢：），實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。數碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數據，不會有閃爍感，動態(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。 顯示模塊電路設計 如下圖所示為一位共陽數碼管的硬件電路連接圖，由于數碼管內部實際為8個LED燈，如果把LED的陰級直接單片機的IO的口，會使LED通過的電流過大從而把數碼管燒毀，因此在設計的時候在LED的陰級和單片機的IO之間加上了限流電阻從而起到限流作用。根據經驗，這里選取了1K電阻。程序編寫的時候我們預先根據要顯示的字符，編寫了個對應要顯示的數組，這樣可以使程序更加簡化。 矩陣鍵盤模塊硬件電路設計圖如上圖所示。－“4*4行列式鍵盤”，，系統(tǒng)首先通過CPU對全部鍵盤進行掃描，即把第一根行線置為“0”狀態(tài)，其余行線置于“1”狀態(tài)，讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，若其狀態(tài)全為“1”表明該行無鍵按下，再將第二根行線置為“0”狀態(tài)，同樣讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，如其狀態(tài)也全為“1”，則置第一根行線置為“0”狀態(tài)，以此類推。如讀入輸入緩沖器的狀態(tài)不全為“1”，確定哪一根列線為“0”狀態(tài)，當某個鍵的行線和列線都為“0”狀態(tài)時，表明該鍵按下。一般由16個按鍵組成，在單片機中正好可以用一個P口實現16個按鍵功能，這也是在單片機系統(tǒng)中最常用的形式，本設計就采用這個鍵盤模式。 鍵盤布局 48C播放歌曲37BF26AE159D矩陣式鍵盤提高效率進行按鍵操作管理有效方法，它可以提高系統(tǒng)準確性，有利于資源的節(jié)約，降低對操作者本身素質的要求。 功率放大模塊（LM386）功率放大模塊我們選用了LM386作為功率放大模塊的主要芯片，LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產品。為使外圍元件最少，電壓增益內置為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內部原理LM386內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TT2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。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構成反饋網絡，從而引入了深度電壓串聯負反饋，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。 LM386管腳圖LM386的外形和引腳的排列如上圖所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；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10μF。查LM386的datasheet，電源電壓412V或518V(LM386N4)；靜態(tài)消耗電流為4mA；電壓增益為20200；在8腳開路時，帶寬為300KHz；輸入阻抗為50K；。 功率放大器使用事項盡管LM386的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產生非常討厭的噪聲。(1)通過接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變增益，斷開時增益為20。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會帶來好處噪音減少，何樂而不為？(2)PCB設計時，所有外圍元件盡可能靠近LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能平行走線，輸出亦如此。這是死理，不用多說了吧。(3)好調節(jié)音量的電位器。質量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合適，太大也會影響音質，轉那么多圈圈，不煩那！(4)可能采用雙音頻輸入/輸出。好處是：“+”、“－”輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。(5)7腳（BYPASS）的旁路電容不可少！實際應用時，BYPASS端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，這個電容可千萬別省??！(6)少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直+耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。它與揚聲器負載構成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率（fc=1/(2π*RL*Cout)）提高。分別測試，發(fā)現10uF/，這是我的經驗值。(7)源的處理，也很關鍵。如果系統(tǒng)中有多組電源，太好了！由于電壓不同、負載不同以及并聯的去耦電容不同，每組電源的上升、下降時間必有差異。3 系統(tǒng)軟件介紹 系統(tǒng)軟件整體設計 主程序流程圖，單片機上電后先進行初始化，清除一些參數的初值，然后單片機通過不斷的掃描矩陣鍵盤從而判斷用戶按下的是哪個按鍵，用戶按下按鍵后單片機通過裝載不同的值給定時器從而發(fā)出不同頻率的聲音。 定時器產生音樂信號原理一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構成我們所想要的音樂了，當然對于單片機來產生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時/計數器T0來產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頻率關系正確即可。利用AT89C51的內部定時器使其工作計數器模式（MODE1）下，改變計數值TH0及TL0以產生不同頻率的方法產生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令計數器計時956μs/1μs＝956，每計數956次時將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。計數脈沖值與頻率的關系式(如式21所示)是：N＝fi247。2247。fr21式中，N是計數值；fi是機器頻率（晶體振蕩器為12MHz時，其頻率為1MHz）；fr是想要產生的頻率。其計數初值T的求法如下：T＝65536－N＝65536－fi247。2247。fr例如：設K＝65536，fi＝1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計數值。T＝65536－N＝6553