【文章內(nèi)容簡介】 ，數(shù)碼管中的二極管均處于通電狀態(tài)，即在靜態(tài)工作方式下，顯示電路中數(shù)碼管的位選線是同時選通，而數(shù)碼管的段選線是獨(dú)立輸入。工作在動態(tài)顯示方式時，數(shù)碼管的位線在掃描控制電路的控制下按設(shè)定順序?qū)?，即電路中的?shù)碼管是逐個接通電源，數(shù)碼管的段選線以并聯(lián)方式與譯碼電路聯(lián)接，即在動態(tài)工作方式下，數(shù)碼管不是同時導(dǎo)通顯示而是按照設(shè)定順序分時導(dǎo)通顯示。 八位數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)本次課程設(shè)計的顯示電路采用兩位數(shù)碼管進(jìn)行顯示，由于此設(shè)計采用的是共陰極的，使用時不加限流電阻。為了顯示字符，要為 LED 顯示器段碼，除了組成 8 字形的字符的 7 段，另加上 1 個小數(shù)點位，共計 8 段， 因此提供給 LED 顯示器的顯示段碼為 1 個字節(jié)。河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 10 圖 數(shù)碼管電路 按鍵部分設(shè)計 操作鍵設(shè)計常用的按鍵有三種：機(jī)械觸點式按鍵、導(dǎo)電橡膠式和柔性按鍵（又稱觸摸式鍵盤） 。 機(jī)械觸點式按鍵是利用機(jī)械彈性使鍵復(fù)位，手感明顯，連線清晰，工藝簡單，適合單件制造。但是觸點處易侵入灰塵而導(dǎo)致接觸不良，體積相對較大。 導(dǎo)電橡膠按鍵是利用橡膠的彈性來復(fù)位，通過壓制的方法把面板上所有的按鍵制成一塊，體積小，裝配方便，適合批量生產(chǎn)。但是時間長了，橡膠老化而使彈力下降，同時易侵入灰塵。 柔性按鍵是近年來迅速發(fā)展的一種新型按鍵，可以分為凸球型和平面型兩種。柔性按鍵最大特點是防塵、防潮、耐蝕，外形美觀，裝嵌方便。而且外形和面板的布局、色彩、鍵距可按照整機(jī)的要求來設(shè)計。但是由于客觀條件與經(jīng)濟(jì)能力有限，本系統(tǒng)采用機(jī)械觸點式按鍵。 鍵盤設(shè)計鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵的部件，它能實現(xiàn)向計算機(jī)輸入數(shù)據(jù)，河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 11 傳送命令等功能，是人工干預(yù)計算機(jī)的主要手段。鍵盤可以分為 2 類：獨(dú)立連接式鍵盤和矩陣式鍵盤。(1)矩陣式鍵盤單片機(jī)系統(tǒng)中，若按鍵較多時，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上。顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O 口。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到+5V 上．當(dāng)無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時，行、列線將導(dǎo)通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。(2)獨(dú)立連接式鍵盤獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 口線，然而，在按鍵較多時，I/O 口線浪費(fèi)較大，不宜采用。獨(dú)立式按鍵軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)。先逐位查詢每根 I/O 口線的輸入狀態(tài)，如某一根 I/O 口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該 I/O 口線所對應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。由于本程序較為簡單，為了使用方便及節(jié)省資源，選擇獨(dú)立式鍵盤。下圖為獨(dú)立式鍵盤電路圖： 圖 獨(dú)立式鍵盤電路圖河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 12 去抖動鍵盤編程中主要考慮去抖動的問題。當(dāng)測試表明有鍵被按下之后，緊接著就進(jìn)行去抖動處理。因為鍵是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械觸點的彈性及電壓突跳等原因，在觸點閉合或斷開的瞬間會出現(xiàn)電壓抖動。為保證鍵識別的準(zhǔn)確，在電壓信號抖動的情況下不能進(jìn)行行狀態(tài)輸入。為此需進(jìn)行去抖動處理。去抖動有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是加去抖動電路，從根本上避免抖動的產(chǎn)生。軟件消抖，在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時程序之后，再檢測此按鍵，如果第二次檢測結(jié)果仍為按下狀態(tài)，CPU 便確認(rèn)此按鍵己按下，消除了抖動。 發(fā)音部分設(shè)計如下圖所示，發(fā)音電路是由蜂鳴器、三極管、上拉電阻構(gòu)成。由三極管來驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)音的，同時加上拉電阻增強(qiáng)驅(qū)動電流，提高驅(qū)動能力。圖 獨(dú)立式鍵盤電路圖河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 13 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)軟件的組成 （1）鍵盤掃描程序：檢測是否有按鍵按下，有按鍵按下則記錄按下鍵的鍵值，并跳轉(zhuǎn)至功能轉(zhuǎn)移程序；無按鍵按下，則返回鍵盤掃描程序繼續(xù)檢測。 （2）功能轉(zhuǎn)移程序：對檢測到的按鍵值進(jìn)行判斷，是琴鍵則跳轉(zhuǎn)至琴鍵處理程序，是功能鍵則跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的功能程序，我們設(shè)計的功能程序有兩種，即音色調(diào)節(jié)功能和自動播放樂曲的功能。 （3）琴鍵處理程序：根據(jù)檢測到的按鍵值，查詢音調(diào)表，給計時器賦值，使發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音。 （4）自動播放歌曲程序：檢測到按鍵按下的是自動播放歌曲功能鍵后執(zhí)行該程序，電子琴會自動播放事先已經(jīng)存放的歌曲，歌曲播放完畢之后自動返回至鍵盤掃描程序，繼續(xù)等待是否有按鍵按下。河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 14 系統(tǒng)總體功能流程圖開始初始化 T 0自動播放鍵按下鍵盤掃描程序b o + +音階鍵按下得到高中低三種方式判斷 P 0 口輸入 ， 設(shè)定鍵值鍵值不為 0根據(jù) 7 個鍵值和工作方式確定T 0 值啟動 T 0選擇數(shù)碼管 1 顯示工作方式選擇數(shù)碼管 2 顯示 7 個音調(diào) ， 發(fā)出對應(yīng)聲音關(guān)閉聲音播放內(nèi)部存儲音樂B o / 2 = = 0NYYNYN河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 15 圖 系統(tǒng)總體功能流程圖 參數(shù)計算 發(fā)音原理若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率） ，再將此周期除以2，即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間，每當(dāng)計時終止后就將 反相，然后重復(fù)計時再反相。就可在 引腳上得到此頻率的脈沖。利用 AT89C51 的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式（MODE1）下，改變計數(shù)值 TH0及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階。 計算舉例例如，頻率為 523Hz，其周期 T＝1/523＝1912μs，因此只要令計數(shù)器計時956μs/1μs＝956，每計數(shù) 956 次時將 I/O 反相，就可得到中音 DO（523Hz） 。計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是：N＝fi247。2247。fr，式中，N 是計數(shù)值；fi 是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為 12MHz 時，其頻率為 1MHz） ；fr 是想要產(chǎn)生的頻率。其計數(shù)初值 T 的求法如下：T＝65536－N＝65536－fi247。2247。fr例如：設(shè) K＝65536，fi＝1MHz，求中音 DO（261Hz） 。T＝65536－N＝65536－fi247。2247。fr＝65536－1000000247。2247。fr＝65536－500000/fr，中音 DO 的 T＝65536－500000/523＝64580。 計算結(jié)果（1）單片機(jī) 12MHZ 晶振，中音符與計數(shù) T0 相關(guān)的計數(shù)值如表所示：音符 頻率（HZ） 計數(shù)值（T 值） 音符 頻率（HZ） 計數(shù)值（T值）低 1DO 262 63628 4FA 740 648601DO 277 63737 中 5SO 784 64898低 2RE 294 63835 5SO 831 949342RE 311 63928 中 6LA 880 64968低 3MI 330 64021 6LA 932 64994低 4FA 349 64103 中 7SI 968 650304FA 370 64185 低 1DO 1046 65058低 SO 392 64260 1DO 1109 65085河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 16 5S