【文章內容簡介】 此提供給 LED 顯示器的顯示段碼為 1 個字節(jié)。 河南理工大學本科課程設計報告 9 圖 數碼管電 路 按鍵部分設計 操作鍵設計 常用的按鍵有三種：機械觸點式按鍵、導電橡膠式和柔性按鍵（又稱觸摸式鍵盤）。 機械觸點式按鍵是利用 機械 彈性使鍵復位，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致接觸不良，體積相對較大。 導電橡膠按鍵是利用橡膠的彈性來復位，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。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、鍵距可按照整機的要求來設計。 但是由于客觀條件與經濟能力有限，本系統(tǒng)采用機械觸點式按鍵。 鍵盤設計 鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中是一個關鍵的部件，它能實現(xiàn)向計算機輸入數據，傳送命令等功能，是人工干預計算機的主要手段。 鍵盤可以分為 2類：獨立連接式鍵盤和矩陣式鍵盤。 河南理工大學本科課程設計報告 10 (1)矩陣式鍵盤 單片機系統(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，在按鍵數量較多 時，矩陣式鍵盤較之獨立式按鍵鍵盤要節(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的兩端，行線通過上拉電阻接到 +5V 上．當無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平決定。這是識別按鍵是否按下的關鍵。 (2)獨立連接式鍵盤 獨立式按鍵是直接用 I/O 口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根 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)。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，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 口線浪費較大，不宜采用。 獨立式按鍵軟件常采用查詢式結構。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，則可確認該 I/O 口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉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，選擇獨立式鍵盤。下圖為獨立式鍵盤電路圖： 圖 獨立式鍵盤電路圖 去抖動 鍵盤編程 中 主要考慮去抖動 的 問題 。 當測試表明有鍵被按下之后，緊接著就進行去抖動處理。因為鍵是機械開關河南理工大學本科課程設計報告 11 結構，由于機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。為保證鍵識別的準確，在電壓信號抖動的情況下不能進行行狀態(tài)輸入。為此需進行去抖動處理。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，如果第二次檢測結果仍為按下狀態(tài)， CPU 便確認此按鍵己按下，消除了抖動。 發(fā)音部分設計 如下圖所示，發(fā)音電路是由蜂鳴器、三極管、上拉電阻構成。由三極管來驅動揚聲器發(fā)音的，同時加上拉電阻增強驅動電流，提高驅動能力。 圖 獨立式鍵盤電路圖 河南理工大學本科課程設計報告 12 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，并跳轉至功能轉移程序；無按鍵按下，則返回鍵盤掃描程序繼續(xù)檢測。 （ 2）功能轉移程序：對檢測到的按鍵值進行判斷，是琴鍵則跳轉至琴鍵處理程序，是功能鍵則跳轉至相應的功能程序，我們設計的功能程序有兩種，即音色調節(jié)功能和自動播放樂曲的功能。 （ 3）琴鍵處理程序：根據檢測到的按鍵值，查詢音調表，給計時器賦值，使發(fā)出相應頻率的聲音。 （ 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。 河南理工大學本科課程設計報告 13 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 定 鍵 值鍵 值 不 為 0根 據 7 個 鍵 值 和工 作 方 式 確 定T 0 值啟 動 T 0選 擇 數 碼 管 1 顯示 工 作 方 式選 擇 數 碼 管 2 顯示 7 個 音 調 ， 發(fā)出 對 應 聲 音關 閉 聲 音播 放 內 部 存儲 音 樂B o / 2 = = 0NYYNYN 河南理工大學本科課程設計報告 14 圖 系統(tǒng)總體功能流程圖 參數計算 發(fā)音原理 若要產生音頻脈沖，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，每當計時終止后就將 反相，然后重復計時再反相 。 就可在 。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 。 計算舉例 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是： N＝ fi247。2247。fr ， 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 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。 計算結果 （ 1） 單片機 12MHZ 晶振，中音符與計數 T0 相關的計數值如表所示 ： 音符 頻率（ HZ） 計數值（ T 值） 音符 頻率（ HZ） 計數值（ T值） 低 1DO 262 63628 4FA 740 64860 1DO 277 63737 中 5SO 784 64898 低 2RE 294 63835 5SO 831 94934 2RE 311 63928 中 6LA 880 64968 低 3MI 330 64021 6LA 932 64994 低 4FA 349 64103 中 7SI 968 65030 4FA 370 64185 低 1DO 1046 65058 低 SO 392 64260 1DO 1109 65085 5SO 415 64331 高 2RE 1175 65110 河南理工大學本科課程設計報告 15 低 6LA 440 64400 2RE 1245 65134 6LA 466 64463 高 3MI 1318 65157 低 7SI 494 64524 高 4FA 1397 65178 中 1DO 523 64580 4FA 1490 65198 1DO 554 64633 高 5SO 1568 65217 中 2RE 587 64633 5SO 1661 65235 2RE 622 64884 高 6LA 1760 65252 中 3MI 659 64732 6LA 1865 65268 中 4FA 698 64820 高 7SI 1967 65283 采用查表程序進行查表時，可以為這個音符建立一個表格，有助于 單片機 通過查表的