【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此提供給 LED 顯示器的顯示段碼為 1 個(gè)字節(jié)。 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 9 圖 數(shù)碼管電 路 按鍵部分設(shè)計(jì) 操作鍵設(shè)計(jì) 常用的按鍵有三種：機(jī)械觸點(diǎn)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(diǎn)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(jiǎn)單，適合單件制造。但是觸點(diǎn)處易侵入灰塵而導(dǎo)致接觸不良，體積相對(duì)較大。 導(dǎo)電橡膠按鍵是利用橡膠的彈性來(lái)復(fù)位，通過(guò)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(shí)間長(zhǎng)了，橡膠老化而使彈力下降，同時(shí)易侵入灰塵。 柔性按鍵是近年來(lái)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(diǎn)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(lái)設(shè)計(jì)。 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(diǎn)式按鍵。 鍵盤設(shè)計(jì) 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)計(jì)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。 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 10 (1)矩陣式鍵盤 單片機(jī)系統(tǒng)中，若按鍵較多時(shí)，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(diǎn)上。顯然，在按鍵數(shù)量較多 時(shí)，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(kāi)關(guān)的兩端，行線通過(guò)上拉電阻接到 +5V 上．當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識(shí)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(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)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(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 口線， 然而 ，在按鍵較 多時(shí)， 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(duì)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(jiǎn)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 去抖動(dòng) 鍵盤編程 中 主要考慮去抖動(dòng) 的 問(wèn)題 。 當(dāng)測(cè)試表明有鍵被按下之后，緊接著就進(jìn)行去抖動(dòng)處理。因?yàn)殒I是機(jī)械開(kāi)關(guān)河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 11 結(jié)構(gòu)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。為保證鍵識(shí)別的準(zhǔn)確，在電壓信號(hào)抖動(dòng)的情況下不能進(jìn)行行狀態(tài)輸入。為此需進(jìn)行去抖動(dòng)處理。去抖動(dòng)有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是加去抖動(dòng)電路，從根本上避免抖動(dòng)的產(chǎn)生。軟件消抖，在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)程序之后 ，再檢測(cè)此按鍵，如果第二次檢測(cè)結(jié)果仍為按下?tīng)顟B(tài)， CPU 便確認(rèn)此按鍵己按下，消除了抖動(dòng)。 發(fā)音部分設(shè)計(jì) 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(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音的，同時(shí)加上拉電阻增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，提高驅(qū)動(dòng)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(jì)報(bào)告 12 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)軟件的組成 （ 1）鍵盤掃描程序：檢測(cè)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(wú)按鍵按下，則返回鍵盤掃描程序繼續(xù)檢測(cè)。 （ 2）功能轉(zhuǎn)移程序：對(duì)檢測(cè)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?cè)O(shè)計(jì)的功能程序有兩種，即音色調(diào)節(jié)功能和自動(dòng)播放樂(lè)曲的功能。 （ 3）琴鍵處理程序：根據(jù)檢測(cè)到的按鍵值，查詢音調(diào)表，給計(jì)時(shí)器賦值，使發(fā)出相應(yīng)頻率的聲音。 （ 4）自動(dòng)播放歌曲程序：檢測(cè)到按鍵按下的是自動(dòng)播放歌曲功能鍵后執(zhí)行該程序，電子琴會(huì)自動(dòng)播放事先已經(jīng)存放的歌曲，歌曲播放完畢之后自動(dòng)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(jì)報(bào)告 13 系統(tǒng)總體功能流程圖 開(kāi) 始初 始 化 T 0自 動(dòng) 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(gè) 鍵 值 和工 作 方 式 確 定T 0 值啟 動(dòng) 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(gè) 音 調(diào) ， 發(fā)出 對(duì) 應(yīng) 聲 音關(guān) 閉 聲 音播 放 內(nèi) 部 存儲(chǔ) 音 樂(lè)B o / 2 = = 0NYYNYN 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 14 圖 系統(tǒng)總體功能流程圖 參數(shù)計(jì)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(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將 反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相 。 就可在 。利用 AT89C51的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（ MODE1）下，改變計(jì)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(jì)算舉例 例如，頻率為 523Hz，其周期 T＝ 1/523＝ 1912μs ，因此只要令計(jì) 數(shù)器計(jì)時(shí)956μs/1μs ＝ 956，每計(jì)數(shù) 956 次時(shí)將 I/O 反相，就可得到中音 DO（ 523Hz）。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是： N＝ fi247。2247。fr ， 式中， N 是計(jì)數(shù)值； fi 是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為 12MHz 時(shí)，其頻率為 1MHz）； fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計(jì)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(jì)算結(jié)果 （ 1） 單片機(jī) 12MHZ 晶振，中音符與計(jì)數(shù) T0 相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表所示 ： 音符 頻率（ HZ） 計(jì)數(shù)值（ T 值） 音符 頻率（ HZ） 計(jì)數(shù)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(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)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(jìn)行查表時(shí)，可以為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，有助于 單片機(jī) 通過(guò)查表的