【文章內容簡介】 功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進行同樣的鍵操作。 5. 蜂鳴器模塊 蜂鳴器是一種一體化結構 的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“ H”或“ HA”（舊標準用“ FM”、“ LB”、“ JD”等）表示。 蜂鳴器的結構原理 （ 1）壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后（ ~15V直流工作電壓） ,多諧振蕩器 起振 ,輸出 ~，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 （ 2）電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性振動發(fā)聲。 蜂鳴器驅動電路 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的 I/O 口是無法直接驅動的，所以要利用 放大電路 來驅動，一般使用三極管來放大電流就可以了。 山東財經大學學士學位論文 8 三、 軟件設計 (一 ) 軟件總體設計方案 本次 畢業(yè) 設計 的 軟件設計部分采用模塊化程序設計，程序由主程序、 節(jié) 運行顯示子程序、分數(shù)設置子程序、加時賽子程序、換場子程序、按鍵掃描子程序、音樂設置子程序、音樂播放子程序、 中斷模塊設計 等部分組成。主流程圖如圖 31 所示 。 (二 ) 音樂編程原理及流程圖 是 是 否 開始 是 加時賽 開始 否 是 開始 否 分數(shù)設置 廣告信息提示 結束 比分同 音樂播放 節(jié) =4 暫停、報警、換場 暫停并報警 中場 小節(jié)結束 暫停 得分 啟動 初始化 開始 否 是 否 否 是 是 是 是 否 否 否 是 暫停 否 圖 31總 體設計流程圖 山東財經大學學士學位論文 9 1. 聲音的產生 聲音是音頻振動的結果，振動的頻率高則為高音，頻率低則為低音。音頻范圍為 20HZ200KHZ之間，而人類耳朵比較容易辨識的聲音大概是 200HZ20KHZ。一般音響電路是以正弦波信號驅動喇叭，產生悅耳的音樂的；在數(shù)字電路里，則是以脈沖信號驅動喇叭以產生聲音。同樣的頻率，脈沖信號或正弦信號產生的音效，對于人類的耳朵來說很難有所區(qū)別。 若用單片機產生聲音，可利用程序產生頻率，送到輸入 /輸出端口，例如 ，再從該點連接到喇叭的驅動電路，即可驅動喇叭。 2. 音頻轉換原理 ⑴ 總體原理 樂曲中不同的音符，實質就是不同頻率的聲音。通過單片機產生不同的頻率的脈沖信號，經過放大電路，由蜂鳴器放出，就產生了美妙和諧的樂曲。 ⑵ 單片機產生不同頻率脈沖信號的原 理 1）要產生音頻脈沖，只要算出某一音頻的脈沖（ 1/頻率），然后將此周期除以 2，即為半周期的時間，利用定時器計時這個半周期的時間，每當計時到后就將輸出脈沖的 I/O 反相，然后重復計時此半周期的時間再對 I/O 反相，就可以在 I/O腳上得到此頻率的脈沖。 2）利用 51的內部定時器使其工作在計數(shù)器模式 MODE1下，改變計數(shù)值以產生不同頻率的方法如下： 例如，頻率為 523Hz，其周期天 /523 S=1912uS，因此只要令計數(shù)器計時 956uS/1us=956，在每計數(shù) 956次時就將 I/O反接，就可得到中音 DO（ 532Hz） 。 計數(shù)脈沖值與頻率的關系公式如下： N=Fi/2/Fr（ N：計數(shù)值， Fi：內部計時一次為 1uS，故其頻率為 1MHz， Fr：要產生的頻 ） ⑶ 其計數(shù)值的求法 T=65536N=65536Fi/2/Fr 計算舉例： 設 K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音 DO（ 261Hz）、中音 DO（ 523Hz）、高音 DO（ 1046Hz）的計數(shù)值。 T=65536N=65536Fi/2/Fr=655361000000/2/Fr=65536500000/Fr 低音 DO 的 T=65536500000/262=63627 中音 DO 的 T=65536500000/523=64580 高音 DO 的 T=65536500000/1047=65059 (4)音符對應的簡譜碼如表 31所示 表 31音符對應的簡譜碼 音符 頻率 (HZ) 簡譜碼 (T 值 ) 音符 頻率 (HZ) 簡譜碼 (T值 ) 低 1 DO 262 63628 4 FA 740 64860 1 DO 277 63731 中 5 SO 784 64898 低 2 RE 294 63835 5 SO 831 64934 2 RE 311 63928 中 6 LA 880 64968 低 3 M 330 64021 6 932 64994 低 4 FA 349 64103 中 7 SI 988 65030 4 FA 370 64185 高 1 DO 1046 65058 低 5 SO 392 64260 1 DO 1109 65085 5 SO 415 64331 高 2 RE 1175 65110 山東財經大學學士學位論文 10 低 6 LA 440 64400 2 RE 1245 65134 6 466 64463 高 3 M 1318 65157 低 7 SI 494 64524 高 4 FA 1397 65178 中 1 DO 523 64580 4 FA 1480 65198 1 DO 554 64633 高 5 SO 1568 65217 中 2 RE 587 64684 5 SO 1661 65235 2 RE 622 64732 高 6 LA 1760 65252 中 3 M 659 64777 6 1865 65268 中 4 FA 698 64820 高 7 SI 1967 65283 ⑸ 每個音符使用 1個字節(jié)，字節(jié)的高 4位代表音符的高低，低 4位代表音符的節(jié)拍，下表為節(jié)拍碼的對照。但如果 1拍為 ， 1/4拍是 ，只要設定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間。假設 1/4節(jié)拍為 1DELAY，則 1拍應為 4DELAY，以此類推。所以只要求得 1/4 拍的 DELAY 時間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)，如下表為 1/4和 1/8節(jié)拍的時間設定。 表 32 節(jié)拍碼對照表 節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù) 節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù) 1 1/4拍 1 1/8拍 2 2/4拍 2 1/4拍 3 3/4拍 3 3/8拍 4 1拍 4 1/2拍 5 1又 1/4拍 5 5/8拍 6 1又 1/2拍 6 3/4拍 7 1又 3/4拍 7 7/8拍 8 2拍 8 1拍 9 2又 1/4拍 9 1又 1/8拍 A 2又 1/2拍 A 1又 1/4拍 B 2又 3/4拍 B 1又 3/8拍 C 3拍 C 1又 1/2拍 D 3又 1/4拍 D 1又 5/8拍 E 3又 1/2拍 E 1又 3/4拍 F 3又 3/4拍 F 1又 7/8拍 表 33 各調節(jié)拍的時間設定表 1/4節(jié)拍 1/8節(jié)拍 曲調值 DELAY 曲調值 DELAY 調 4/4 125毫秒 調 4/4 62毫秒 調 3/4 187毫秒 調 3/4 94毫秒 調 2/4 250毫秒 調 2/4 125毫秒 ⑹ 建立音樂的步驟： 山東財經大學學士學位論文 11 1）先把吧樂譜的音符找出，然后由上表建立 T值表的順序。 2）把 T值表建立在 SONG，構成發(fā)音符的計數(shù)值放在“ SONG”。 3）簡譜碼（音符）為高位，節(jié)拍為（節(jié)拍數(shù)）為低 4位，音符節(jié)拍碼放在程序的“ SONG”處。 表 34 簡譜對應的簡譜碼、 T值、節(jié)拍數(shù) 簡譜 發(fā)音 簡譜碼 T 值 節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù) 5 低 5SO 1 64260 1 1/4拍 6 低 6LA 2 64400 2 2/4拍 7 低 7SI 3 64524 3 3/4拍 1 中 1DO 4 64580 4 1拍 2 中 2RE 5 64684 5 1又 1/4拍 3 中 3M 6 6477 6 1又 2/4拍 4 中 4FA 7 64820 7 1又 3/4拍 5 中 5SO 8 64898 8 2拍 6 中 6LA 9 64968 9 2又 1/4拍 7 中 7SI A 65030 A 2又 2/4拍 1 高 1DO B 65058 B 2又 3/4拍 2 高 2RE C 65110 C 3拍 3 高 3M D 65110 D 3又 1/4拍 4 高 4FA E 65178 E 3又 2/4拍 5 高 5SO F 65217 F 3又 3/4拍 備注：不發(fā)音 0 3. 音頻轉換流程圖 否 否 是 選曲 初始 化 開 始 簡譜碼是否在編碼表中 讀音階 驅動蜂鳴器延時 停止 是 是 否 否 圖 3 2 音樂播放子程序 圖 32 音樂播放子程序 音樂播放子程序的設計 流程如圖 32所示。程序開始運行時先進行初始化，其中包括定時器及其工作方式的選擇、 LCD1602 的 設定、定時器初值的設定。利用單片機，通過軟件的方式產生所需要的音樂頻率，并將收到的信號與音頻編碼表進行對比。若信號在編碼表中，則將該頻率的定時器初值寫入定時器中， 并讀取頻率的音階，再從單片機的 ，經過音頻放大器驅動喇叭發(fā)出聲音，利用驅動喇叭演示程序即可控制音樂的節(jié)拍。若信號不在編碼表中，則返到初始化。 山東財經大學學士學位論文 12 山東財經大學學士學位論文 13 四、 軟件仿真和硬件調試過程 (一 ) KEIL 的應用 硬件與軟件的設計一般都要借助些軟件，如我們通常用 作 電路設計與制版的 Protel， MCS51 程序開發(fā)工具 KEIL 等。 Keil C51 uVision2集成開發(fā)環(huán)境是基于 80C51 內核的軟件開發(fā)平臺，支持工程建立、程序的編譯與鏈接、軟件仿真、硬件仿真、目標代碼的生成等功能。 Keil C51編譯器在產生代碼 的準確性和效率方面達到了較高的水平。 與大多數(shù)集成開發(fā)環(huán)境類似， Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境也是用工程的方法來管理文件，在一個工程文件中源程序（ C51 程序、匯編程序）、頭文件等都可以進行統(tǒng)一管理。 安裝運行 KEIL51，使用 KEIL的開發(fā)工具進行項目開發(fā)過程，與其他軟件開發(fā)項目的過程基本上相同： 1) 創(chuàng)建 C 語言或匯編語言的源程序 2) 編譯或匯編源文件 。 3) 糾正源文件中的錯誤 。 4) 從編譯器和匯編器連接目標文件 。 5) 測試連接的應用程序 。 (二 ) 硬件的連接與調試 本次設計的硬件電路主要由 單片機 89C516RD+、 LCD1602 和蜂 鳴器的外圍電路組成。對照原理圖進行連接工作，把 LCD1602 顯示器引腳正確插到相應的位置，連接蜂鳴器，最后檢查器件是否正確，連接是否無誤，確定一切正確后。再文件夾中找到后綴為 HEX的文件，可以用 STCISP 進行燒寫。觀察其顯示和程序要是現(xiàn)實的功能是否一致，如不一致，則進行程序的調試和改動，直至單片機顯示出的數(shù)據(jù)和要求實現(xiàn)的功能一致。 圖 41硬件實物連接 圖 (三 ) 仿真 結果截圖 山東財經大學學士學位論文 14 1. 廣告信息展示 圖 42廣告信息顯示圖 2. 比賽過程展示 未得分 得分 圖 43比分設置圖 上半場 下半場 圖 44中場換場圖 誤操作 修改分數(shù) 圖 45分數(shù)設置誤操作修改圖 圖 46加時賽顯示圖 開機問候 歌曲信息 圖 47音樂播放器開機問候圖 山東財經大學學士學位論文 15 五、結論 本設計 由于受 硬件 條件的限制 ， 設計實現(xiàn)的功能 無法更 全面。在本設 計 中如果使用支持漢字顯示的顯示器件，那么，在歌曲播放的同時可以顯示歌曲的歌詞；如果使用支持大存儲容量的彩屏顯示器件，不僅可以顯示歌詞，還可以顯示 音樂視頻。 本設計中，在籃球比賽休息時播放音樂。如果進一步拓展，不進行比賽時作為音樂播放器使用，在進行比賽時作為帶音樂播 放的籃球計分器使用。那么，設計的使用性將得到很大的增強。 山東財經大學