【文章內(nèi)容簡介】 是現(xiàn)在的娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用 SCR 將輸出的采樣頻率固定在 48kHz，但是 SRC 會對音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級聲卡都沒有很好地解決這個問題?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是石英晶體振蕩器。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代 LC 諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應(yīng)用 在電視機、影碟機、錄像機、無線通訊設(shè)備、電子鐘表、單片機、數(shù)字儀器儀表等電子設(shè)備中。為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號。在單片機中為其提供時鐘頻率。 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應(yīng)面上涂敷上銀層用作電極使用，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封 裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會使晶片產(chǎn)生機械變形振動，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時，就會發(fā)生壓電諧振，從而導(dǎo)致機械變形的振幅突然增大。 本設(shè)計中采用 12MHZ 做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為 20pF。 9 AT24C02 串行 EEPROM 如圖 32 為 AT24C02 的芯片引腳圖。 圖 32 AT24C01 的芯片引腳圖 特點：低壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓運行模式 – (VCC = to ) – (VCC = to ) 內(nèi)建 128x8 存儲序列 2 線制串行接口 雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 100kHz(,) 和 400kHz(5V)兼容 寫同步時鐘 (最大 10ms) 高可靠性 極限： 1M 寫時鐘周期 數(shù)據(jù)保存 :100 年 不斷推進的芯片等級擴大了設(shè)備的可用溫度范圍 8 腳 PDIP,8 腳 JEDEC SOIC 和 8 腳 TSSOP 封裝 描述： AT24C02 提供電可擦除的串行 1024 位存儲或可編程只讀存儲器(EEPROM)128 字 (8 位 /字 )。 芯片在低壓的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用中進行了最優(yōu)化。 AT24C02 的封裝為 8 腳PDIP、 8 腳 JEDEC SOIC、 8 腳 TSSOP，通過 2 線制串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸。另外 ,整個系列有 ( 至 )和 ( 至 )兩個版本。 設(shè)備操作： C L O C K 和 D A T A 變化 ： SDA 管腳通常外部要拉高。 SDA 管腳上的數(shù)據(jù)只能在 SCL 低期間改變。數(shù)據(jù)在 SCL 高期間改變定義為一個開始或停止信號。 10 開始狀態(tài) ：在任何操作之前必須有一個開始信號 在 SCL 為高時 SDA 上產(chǎn)生一個下降沿。 停止?fàn)顟B(tài) ： SCL 為高時 SDA 產(chǎn)生一個上升沿是停止 信號，停止信號后將停止所有通信。 在一個讀的序列之后，停止信號將讓 EEPROM 進入備用電源模式。 I2C 總線說明 I2C (Inter Integrated Circuit)總線是一種由 PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。 I2C 總線產(chǎn)生于在 80 年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇。可隨時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。 [4] 1. I2C 總線的硬件結(jié)構(gòu) I2C 串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線 SDA，另一根是時鐘線 SCL。所有接到 I2C 總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù) SDA 都接到總線的 SDA 上，各設(shè)備的時鐘線 SCL 接到總線的 SCL 上。 為了避免總線信號的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時必須是開漏輸出或集電極開路輸出。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線 SDA 接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。而串行時鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機，一方面要通過 SCL 輸出電路發(fā)送時鐘信號，另一方面還要檢測總線上的 SCL 電平，以決定什么時候發(fā)送下一個時鐘脈沖電平；作為接受主機命令的從機，要按總線上的 SCL 信號發(fā)出或接收SDA 上的信號，也可以向 SCL 線發(fā)出低電平信號以延長總線時鐘信號周期?？偩€空閑時，因各設(shè)備都是開漏輸出，上拉電阻 RP 使 SDA 和 SCL 線都保持高電平。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的總線信號線變低，也就是說：各設(shè)備的SDA 是 “ 與 ” 關(guān)系， SCL 也是 “ 與 ” 關(guān)系。 總線對設(shè)備接口電路的制造工藝和電平都沒有特殊的要求（ NMOS、 CMOS都可以兼容）。在 I2C 總線上 的數(shù)據(jù)傳送率可高達每秒 十 萬位，高速方式時在每秒四十萬位以上。另外，總線上允許連接的設(shè)備數(shù)以其電容量不超過 400pF 為限。 總線的運行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機控制。所謂主機是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動信號）、發(fā)出時鐘信號以及傳送結(jié)束時發(fā)出停止信號的設(shè)備，通常主機都是微處理器。被主機尋訪的設(shè)備稱為從機。為了進行通訊，每個接到 I2C 總線的設(shè) 11 備都有一個唯一的地址，以便于主機尋訪。主機和從機的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，也可以由從機發(fā)到主機。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。 I2C 總線上允許連接多個微處理器以及各種外圍設(shè)備，如存儲器、 LED 及LCD 驅(qū)動器、 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器等。為了保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，任一時刻總線只能由某一臺主機控制，各微處理器應(yīng)該在總線空閑時發(fā)送啟動數(shù)據(jù)，為了妥善解決多臺微處理器同時發(fā)送啟動數(shù)據(jù)的傳送（總線控制權(quán)）沖突，以及決定由哪一臺微處理器控制總線的問題， I2C 總線允許連接不同傳送速率的設(shè)備。多臺設(shè)備之間時鐘信號的同步過程稱為同步化。 2. I2C 總線工作原理： 總線的構(gòu)成及信號類型 ： I2C 總線是由數(shù)據(jù)線 SDA 和時鐘 SCL 構(gòu)成的串行總線，可 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在 CPU 與被控 IC 之間、 IC 與 IC 之間進行雙向傳送，最高傳送速率 100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中， I2C 總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能 。 CPU 發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛 在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關(guān)。 I2C 總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。 開始信號 ： SCL 為高電平時， SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 結(jié)束信號 ： SCL 為高電平時， SDA 由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 應(yīng)答信號 ：接收數(shù)據(jù)的 IC 在接收到 8bit 數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC 發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。 CPU 向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號， CPU 接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到 應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。 12 圖 33 開始、結(jié)束信號圖 目前有很多半導(dǎo)體集成電路上都集成了 I2C 接口。帶有 I2C 接口的單片機有：CYGNAL 的 C8051F0XX 系列， PHILIPSP87LPC7XX 系列， MICROCHIP 的PIC16C6XX 系列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供 I2C 接口。 3 總線基本操作： I2C 規(guī)程運用主 /從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工 作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（ SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。 SDA 線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在 SCL 為低電平的期間才能改變， SCL 為高電平的期間， SDA 狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。 1） 控制字節(jié) ： 在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義， EEPROM 一般應(yīng)為 1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當(dāng)為 1 時為讀操作，為 0 時為寫操作。 2） 寫操作 ： 寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作 ，對于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。 SDA SCL 開始 結(jié)束 13 3） 讀操作 ： 讀操作有三種基本操作：當(dāng)前地址讀、隨機讀和順序讀。圖 4 給出的是順序讀的時序圖。應(yīng)當(dāng)注意的是：最后一個讀操作的第 9 個時鐘周期不是“不關(guān)心”。為了結(jié)束讀操作，主機必須在第 9 個 周期時發(fā)出停止條件或者在第 9 個時鐘周期內(nèi)保持 SDA 為高電平、然后發(fā)出停止條件。 在 I2C 總線的應(yīng)用中應(yīng)注意的事項總結(jié)為以下幾點 : a） 嚴(yán)格按照時序圖的要求進行操作， b） 若與口線上帶內(nèi)部上拉電阻的單片機接口連接，可以不外加上拉電阻。 c） 程序中為配合相應(yīng)的傳輸 速率，在對口線操作的指令后可用 NOP 指令加一定的延時。 d） 為了減少意外的干擾信號將 EEPROM 內(nèi)的數(shù)據(jù)改寫可用外部寫保護引腳（如果有），或者在 EEPROM 內(nèi)部沒有用的空間寫入標(biāo)志字，每次上電時或復(fù)位時做一次檢測，判斷 EEPROM 是否被意外改寫。 添加： I2C 總線： 在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，有為數(shù)眾多的 IC 需要進行相互之間以及與外界的通信。為了提供硬件的效率和簡化電路的設(shè)計， PHILIPS 開發(fā)了一種用于內(nèi)部 IC 控制的簡單的雙向兩線串行總線 I2C ( Inter IC 總線 )。 I2C 總線支持任何一 種 IC 制造工藝，并且 PHILIPS 和其他廠商提供了種類非常豐富的 I2C 兼容芯片。作為一個專利的控制總線， I2C 已經(jīng)成為世界性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 每個 I2C 器件都有一個唯一的地址，而且可以是單接收的器件（例如： LCD 驅(qū)動器）或者可以接收也可以發(fā)送的器件（例如：存儲器）。發(fā)送器或接收器可以在主模式或從模式下操作，這取決于芯片是否必須啟動數(shù)據(jù)的傳輸還是僅僅被尋址。 I2C 是 一個多主總線，即它可以由多個連接的器件控制。 早期的 I2C 總線數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 100Kbits/s，采用 7 位尋址。但是由于數(shù)據(jù)傳輸速率 和應(yīng)用功能的迅速增加， I2C 總線也增強為快速模式（ 400Kbits/s）和 10 位尋址以滿足更高速度和更大尋址空間的需求。 I2C 總線始終和先進技術(shù)保持同步，但仍然保持其向下兼容性。并且最近還增加了高速模式，其速度可達。它使得 I2C 總線能夠支持現(xiàn)有以及將來的高速串行傳輸應(yīng)用，例如EEPROM 和 Flash 存儲器。 14 4 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 設(shè)計原理 本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入 密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警。 本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成，軟件部分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、 LCD 顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動程序、關(guān)閉程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、 EEPROM 讀寫程序和延時程序等組成。其原理框圖如圖 41 所示。 圖 41 電子密碼鎖原理框圖 電路總圖構(gòu)成 在確定了選用什么型號的單片機后，就要確定在外圍電路，其外圍電路包括電源輸入部分、鍵盤輸入部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成， AT89C52 鍵盤輸入 復(fù)位電路 晶振電路 電源輸入 顯示電路 報警電路 開鎖電路 15 根據(jù)實際情況鍵盤輸入部分選擇 4*4 矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示7SEGMPX6CABLUE。其原理圖如圖 42 所示： 圖 42 電路總圖 電源輸入部分 密碼鎖主要控制部分電源需要用 5V 直流電源供電， VCC 經(jīng)由一個 10K的電阻接入 AT89C52 的 INT0 口 鍵盤輸入部分 由于本設(shè)計所用到的按鍵數(shù)量 較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱 行列式鍵盤 ，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。本