【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 只能從一個(gè)方向流動(dòng)。當(dāng)沒(méi)有電壓通過(guò)二極管時(shí)，電子就沿著過(guò)渡層之間的匯合處從N 型半導(dǎo)體流向 P 型半導(dǎo)體，從而形成一個(gè)損耗區(qū)。在損耗區(qū)中，半導(dǎo)體物質(zhì)會(huì)回復(fù)到它原來(lái)的絕緣狀態(tài) 所有的這些 “ 電子空穴 ” 都會(huì)被填滿，所有就沒(méi)有自由電子或電子真空區(qū)和電流不能流動(dòng) 。 為了除掉損耗區(qū)就必須使 N 型向 P 型移動(dòng)和空穴應(yīng)反向移動(dòng)。為了達(dá)到目的，連接二極管 N 型一方到電流的負(fù)極和 P 型就連接到電流的正極。這時(shí)蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 8 在 N 型物質(zhì)的自由電 子會(huì)被負(fù)極電子排斥和吸引到正極電子。在 P 型物質(zhì)中的電子空穴就移向另一方向。當(dāng)電壓在電子之間足夠高的時(shí)候，在損耗區(qū)的電子將會(huì)在它的電子空穴中和再次開(kāi)始自由移動(dòng)。損耗區(qū)消失，電流流通過(guò)二極管。 發(fā)光二極管的性能 發(fā)光二極管 LED（ LightEmittingDiode）是能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的結(jié)型電致發(fā)光半導(dǎo)體器件。 發(fā)光二極管 LED 主要特點(diǎn) ： （ 1）在低電壓（ ～ ）、小電流 (5～ 30mA)的條件下工作，即可獲得足夠高的亮度。 （ 2）發(fā)光響應(yīng)速度快（ 107～ 109 s），高頻特性好，能顯示脈沖信息。 （ 3）單色性好，常見(jiàn)顏色有紅、綠、黃、橙等。 （ 4）體積小。發(fā)光面形狀分圓形、長(zhǎng)方形、異形（三角形等）。其中圓形管子的外徑有 φ φ φ φ φ φ φ φ1 φ1 φ20（ mm）等規(guī)格，直徑 1mm 的屬于超微型 LED。 （ 5）防震動(dòng)及抗沖擊穿性能好，功耗低，壽命長(zhǎng)。由于 LED 的 PN 結(jié)工作在正向?qū)顟B(tài)，本射功耗低，只要加必要的限流措施，即可長(zhǎng)期使用，壽命在 10 萬(wàn)小時(shí)以上，甚至可達(dá) 100 萬(wàn)小時(shí)。 （ 6）使用靈活，根據(jù)需要可制成數(shù)碼管、字符管 、電平顯示器、點(diǎn)陣顯示器、固體發(fā)光板、 LED 平極型電視屏等。 （ 7）容易與數(shù)字集成電路匹配。 顯示接口電路的設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有 LED 顯示器（發(fā)光二極管顯示器）。這種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。在本系統(tǒng)的設(shè)蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 計(jì)中采用 LED 顯示器。 LED 顯示器由 8 位 LED 數(shù)碼管組成，用于顯示系統(tǒng)在各種不同條件下的狀態(tài)。 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，按譯碼方式分為硬件譯碼和軟件譯碼。 靜態(tài)顯示是顯 示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制 LED，直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用 CPU 時(shí)間少。 動(dòng)態(tài)顯示要 CPU 時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會(huì)有閃爍，占用的 CPU 時(shí)間多。 這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定，占用很少的 CPU時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的電路硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然閃爍，占用的 CPU 時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 在本設(shè)計(jì)中由于顯示部分比較簡(jiǎn)單，所以選用了靜態(tài)顯示 方式， LED 顯示器由 74LS373 來(lái)驅(qū)動(dòng) ,為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器需一塊 74LS373(地址鎖存器 ) 。 LED 發(fā)光器件一般常用的有兩類(lèi)：數(shù)碼管和點(diǎn)陣。常用的數(shù)碼管一般為 8字型數(shù)碼管，分為 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP 八段，其中 DP 為小數(shù)點(diǎn)。數(shù)碼管常用的有 10 根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個(gè)數(shù)碼管的公共端，兩根之間相連通。數(shù)碼管從電路上來(lái)看可分為共陰和共陽(yáng)兩種，在本設(shè)計(jì)中用了共陽(yáng)的 LED。 時(shí)鐘振蕩電路 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然振蕩器。外接石英晶體及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容 C1， C2雖然沒(méi)有什么嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30PF? 10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇 40PF? 10PF。用戶也可以采 用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。振蕩器電路如圖 33 所示。 圖 33 時(shí)鐘振蕩電路 按鍵電路 按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過(guò)程在相應(yīng)的 I/O 端口形成一個(gè)負(fù)脈沖。閉合和釋放過(guò)程都要經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定 ，這一過(guò)程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱(chēng)為抖動(dòng)。抖X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C13 0 p FC23 0 p FX1CR Y S T A LG ND蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 11 動(dòng)持續(xù)時(shí)間的常長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般在 510ms 之間。為了避免CPU 多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)。本文采用的是獨(dú)立式按鍵，直接用 I/O 口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，每個(gè)按鍵占用一條 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生互相影響。按鍵電路如圖 34 所示。 圖 34 按鍵電路 鍵盤(pán)是一組按鍵的集合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。操作人員可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人 — 機(jī)通信。 鍵盤(pán)可以分為獨(dú)立連接式和矩陣式 兩種，每一種按其譯碼方式都可以分為編碼及非編碼兩種。編碼鍵盤(pán)通過(guò)硬件的方法產(chǎn)生鍵碼，能自動(dòng)的識(shí)別按下的健并產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼值，以并行或串行的方式發(fā)送給 CPU，它的接口簡(jiǎn)單，X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1G NDK1K2K3K4K5蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 響應(yīng)速度快，但需要專(zhuān)用的硬件電路；非編碼鍵盤(pán)通過(guò)軟件的方法產(chǎn)生鍵碼，它不需要專(zhuān)用硬件電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但響應(yīng)速度沒(méi)有編碼鍵盤(pán)快。為了減少電路的復(fù)雜程度，節(jié)省單片機(jī)的 I/O 接口，因此非編碼鍵盤(pán)在單片機(jī)鍵盤(pán)中使用非常廣泛。 （ 1）鍵盤(pán)輸入的特點(diǎn) 鍵盤(pán)實(shí)質(zhì)上是一級(jí)按鍵開(kāi)關(guān)的集合。通常，鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。 （ 2）按鍵的確認(rèn) 鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就呈現(xiàn)高電平或低電平，如果高電平表示鍵斷開(kāi)，低電平則表示鍵閉合，通過(guò)對(duì)行線電平高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下與否。為了確保 CPU 對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵有效，必須消除抖動(dòng)的影響。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 13 4 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 圖 41 主函數(shù)程序框圖 開(kāi)機(jī)加電 關(guān)閉定時(shí)器 T0、 T1 置定時(shí)器 T0、 T1 的工作方式 等待按鍵按下 讀取鍵盤(pán) 有按鍵輸入？ 是 A 鍵？ 是 B 鍵？ 是 C 鍵？ A 鍵函數(shù) B 鍵函數(shù) C 鍵函數(shù) N Y Y Y N N 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 14 本設(shè)計(jì)采用了自定義下的流程圖。主要程序流程有：主程序、判斷 有無(wú)按鍵子程序、鍵盤(pán)掃描子程序、顯示鍵號(hào) /歌曲號(hào)子程序、開(kāi)機(jī)畫(huà)面子程序、按鍵值播放歌曲子程序等。程序中使用了兩個(gè)定時(shí)中斷，定時(shí)中斷 0 用于產(chǎn)生整個(gè)音程的頻率，以便驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。程序的總體流程是當(dāng) P1 由按鍵按下時(shí)，讀鍵盤(pán)，并儲(chǔ)存鍵值，若為 F 鍵則通過(guò)查表的方式，調(diào)用字符串下手鍵號(hào) /曲目子程序，將鍵號(hào)顯示出來(lái)。 主程序流程圖如圖 41 所示。 延時(shí)模塊 延時(shí)程序一般是通過(guò)一層或幾層循環(huán)實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)過(guò)程延時(shí)的時(shí)間是程序執(zhí)行的指令總次數(shù)乘以每條指令所用的時(shí)間。由于該系統(tǒng)的晶振選用的是12M，所以執(zhí)行指令所用的時(shí)間是 2ms，程序執(zhí)行流程圖如圖 42 所示。 圖 42 延時(shí)程序流程圖 程序如下： void delay_ms(uint xms) { uint x,y。 開(kāi)始 是否 x0？ x 是否 y0？ y 結(jié)束 N Y N 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 15 for(x=xms。x0。x) for(y=110。y0。x) } 函數(shù)初始化模塊 函數(shù)初始化程序即在主函數(shù)內(nèi)對(duì)某些參數(shù)和標(biāo)記位賦初值編寫(xiě)成一個(gè)函數(shù)，這樣便是程序更具有條理化，清晰易懂。由于整個(gè)程序要用到定時(shí)器 0和定時(shí)器 1，所以，初始化程序主要 是對(duì)定時(shí)器相關(guān)內(nèi)容作說(shuō)明。 程序如下： void Initialsound(void) { Sound_Temp_TH1=(65536(1/1200)*SYSTEM_OSC)/256。 //計(jì)算 TL1 應(yīng)裝入的初值 Sound_Temp_TL1=(65536(1/1200)*SYSTEM_OSC)%256。 //計(jì)算 TH1 應(yīng)裝入的初值 TH1=Sound_Temp_TH1。 TL1=Sound_Temp_TL1。 TMOD=0x11。 ET0=1。 ET0=0。 TR0=0。 TR1=0。 EA=1。 } 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 16 順序播放模塊 順序播放函數(shù)設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的是歌曲從 14 的播放，當(dāng)播放歌曲時(shí)，播放模塊（即上一曲、下一曲、暫停 /播放和結(jié)束播放）可進(jìn)行相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)了音樂(lè)播放的切換功能。 順序播放函 Order（）函數(shù)代碼如下： void Order() { uint i。 k=8。 init()。 for(i=0。i15。i++) { WriteDat