【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 周期 (換言之，正在執(zhí)行的指令完成前，任何中斷請(qǐng)求都得不到響應(yīng) )； (3)正在執(zhí)行的是一 條 RETI或者訪問(wèn)專(zhuān)用寄存器 IE或 IP的指令 (換言之，在 RETI 或者讀寫(xiě) IE 或 IP 之后，不會(huì)馬上響應(yīng)中斷請(qǐng)求，而至少在執(zhí)行一條其他指令之后才會(huì)響應(yīng) )。 若存在上述任一種情況，中斷查詢(xún)結(jié)果就被取消。否則．在緊接著的下一個(gè)機(jī)器周期，中斷查詢(xún)結(jié)果變?yōu)橛行А? 當(dāng)某中斷源提出中斷請(qǐng)求后，作為應(yīng)答， CPU首先使相應(yīng)的“優(yōu)先級(jí)激活”觸發(fā)器置位，以阻斷同級(jí)和低級(jí)的中斷。然后，根據(jù)中斷源的類(lèi)別，在硬件的控制下，程序轉(zhuǎn)向相應(yīng)的向量單元，執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。 硬件中斷服務(wù)子程序調(diào)用時(shí)，把當(dāng)時(shí)程序計(jì)數(shù) 器 PC 的內(nèi)容壓入堆棧 (在 MCS— 5l 中， PC是 16垃的，占用了 2 個(gè)字節(jié)，沒(méi)有自動(dòng)保存程序狀態(tài)字 PSW 的內(nèi)容 )，同時(shí)還根據(jù)中斷的來(lái)源，把相應(yīng)的向量單元地址裝入 PC 中。這些向量地址是： 中斷源 向量單元 外部中斷 0 0003H 定時(shí)器 0 溢出 000BH 外部中斷 1 00l3H 定時(shí)器 1 溢出 001BH 串行口 0023H 定時(shí)器 2 溢出或 T2EX 端出現(xiàn)負(fù)跳變 002BH 中斷服務(wù)子程序的最后一條指令應(yīng)是 RETI(中斷返回 )。 RETI 指令將清除”優(yōu)先級(jí)激活”觸發(fā)器 (該觸發(fā)器在響應(yīng)中斷時(shí)被置位 )。然后由堆棧彈出兩個(gè)字節(jié)(下一條指令地址 )裝入到 PC 中。 外部中斷的激活方式分為兩種：一種是電平激活．另一種是邊沿激活。這兩種方式可以靠 TCON 寄存器中的中斷方式位 ITI 或 IT0 來(lái)控制。若 ITX＝ 0(X 為 0或 l， 后文中用到類(lèi)同的符號(hào)，其含意相似 )，則采用電平激活方式：在 INTx 引腳上檢測(cè)到低電平，將觸發(fā)外部中斷。若 ITx＝ 1．則采用邊沿激活方式：在相繼的兩個(gè)周期中，對(duì) INTx 引腳進(jìn)行連續(xù)兩次采樣，若第一次采樣值為高，第二次為低，則 TCON 寄存器中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志 IEx 被置 1，以請(qǐng)求中斷。 由于外部中斷引腳每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次，為確保采樣，由引腳 INTx 輸入的信號(hào)應(yīng)至少保持一個(gè)機(jī)器周期，即 12 個(gè)振蕩器周期 。如果外部中斷為邊沿12 激活方式，則引腳處的高電平和低電平值至少各保持一個(gè)機(jī)器周期，才能確保 CPU檢測(cè)到電平的跳變，而把中斷請(qǐng)求標(biāo)志 IEx 置 1。 如果采用電平激活外部中斷方式，外部中斷源應(yīng)一直保持中斷請(qǐng)求有效．直至所請(qǐng)求的中斷得到響應(yīng)時(shí)為止。 6 .中斷請(qǐng)求的撤除 CPU 響應(yīng)某中斷請(qǐng)求后，在中斷返回 (RETI)前，該中斷請(qǐng)求應(yīng)該撤除，否則會(huì)引起另一次中斷。 對(duì)于定時(shí)器 0或 1溢出中斷， CPU 在響應(yīng)中斷后，就用硬件清除了有關(guān)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志 TF0()或 TFl(TCON.?)，即中斷請(qǐng)求是自動(dòng)撤除的， 無(wú)需采取其他措施。 對(duì)于邊沿激活的外部中斷， CPU在響應(yīng)中斷后，也甩硬件清除了有關(guān)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志 IE0()，或 IEl(), 自動(dòng)撤除了中斷請(qǐng)求。 對(duì)于電平激活的外部中斷，由于在硬件上， CPU 對(duì) 0INT 和 1INT 引腳的信號(hào)完全沒(méi)有控制 (在專(zhuān)用寄存器中，沒(méi)有相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志 )，也不像某些微處理機(jī)那樣．響應(yīng)中斷后會(huì)自動(dòng)發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。因此在 Mc5— 5l 的用戶(hù)系統(tǒng)中，要另外采取撤除外部中斷的措施。例如，可以利用 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對(duì)中斷源信號(hào)進(jìn)行整形，使之符合要求。 現(xiàn)以外部中斷為例，說(shuō)明中斷響應(yīng)的最短時(shí)間。在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，0INT 和 1INT 端的電平被鎖到內(nèi)部保持寄存器中，而實(shí)際上在下一個(gè)周期才會(huì)查詢(xún)這些值。如果中斷請(qǐng)求有效，一般情況下，下一條要執(zhí)行的指令將是一條硬件子程序調(diào)用指令，調(diào)用所要求的服務(wù)程序。調(diào)用本身要花費(fèi)兩個(gè)機(jī)器周期。這樣，從外部中斷請(qǐng)求有效到開(kāi)始執(zhí)行服務(wù)程序的第一條指令，中間要隔 3個(gè)周期，這是最短的響 應(yīng)時(shí)間。 如果發(fā)生了第 3節(jié)所述的 3種情況之一，那么中斷請(qǐng)求受阻，中斷響應(yīng)時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)些。如果一個(gè)同級(jí)的或高優(yōu)先級(jí)的中斷已經(jīng)在進(jìn)行，則很顯然，附加的等待時(shí)間將取決正在進(jìn)行的中斷服務(wù)程序。若正在執(zhí)行的一條指令還沒(méi)有進(jìn)行到最后一個(gè)周期，那么附加的等待時(shí)間不會(huì)超過(guò) 3 個(gè)周期，因?yàn)橐粭l指令的最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間為 4 個(gè)周期 (MUL 和 DIV)。如果正在執(zhí)行的是 RETI 指令或者是訪問(wèn) IE 或 IP的指令，則附加的等待時(shí)間不會(huì)超過(guò) 5個(gè)周期 (為完成正在執(zhí)行的指令，還需要一個(gè)周期，加上為完成下一條指令所需要的最長(zhǎng)時(shí)間 —— 4個(gè)周期，故最長(zhǎng)為 5個(gè)周期 )。若系統(tǒng)中只有一個(gè)中斷源，則響應(yīng)時(shí)間在 3個(gè)同期到 8 個(gè)周期之間。 13 數(shù)碼管 agdefbcdpa7b6c4d2e1f9GND3GND8g10dp5 段數(shù)碼管 a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定 c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動(dòng)態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA 上面這只是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽(yáng)極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的。 數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說(shuō)明： （ 1） 數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （ 2） 焊接溫度： 260 度；焊接時(shí)間： 5S （ 3） 表面有保護(hù) 膜的產(chǎn)品 ,可以在使用前撕下來(lái)。 14 程序設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1） LED 數(shù)碼顯示原理 : 七段 LED顯示器內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的極管的接線(xiàn)形式，可分成共陰極型和共陽(yáng)極型。 LED 數(shù)碼管的g~a 七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不以發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱(chēng)之為字形碼，下面給出共陰極的字形碼表（如表 21所示） 表 21 字形碼表 Table 21 font code table “0” 3FH “8” 7FH “1” 06H “9” 6FH “2” 5BH “A” 77H “3” 4FH “b” 7CH “4” 66H “C” 39H “5” 6DH “d” 5EH “6” 7DH “E” 79H “7” 07H “F” 71H （ 2)由于顯示的數(shù)字 0－ 9 的字形碼沒(méi)有規(guī)律可循，只能采用查表的方式來(lái)完成我們所需的要求了。這樣我們按著數(shù)字 0－ 9 的順序，把每個(gè)數(shù)字的筆段代碼按順序排好！建立的表格如下所示： TABLEDB 3FH， 06H， 5BH， 4FH， 66H，6DH， 7DH， 07H， 7FH， 6FH。 音樂(lè)產(chǎn)生的方法 音樂(lè)相關(guān)知識(shí) 樂(lè)音聽(tīng)起來(lái)有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動(dòng)頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低，不同音商的樂(lè)音是用 C、 D、 E、 F、15 G、 A、 B 表示的，這 7 個(gè)字母就是樂(lè)音的音名，它們一般依次唱成 DO、 RE、 MI、FA、 SO、 LA、 SI，這是唱曲時(shí)樂(lè)音的發(fā)音，所以叫唱名。 音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短即時(shí)值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。 一首音樂(lè)是由許多不同的音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合 ，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂(lè)。 如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的節(jié)拍 除了音符以外，節(jié)拍也是音樂(lè)的關(guān)鍵組成部分。 節(jié)拍實(shí)際上就是音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果 1/4 拍的延時(shí)是 秒，則 1拍的延時(shí)是 秒，只要知道 1/4 拍的延時(shí)時(shí)間，其余的節(jié)拍延時(shí)時(shí)間就是它的陪數(shù)。如果單片機(jī)要自己播放音樂(lè)，那么必須在程序設(shè)計(jì)中考慮到節(jié)拍的設(shè)置，由于本例實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)發(fā)生器是由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入彈奏樂(lè)曲的，所以節(jié)拍由用戶(hù)掌握，不由程序控制。 對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另外一個(gè)定 時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)完成。音樂(lè)的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（ C調(diào)）具體如下表： 曲調(diào)值 DELAY 曲調(diào)值 DELAY 調(diào) 4/4 125ms 調(diào) 4/4 62ms 調(diào) 3/4 187ms 調(diào) 3/4 94ms 調(diào) 2/4 250ms 調(diào) 2/4 125ms 音樂(lè)節(jié)拍表 如何用單片機(jī)產(chǎn)生音頻脈沖 了解音樂(lè)的一些基本知識(shí)后可知，產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂(lè)，對(duì)于單片機(jī)而言，產(chǎn)生不同頻率有脈沖非常方便，可以利用它的定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)產(chǎn) 生這樣的方波頻率信號(hào)，因此，需要弄清楚音樂(lè)中的音符和對(duì)應(yīng)的頻率，以及單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)的關(guān)系。 在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)工作于 12MHZ 時(shí)鐘頻率，使用其定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0，工作模式為 1，改變計(jì)數(shù)值 TH0和 TL0 可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，在此情況下， C調(diào)的各音符頻率與計(jì)數(shù)值 T 的對(duì)照如下表 : 16 音符頻率與計(jì)數(shù)值 T 的對(duì)照表 T的值決定了 TH0 和 TL0 的值，其關(guān)系為： TH0=T/256， TL0=T%256 2..3 程序框圖 音樂(lè)發(fā)聲程序框圖如圖 24 所示 : 17 圖 24 音樂(lè)發(fā)聲程序框圖 3 總結(jié) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)到了不少課本上沒(méi)有的知識(shí)，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力，將以前學(xué)過(guò)的零散的知識(shí)串到一起。 首先在課程設(shè)計(jì)剛開(kāi)始的調(diào)研階段，我們學(xué)會(huì)了怎么通過(guò)各種方式查詢(xún)相關(guān)的資料。通過(guò)對(duì)這些資料的學(xué)習(xí)，我們大致了解了單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，認(rèn)識(shí)到目前單片機(jī)方面的各種各樣的發(fā)展，和它們之間的競(jìng)爭(zhēng)。了解了單片機(jī)方面的先進(jìn)技術(shù)，這些都為我們的未來(lái)的學(xué)習(xí)指明了方向。 我們的課程設(shè)計(jì)主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過(guò)這些我們的硬件和軟件開(kāi)發(fā)能力都獲得了提高。首先硬件方面，基本了解了電子產(chǎn) 品的開(kāi)發(fā)流程和所要做的工作?；菊莆樟?Protel99SE 原理圖的方法，并設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。通過(guò)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)和硬件搭建的過(guò)程，使我們對(duì) 51 系單片機(jī)的接口有了更深層次的理解，熟悉了一些單片機(jī)常用的外圍電路引腳和連接方法，如 LED數(shù)碼管，鍵盤(pán)等。 在軟件方面，通過(guò)串行口調(diào)試工具的開(kāi)發(fā)，使我加深了對(duì)累封裝的理解，熟 悉了 51系列單片機(jī)內(nèi)部的寄存器和編程規(guī)則，以及如何控制外圍電路。 18 結(jié) 束 語(yǔ) 將程序燒入芯片 ,調(diào)試成功后 ,可任意彈奏自己想要的旋律。本研究通過(guò)制作電子琴，將幾個(gè)模塊很好的融合起來(lái)，對(duì) 使用單片機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴進(jìn)行了分析，并介紹了基于單片機(jī)電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率來(lái)獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)。說(shuō)明一首音樂(lè)是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了，于是我們可以利用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可，然后我們利用功放電路來(lái)將音樂(lè)聲音放大，同時(shí)通過(guò)顯示模塊來(lái)確知自己所彈的音符。 不足之處有： 較少，只能在一定范圍內(nèi)滿(mǎn)足用戶(hù)需要。可通過(guò)改進(jìn)鍵盤(pán)識(shí)別模塊和發(fā)生模塊來(lái)增加其復(fù)雜度。 。可通過(guò)改進(jìn)功放電路，即在 lm386 的 1腳和 8腳間增加一直外界電阻和電容，將 3腳與地之間的電阻換為 10k的變阻，即可調(diào)節(jié)其放大增益。 19 參考文獻(xiàn) [1] 陳明熒． 8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材 [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2021年 9月． [2] 徐新艷．單片機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐 [M]．北京：高等教育出版社， 2021年 3月． [3] 吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉． 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 [M]．第一版．北京：清華大學(xué)出版社， 2021年． [4] 吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉， 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 [M]．清華大學(xué)出版社， 2021 [5] 馮博琴，微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) [M]．清華大學(xué)出版社， 2021 [6] 張毅剛， MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) [M]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 [7] 張淑清，姜萬(wàn)錄等，單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用 [M]．國(guó)防工業(yè)出版社， 2021 [8] 吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉， 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 [M]．清華大學(xué)出版社， 2021 [9] 馮博琴，微型計(jì)算機(jī)原理與接口 技術(shù) [M]．清華大學(xué)出版社， 2021 [10] 張毅剛， MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) [M]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 [11] 龍威林 ,楊冠聲 ,胡山 .單片機(jī)應(yīng)用入門(mén) :AT89S51和 AVR[M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021. [12] 黃鑫 ,馬善農(nóng) ,趙永科 .基于 CPLD的電子琴研