【正文】 程序設(shè)計(jì)如下： 根據(jù)不同的音調(diào)頻率設(shè)置不同的 T0 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的次數(shù) //以下是 C 調(diào) 低音的音頻宏定義 define L1 262 //將 “l(fā)_dao”宏定義為低音 “1”的頻率 262Hz define L2 286 //將 “l(fā)_re”宏定義為低音 “2”的頻率 286Hz define L3 311 //將 “l(fā)_mi”宏定義為低音 “3”的頻率 311Hz define L4 349 //將 “l(fā)_fa”宏定義為低音 “4”的頻率 349Hz define L5 392 //將 “l(fā)_sao”宏定義為低音 “5”的頻率 392Hz define L6 440 //將 “l(fā)_a”宏定義為低音 “6”的頻率 440Hz define L7 494 //將 “l(fā)_xi”宏定義為低音 “7”的頻率 494Hz //以下是 C 調(diào)中音的音頻宏定義 define M1 523 //將 “dao”宏定義為中音 “1”的頻率 523Hz define M2 587 //將 “re”宏定義為中音 “2”的頻率 587Hz define M3 659 //將 “mi”宏定義為中音 “3”的頻率 659Hz define M4 698 //將 “fa”宏定義 為中音 “4”的頻率 698Hz define M5 784 //將 “sao”宏定義為中音 “5”的頻率 784Hz define M6 880 //將 “l(fā)a”宏定義為中音 “6”的頻率 880Hz define M7 987 //將 “xi”宏定義為中音 “7”的頻率 523H //以下是 C 調(diào)高音的音頻宏定義 define H1 1046 //將 “h_dao”宏定義為高音 “1”的頻率 1046Hz define H2 1174 //將 “h_re”宏定義為高音 “2”的頻率 1174Hz define H3 1318 //將 “h_mi”宏定義為高音 “3”的頻率 1318Hz define H4 1396 //將 “h_fa”宏定義為高音 “4”的頻率 1396Hz define H5 1567 //將 “h_sao”宏定義為高音 “5”的頻率 1567Hz define H6 1760 //將 “h_la”宏定義為高音 “6”的頻率 1760Hz 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 define H7 1975 //將 “h_xi”宏定義為高音 “7”的頻率 1975Hz 設(shè)置查詢音樂演奏的數(shù)組 Uint code music[18] = {10,M1,M2,M3,M4,M5,M6,。 利用 8051 的內(nèi)部定時(shí)器使其工作在計(jì)數(shù)器模式 MODE1 下，改變計(jì)數(shù)值 TH0及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法如下： 例如，頻率為 523Hz，其周期 523 HZ=1912uS，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956uS/1us=956，在每計(jì)數(shù) 956 次時(shí)就將 I/O 反接 ，就可得到中音 DO（ 532Hz）。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢 [9]。 keil uvision 的功能特點(diǎn) Keil C51 軟件提供豐富的 庫函數(shù) 和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面，用戶能輕松的學(xué)會(huì)并使用 keil C51 來開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用程序。 uvision IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng)， 使你可以更加貼近 CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。如圖 所示 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 74HC595 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件開發(fā)環(huán)境 keil uvision 介紹 Keil uvision 是 德國 Keil Software 公司生產(chǎn)的 51 系列兼容 單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng) C 語言 的語法來開發(fā)，和 匯編 語言 相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而容易掌握 ,而且很大的提高了工作效率和項(xiàng)目開發(fā)周期，它還能嵌入?yún)R編，也可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。 工作時(shí)，信號(hào)由單片機(jī) ， ， 輸入寄存器。 為了節(jié)省 I/O 接口，本設(shè)計(jì)加入了 2 個(gè) 74HC595 移位寄存器，如圖 一個(gè)是控制位選一個(gè)是控制段選。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯 示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 口，而且功耗更低。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出 字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 埠多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O 口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S52 單片機(jī)可用的 I/O 口才 32 個(gè)呢。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。 位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等 ....， led 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 agdefbcdpa7b6c4d2e1f9GND3GND8g10dp5 圖 LED7段數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和工作原理： led 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成 “8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。小尺寸數(shù)碼管的顯示常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為 ，電流不超過 30mA。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成不同的數(shù)字樣了。 （ 3） 引腳說明： Q0…Q7 第 15 腳， 1， 7 并行數(shù)據(jù)輸出 GND 第 8 腳 地 Q7’ 第 9 腳 串行數(shù)據(jù)輸出 MR 第 10 腳 主復(fù)位（低電平） SHCP 第 11 腳 移位寄存器時(shí)鐘輸入 STCP 第 12 腳 存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 OE 第 13 腳 輸出有效（低電平） DS 第 14 腳 串行數(shù)據(jù)輸入 VCC 第 16 腳 電源 LED8 段數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光二極管組成 8 字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)是 8 個(gè)。 特點(diǎn)及輸出能力 （ 1） 特點(diǎn) ： 8 位串行輸入 /8 位串行或并行輸出 存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài) 輸出寄存器（三態(tài)輸出：就是具有高電平、低電平和高阻抗三種輸出狀態(tài)的門電路。三態(tài)。 移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（ Ds），和一個(gè)串行輸出（ Q7’） ,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的 數(shù)據(jù)輸出到總線。 數(shù)據(jù)在 SHcp 的上升沿輸入到移位寄存器中，在 STcp 的上升沿輸入到存儲(chǔ)寄存器中去。74HC595 是具有 8 位 移位寄存器 和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。 （ 3） 鍵碼產(chǎn)生 ：為了從鍵的行列坐標(biāo)編碼得到反映鍵功能的鍵碼，可以通過軟件對(duì)行列進(jìn)行計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。行掃描法的基本思想是 ，由程序?qū)︽I盤逐行掃描，通過檢測到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵，為此，需要設(shè)置入口、輸出口一個(gè)，該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用。 （ 2） 被按鍵識(shí)別 ：如何識(shí)別被按鍵是接口解決的主要問題，一般可通過軟硬結(jié)合的方法完成。所謂抖動(dòng)是指在識(shí)別被按鍵是必須避開抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無誤。 （ 1） 去抖動(dòng) :每個(gè)按鍵在按下或松開時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的抖動(dòng)。編碼 相互轉(zhuǎn)換可通過計(jì)算的方法實(shí)現(xiàn)。采用上述編碼對(duì)于不同行的鍵離散性較大，不利于對(duì)按鍵進(jìn)行處理。對(duì)于矩陣式 鍵盤，按鍵的位置由行線和列線 交叉點(diǎn) 唯一確定，因此可對(duì)行號(hào)和列號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩值合成一個(gè)字節(jié)，高 4 位是行號(hào)，低 4 位是列號(hào)。按照此方法依次進(jìn)行按鍵確定，最終得到被按下按鍵確定的行值和列值。先將第一行置 0 其他三行置 1，所有列置 1，如果有列被拉為 0，假設(shè)為第 N 列，則確定為第一行第 N 列的按鍵被按下。接下來經(jīng)過 10ms 去抖，再次檢測是否有按鍵按下，如果有則確定有按鍵按下。 第一步：進(jìn)行鍵盤掃描。下面以圖 中 8 號(hào)鍵的識(shí)別為例來說明掃描法識(shí)別按鍵的過程。其結(jié)構(gòu)圖 如圖 所示。有關(guān)按鍵的識(shí)別、鍵碼的確定與輸入、去抖動(dòng)等功能均由軟件完成。但由于硬件電路較復(fù)雜，因而價(jià)格較貴。不僅能自動(dòng)檢測被按下的鍵，并完成去抖動(dòng)、防串鍵等功能，而且能提供與被按鍵功能 對(duì)應(yīng)的鍵碼（如ASCII 碼）送往 CPU。矩陣式鍵由行沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 線和列線構(gòu)成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上，目前 計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)中使用的鍵盤按功能不同 一般 可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種基本類型。 圖 音頻功放電路 控制電路 控制電路由開關(guān)和按鍵組成，由操作者根據(jù)相應(yīng)的工作需要進(jìn)行操作。因 LM386 具有低功耗、高增益的特點(diǎn)， 適合 單片機(jī)低功耗輸出，所以加裝 LM386 音頻信號(hào)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。 電阻 R7 從輸出端連接到 T2 的發(fā)射極，形成反饋通路，并與 R5 和 R6 構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益 [5]。電路由單電源供電，故為 OTL 電路。二極管 D1 和 D2 為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓， 可以消除交越失真。 第二級(jí)為共射放大電路， T7 為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。 圖 LM386的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第一級(jí)為差分放大電路， T1 和 T T2 和 T4 分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管； T5 和 T6 組成鏡像電流源作為 T1 和 T2 的有源負(fù)載； T3 和 T4 信號(hào)從管的基極輸入，從 T2 管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 12348765增益設(shè)定反相輸入正向輸入地 GND增益設(shè)定旁路+ 電源Vout 輸出 LM386引腳圖 LM386 內(nèi)部結(jié)構(gòu) LM386 內(nèi)部電路原理圖如圖 所示。查 LM386 的 datasheet，電源電壓 412V或 518V(LM386N4)；靜態(tài)消耗電流為 4mA；電壓增益為 20200dB；在 8 腳開路時(shí)，帶寬為 300KHz；輸入阻抗為 50K；音頻功率 。 LM386 引腳圖 LM386 引腳圖，如圖 所示。 LM386 特性： 靜態(tài)功耗低，約為 4mA，可用于電池供電； 工作電壓范圍寬， 4V12V 或 5V18V； 外圍元件少； 電壓增益可調(diào)， 20200； 低失真度。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容 ,便可將電壓增益調(diào)為任意值 ,直至 200。 LM386 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器 ,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。 圖 單片機(jī)的復(fù)位電路 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 音頻功放電路設(shè)計(jì) 在一定頻率范圍內(nèi)，具有一定頻率的振動(dòng)就能產(chǎn)生所要實(shí)現(xiàn)的音符，但因?yàn)閱纹瑱C(jī)沒有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這就需要音頻功率放大電路。但單片機(jī)已經(jīng)運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。 常用的是上電且開關(guān)操作，如圖 所示。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。因此要求單片機(jī)復(fù)位后能脫離復(fù)位狀態(tài)。 當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 5ms 以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。內(nèi)部振蕩 方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路使用較 多 。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖，晶振通常選用 6MHZ， 12MHZ 和 24MHZ，本設(shè)計(jì)選用的是 的晶振。本設(shè)計(jì)選用的是內(nèi)部振蕩方式。 電阻 R1： 1K 限流作用