【正文】 經(jīng)過(guò) 幾 個(gè)月 的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 使我對(duì)單片機(jī)及其附屬電路有了一定的了解，對(duì)課本上的知識(shí)有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。系統(tǒng)介紹了該電路的 硬件構(gòu)成和軟件工作過(guò)程，系統(tǒng)以 AT89C51 為核心，主要采用中斷控制系統(tǒng)，結(jié)合所學(xué)的單片機(jī)的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。采用定時(shí)中斷更新播放時(shí)間，增強(qiáng)了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，鑒于于作者水平有限，播放歌曲程序?yàn)榱撕?jiǎn)單實(shí)用，節(jié)拍碼被設(shè)置為固定的 30ms，演奏也只是在一個(gè)八度里面完成，系統(tǒng)適應(yīng)性有待提高 。采用 LCD 顯示，穩(wěn)定清晰，可靠性高，為了及時(shí)響應(yīng)按鍵，在每段子程序里面都調(diào)用了按鍵判斷子程序，并且主程序是以按鍵掃描為主線編寫的，系統(tǒng)的靈敏度高。 開始 初始化定時(shí)器 0 取樂曲簡(jiǎn)碼 結(jié)束碼 低四位暫存 R5 高 4 位為 0 在 TABLE 中取計(jì)數(shù)初值 高位送 TH0，低位送 TL0 啟動(dòng)定時(shí)器 0 延時(shí) 按設(shè)置頻率取反 延時(shí)時(shí)間到 結(jié)束 準(zhǔn)備播放下一首 不發(fā)音 Y Y Y N N 音樂子程序流程圖 62 武漢紡織大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 性能分析 在本設(shè)計(jì)中，一共設(shè)置了 9 首 MID 樂曲，分別是 第一首《精忠報(bào)國(guó)》 、 第二首《月亮代表我的心》 、 第三首《看我七十二變》 、 第四首《同一首歌》 、 第五首《大?！?、 第六首《兩只蝴蝶》 、 第七首 世上只有媽媽好 、 第八首歌《彩云追月》 、第九首 十年 、 第十首 你的愛給了誰(shuí) 。程序 流程圖如圖 61所示 。在此過(guò)程中若有功能鍵按下，將當(dāng)前歌曲的表頭地址加 513/減 513 或等待。若為 1A，程序根據(jù)儲(chǔ)存的鍵號(hào)，將相應(yīng)歌曲的表頭地址賦給 DPTR，取出曲譜，判斷是否為休止符，通過(guò)查表的方式將表中的定時(shí)器初值裝入定時(shí)器 T0，在定時(shí)中斷 0 里面，重裝初值，將輸出口取反，完成發(fā)聲。程序設(shè)置了溢出處理，即當(dāng)時(shí)間為 23： 59： 59 時(shí)，自動(dòng)將時(shí)間更新為 00： 00： 00。 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。 軟件流程設(shè)計(jì) （ 1） 本設(shè)計(jì)采用了自定下下的設(shè)計(jì)流程，即在編制一個(gè)程序時(shí)，先考慮程序的總體結(jié)構(gòu)而忽略一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，然后逐步的一步一步的細(xì)化，直至用程序語(yǔ)言完全描述每一個(gè)細(xì)節(jié)為止。為了方便，將節(jié)拍數(shù)也進(jìn)行了編碼，并且計(jì)算了樂譜節(jié)拍編程時(shí)的延時(shí)時(shí)間，如表 63和表 64所示。例如， 1拍 =,1/4 拍 =，以此類推。 表 62是音符編碼表。 為了方便寫譜，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的編碼，在編程時(shí)，根據(jù)音符編碼查找對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)初值。表 61是 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值 T的對(duì)照表： 表 61 C 調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值 T的對(duì)照表 音符 頻率（ Hz） /初值 ( s? ) 音符 頻率（ Hz） /初值 (s? ) 低 1DO 262/63627 中 1DO 523/64580 高 1DO 1042/65056 低 2RE 294/63835 中 2RE 589/64687 高 2RE 1245/65134 低 3M 330/64021 中 3M 661/64780 高 3M 1318/65157 低 4FA 350/64107 中 4FA 700/64822 高 4FA 1397/65178 低 5SO 393/64264 中 5SO 786/64900 高 5SO 1568/65217 低 6LA 441/64402 中 6LA 882/64969 高 6LA 1760/65252 低 7SI 495/64526 中 7SI 990/65031 高 7SI 1967/65282 音符、音符編碼及定時(shí)器初始值： 為了產(chǎn)生音符，必須求出音符低音 5— 高音 5 的計(jì)數(shù)初值。 音符頻率的產(chǎn)生 音符及定時(shí)器初始值： 例如：中音 1（ do） 的音頻 =523HZ,周期 T=1/523s=1912 s? 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0的定時(shí)時(shí)間為： T/2=1912/2 s? =956 s? 定時(shí)器 956 s? 的計(jì)數(shù)值 =定時(shí)時(shí)間 /機(jī)器周期 =956 s? /1 s? =956(時(shí)鐘頻率=12MHZ) 裝入 T0 計(jì)數(shù)器初值為 65536956=64580 武漢紡織大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 將 64580 裝入 T0 寄存器中，啟動(dòng) T0工作后，每計(jì)數(shù) 956 次時(shí)將產(chǎn)生溢出中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)時(shí)，每次對(duì) 引腳的輸出值進(jìn)行取反，就可得到中音 DO（ 523HZ）的音符音頻。利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0，使其工作在模式 1，定時(shí)中斷，然后控制 引腳的輸出音樂。基于上面的內(nèi)容，這樣就對(duì)發(fā)音 的原理有了一些初步的了解。對(duì)一定強(qiáng)度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對(duì)一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升。 武漢紡織大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 D1DiodeD3DiodeD4DiodeD2Diode25v33nF1KR19v變壓器12COM2C2105D6LED3220V 交流電Vm VntGND5V 直流12COM2J11237805 圖 52穩(wěn)壓電源電路原理圖 6 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 播放音樂的原理 發(fā)音原理：播放一段音樂需要的是兩個(gè)元素，一個(gè)是音調(diào)，另一個(gè)是音符。 IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C C2 分別為輸入端和輸出端濾波 電容。一般負(fù)載電有 200mA 以上時(shí)需要散熱片。 最后在 C2 兩端接一個(gè)輸出電源的插針，可用于與其它用電器連接 ,比如 MP3等。 LM7805 最大可以輸出 1A 的電流，內(nèi)部有限流式短路保護(hù)，短時(shí)間內(nèi)，例如幾秒鐘的時(shí)間，輸出端對(duì)地（ 2 腳）短路并不會(huì)使 7805 燒壞 ，當(dāng)然如果時(shí)間很長(zhǎng)就不好說(shuō)了，這跟散熱條件有很大的關(guān)系。 三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，內(nèi)部由一些三極管和電阻等構(gòu)成，在分析電路時(shí)可簡(jiǎn)單的認(rèn)為這是一個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)電阻的元件，當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻自動(dòng)變小，而當(dāng)負(fù)載電流變小時(shí)三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻又會(huì)自動(dòng)變大，這樣就能保持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變。 變壓器后面由 4 個(gè)二極管組成一個(gè)橋式整流電路，整流后就得到一個(gè)電壓波動(dòng)很大的直流電源，所以在這里接一個(gè) 330uF/25V的電解電容。 ２２０ v 交流電轉(zhuǎn)５ v 直流電的電源設(shè)計(jì) 平時(shí)對(duì)于 5v 的直流電源需求的情況比較多，在單片機(jī)，以及一些電路中應(yīng)用的較多，因此，為了更方便快捷的由 220v 的交流電得到這樣的電源，故設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，如圖 51所示。 ③ 變換器型。 ② 斬波型。從工作方式上可分 為： ① 可控整流型。這類電源 功耗 小，效率可達(dá) 85%左右，但缺點(diǎn)是紋波大、相互干擾大。這種電源線路簡(jiǎn)單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低 (常低于 40%～ 60%)。 直流穩(wěn)壓電源 分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者表示輸入電壓的變化對(duì)輸出電壓的影響。 直流穩(wěn)壓電源 它的供 電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出 負(fù)載電阻 變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓電源的濾波組件能夠有效隔離電網(wǎng)對(duì)設(shè)備的干擾同時(shí)也能有效隔離設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的干擾。穩(wěn)壓電源的抗 浪涌 組件能夠?qū)@樣的尖脈沖起到很好的抑制作用。 （ 2） 多功能綜合保護(hù)：穩(wěn)壓器除了最基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還應(yīng)具有過(guò)壓保護(hù)（超過(guò)輸出電壓的 +10%）、欠壓保護(hù)（低于輸出電壓的 10%）、缺相保護(hù)、短路過(guò)載保護(hù)最基本的保護(hù)功能。 5 穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源的功能 （ 1） 穩(wěn)定電壓：當(dāng) 電網(wǎng) 電壓出現(xiàn)瞬間波動(dòng)時(shí)，穩(wěn)壓電源會(huì)以 1030ms 的響應(yīng)速度對(duì)電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在 177。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 (2) 1602LCD 的指令說(shuō)明及時(shí)序 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 第 15 腳：背光源正極。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 LCD1602 簡(jiǎn)介 LM016l 與 LCD1602 原理是一樣的，只不 過(guò) PROTEUS 中 016 沒顯示調(diào) 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :162 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 武漢紡織大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 字符尺寸 :(WH)mm (1) 引腳功能說(shuō)明 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表 41 所示 : 表 41：引腳接口說(shuō)明表 引腳名稱 omingcheng 符號(hào) 引腳說(shuō)明 引腳名稱 引腳說(shuō)明 VSS 電源地 D2 D2 數(shù)據(jù) VDD 電源正極 D3 D3 數(shù)據(jù) VL 液晶顯示偏壓 D4 D4 數(shù)據(jù) RS RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 D5 D5 數(shù)據(jù) R/W 讀 /寫選擇 D6 D6 數(shù)據(jù) E 使能信號(hào) D7 D7 數(shù)據(jù) D0 D0 數(shù)據(jù) LED+ BLA 背光源正極 D1 D1 數(shù)據(jù) LED BLK 背光源負(fù)極 第 1 腳： VSS 為地電源。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送 上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 (2) 字符的顯示 用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68 或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1”，其它的為 “0”，為 “1”的點(diǎn)亮，為 “0”的不亮。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H——00FH 的 16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， …… （ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（ Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（ Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（ Active Matrix）三種。 液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。 4 液晶顯示原理及 LM016L 簡(jiǎn)介 液晶顯示原理及分類 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms， 就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)施密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 電路如圖 35 所示。在本設(shè)計(jì)中 1A 號(hào)按鍵用于選擇歌曲的曲號(hào)播放， C、D、 E 分別為下一曲、上一曲、播放 /暫停按鈕，此外 F 鍵用于開機(jī)畫面顯示， 0 號(hào)按鍵在本設(shè)計(jì)中未使 用，留作擴(kuò)展功能使用。 電路如圖 34 所示。 LM016L 的控制信號(hào) RS、 RW、 E 分別接到單片機(jī)的 、 、 。 圖 32 晶振電路 揚(yáng)聲器電路 本設(shè)計(jì)是采用蜂鳴器用來(lái)發(fā)出聲 音，由于在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)高電平為 5 伏，輸出功率很有限，所以本設(shè)計(jì)中，理論聯(lián)系實(shí)際，用一個(gè) PNP 型三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，由于三極管具有放大作用，在實(shí)際應(yīng)用中，輸出功率將會(huì)提高很多。晶體振蕩頻率范圍是 1． 2MＨ z～ 12MHz，一般情況下，選用振蕩頻率為 12MHz 的石英晶體。 晶振電路 MCS51 片內(nèi)有一個(gè)高增益的反相放大器，其輸入端為引腳 XTAL1 和輸出端為引腳為 XTAL