【正文】 料回到它原來的絕緣態(tài)—— 即所有的空穴都被填充，因而耗盡區(qū)內(nèi)既沒有自由電子，也沒有供電子移動的空間，所以不能導電。這種結(jié)構(gòu)只能沿一個方向傳導電流，這就是半導體的單向?qū)щ娦浴? 半導體中擁有多余空穴的半導體稱 為 P 型半導體，由于空穴的濃度將比電子的濃度高的多，因而主要依靠空穴導電，故稱為空穴半導體或 P型半導體。 具有多余電子的半導體稱為 N型材料，因其含有多余的帶負電荷的粒子。而材料經(jīng)摻雜后，摻入的原子打破了原有平衡，材料內(nèi)或是產(chǎn)生了自由電子，或是產(chǎn)生了可供電子移動的空穴。 就 LED 而言，典型的導體材料為砷化鋁鎵。廣義的半導體是指那些具有可變導電能力的材料。它們能夠發(fā)光，是半導體材料內(nèi)的電子運動的結(jié)果，而且它們的壽命同普通的晶體管一樣長。 如果將它們集結(jié)在一起，可以組成超大電視屏幕上的圖像，或是用于點亮交通信號燈。它們能完成數(shù)十種不同的工作，并且在各種設備中都能找到它們 的身影。 LS1SPEAKER 圖 29音頻播放器電路原理圖 二極管顯示模塊 通過兩個二極管來確定當前是處于彈奏模式還是播放模式，當單片機處于彈奏時， LED1燈亮，當單片機處于演奏時， LED2 燈亮。 } song()。 //讀出時間長度數(shù)值 i += 3。 //從數(shù)據(jù)表中讀出定時器計數(shù)值 timerl = tab[k]%256。 //控制時間長度 } 音符掃描并播放函數(shù)段如下： while(mid[i]!=0) //只要有音符，就持續(xù)執(zhí)行 { k = mid[i] + 7 * (mid[i + 1]1) 1。 TR1 = 1。 音樂播放函數(shù)的定義需要一個定時器中斷，而這個中斷與鍵盤掃描部分不能用一個中斷，故設中斷 1，工作方式 1： void song() //演奏一個音符函數(shù) { TH1 = timerh。 //關(guān)閉 T1, 停止發(fā)音 } 節(jié)拍的長短由設定的數(shù)值來實現(xiàn)，此處設定 1代表 16分音符， 2 代表 8分音符， 3代表 4分音符， 4代表 2分音符，音樂的設置如下： code unsigned char mid[] = 簡譜 { 6,2,2,6,2,1,6,2,1,1,3,2,2,3,1,6,2,1,5,2,4,5,2,0, 14 5,2,2,5,2,1,5,2,1,6,2,2,1,3,1,2,3,1,3,2,4,3,2,0, 3,2,2,2,2,1,3,2,1,5,2,2,3,2,1,5,2,1,6,2,3,1,3,1,2,3,3, 3,3,2,1,3,2,2,3,1,3,3,1,2,3,1,1,3,1,6,2,2,5,2,4,5,2,0, 5,2,1,1,3,1,5,2,1,1,3,1,2,3,4,6,2,1,1,3,1,5,2,1,2,2,1,3,2,4,3,2,0, 3,2,2,6,2,1,1,3,1,5,2,1,6,2,1,5,2,1,3,2,1,2,2,3, 3,2,1,2,2,1,1,2,1,2,2,1,3,2,1,1,2,1,2,2,4,0,0,0, }。 t2++)。 t1++) //雙重循環(huán) , 共延時 t個半拍 for(t2 = 0。 for(t1 = 0。 在音樂的播放中節(jié)拍的控制由延時控制來實現(xiàn)： void delay(unsigned char t) //延時函數(shù)，控制發(fā)音的時間長度 { unsigned char t1。 音樂的播放要進行音符的識別和準確調(diào)用，音符的自然頻率是固定的，我們可以根據(jù)自然頻率計算出其半周期，由此計算出單片機在 12MHz下的定時初值。 音持續(xù)時間的長短即時值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。 fr＝ 65536－500000/fr 低音 DO： T＝ 65536 － 500000/262＝ 63628 中音 DO： T＝ 65536－ 500000/523＝ 64580 高音 DO： T＝ 65536－ 500000/1046＝ 65058 13 音頻模塊電路原理圖 單片機接 受到彈奏者的指示，通過喇叭播放出來。 fr＝ 65536－ 1000000247。 T＝ 65541－ N＝ 65536－ fi247。 2247。 在式中 ,N是計數(shù)值； fi是機器頻率； fr 是想要產(chǎn)生的頻率。 2247。利用 AT89S51 的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式（即 MODE1）下，改變計數(shù)值 TH0 及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法來產(chǎn)生不同音階。利用定時器計時半周期時間，每當計時終止后就將 P3^7 反相，然后重復計時再反相。在獲得所需要的音拍時，可以利用單片機的定時 /計數(shù)器 T0 來產(chǎn)生這樣方波頻率信號，所以我們只要把一首歌曲的音階所對應頻率關(guān) 系弄正確即可。 12 圖 26數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖 音樂播放設計 一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率。 對應調(diào)用函數(shù)如下： void Display(unsigned char m) //定義數(shù)碼管顯示函數(shù) { P2=DSY_CODE[Song[k][Tone_Index]] 。 本設計所用的數(shù)碼管顯示模塊是共陰級數(shù)碼管，通過來自單片機 I/O口的電平高低來點亮和熄滅數(shù)碼管上的發(fā)光二極管，通過單片機送來的數(shù)碼管顯示編碼可以在數(shù)碼管上顯示數(shù)字和字符，使應用人員可以很容易的理解按鍵按下所對應的音符。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點很明顯，編程簡單，顯示亮度較高，缺點是占用 I/O 端口多。共陰數(shù)碼管則相反。當某一字段發(fā)光二 11 極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。用 AT89C51的并行口 P0接 4 4矩陣鍵盤，以 － ，以 － ；在數(shù)碼管上顯示每個按鍵的“ 0－ F”序號。線反轉(zhuǎn)法的基 本思想是通過行列顛倒兩次掃描來識別閉合鍵，為此需要提供兩個可編程的雙向輸入 /輸出 端口 。常用的方法有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法兩種。 2） 防串鍵：防串鍵是為了解決多個鍵同時按下或者前一按鍵沒有釋放又有 8 新的按鍵按下時產(chǎn)生的問題。所謂抖動是指在識別被按鍵是必須避開抖動狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識別正確無誤。 1） 去抖動 :每個按鍵在按下或松開時，都會產(chǎn)生短時間的抖動。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。若所有列線均為高電平，則無鍵按下。 行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵 識別方法，其工作原理如下： 判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀 態(tài)。 圖 23 AT89S51引腳圖 7 鍵盤掃描模塊電路原理圖 對鍵盤掃描電路的掃描方式有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法，在此次程序編寫 中，采用行掃描法，通過在 p0^0~p0^3上循環(huán)送出 0掃描信號， p0^4~p0^7 輸入按鍵上的高低電平信息給單片機，經(jīng)處理程序，判斷出是哪個開關(guān)按下，并送主程序以實現(xiàn)不同功能。 各功能模塊原理圖和工作原理 AT89S51 模塊電路原理圖 單片機主程序模塊通過對鍵盤掃描程序信號的讀取，在通過對應的表，取出數(shù)碼管顯示編碼和定時器初始值以產(chǎn)生不同的聲音信號。 （ a）外形 （ b）共陽極 (C)共陰極 圖 22 數(shù)碼管引腳 顯示電路 本次畢業(yè)設計的顯示電路采用 LED 數(shù)碼管顯示，由于 LED 是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。 此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進行正確的字型段碼編碼。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器 (如圖 b所示 )，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器 (如圖 c所示 )。 LED有單個 LED和 八段 LED之分，也有共陰和共陽兩種。 LED 數(shù)碼管 本次畢業(yè)設計的顯示電路采用 LED數(shù)碼管顯示， LED（ LightEmitting Diode）是一種外加電壓從而流過電流并發(fā)出可見光的器件。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于 定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 表 管腳備選功能 端口 功能 RXD（串行輸入口） 5 TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當 P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地 址接收。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 引腳說明： VCC：供電電壓。掉電保護方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 本論文使用國家半導體公司的低壓音頻功率放大器 LM386 來實現(xiàn)音頻功放電路。由于本設計實現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由演奏者通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由演奏者掌握，不由程序控制。 本設計要實現(xiàn)一種由單片機控制的多功能電子琴，單片機工作于 12MHZ 時鐘頻率，使用其定時 /計數(shù)器 T0，工作模式為 1，改變計數(shù)值 TH0 和 TL0 可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號。而且還有兩個額外的按鍵來控制單片機的工作方式 —— 播放和彈奏。該設計有 16 個按鈕矩陣，設計成 16 個音 ，可以實現(xiàn)音階在低音 4高音 5 之間。 綜上所述，本系統(tǒng)設計目標已經(jīng)明確，在經(jīng)濟與技術(shù)上均可行，因此本系統(tǒng)的開發(fā)是完全可行的。 技術(shù)可行性： 技術(shù)可行性主要是分析技術(shù)條件上是否能夠順利開展并完成開發(fā)工作，硬件、軟件能否滿足設計者的需要等。其次，在這次設計可行性上進行分析如下： 經(jīng)濟可行性： 所謂經(jīng)濟可行性，即在這次設計上需要投入資金的多少，由于畢業(yè)設計是沒有項目資金，沒有開發(fā)經(jīng)費，因此在經(jīng)濟上必須能夠承受，比較理想化的項目對于我們畢業(yè)設計來說是不可行的。 鑒于上述對比與分 析，本設計采用方案三 。 方案二： 采用 AT89C51單片機進行控制，由于 AT89C51不具備 ISP功能， 因此 Atmel 公司已經(jīng)停產(chǎn)在市面上已經(jīng)不常見，況且其 ROM 只有 4K 在系統(tǒng)將來升級方面沒有潛力。將單向可控硅 SCR 和電阻、電容組成馳張振蕩器電路。 2 1 方案論證 控制模塊選擇方案 方案一：用可控硅制作電子琴。在生活和生產(chǎn)的各個領域中，凡是有自動控制要求的地方都會有單片機的身影出現(xiàn)。目前單片機已用于工業(yè)控制、機電一體化設備、儀器儀表、信號處理、現(xiàn)代兵器、交通能源、商用設備、醫(yī)療設備及家用電器等各個領域，隨著單片機性能的不斷提高，它的應用將會更加廣泛。 電子琴是電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種非常流行的鍵盤樂器。 由 于當前市場上的 玩具需求量大 ， 其中電子琴就是一個很好的應用方面。 一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合， 便 構(gòu)成我