【正文】 來確定 P1和 P3 的輸出值，以達(dá)到電壓產(chǎn)生增益的效果。 使用此函數(shù)后，若長時間按住按鍵，則會發(fā)現(xiàn)，晶體管上的顯示數(shù)字將在一定時間后改變，間 隔相同時間后，數(shù)字會發(fā)生下一次改變。 基礎(chǔ)任務(wù) main（）函數(shù)描述 功能描述 Main 函數(shù)主要功能為初始化單片機(jī)，接收 4 個按鍵的輸入信號，并改變電壓增益 相關(guān)調(diào)用函數(shù) main（）函數(shù)中主要涉及 的 2個函數(shù)的調(diào)用 void delay(void) 該函數(shù)用于按鍵的去抖。 采用逐點賦值的原因 1. 若采用位運(yùn)算，必然會產(chǎn)生關(guān)于四舍五入的誤差，這樣輸出正弦波時，波形的偏差可能會比較大，比如正弦波的波峰和波谷處會出現(xiàn)直線而非平滑曲線。 輸入輸出項描述 中斷函數(shù)并不需要輸入，其輸出為相應(yīng)的 P1和 P3的值， P1和 P3分別為兩個 8 位的二進(jìn)制數(shù)，每個位都對應(yīng)著單片機(jī)的一個輸 出端口，例如 當(dāng)=1 時， 端口輸出 +5v 電壓，反之，若 =0， 端口輸出電壓為 0伏。 圖 為拓展任務(wù) T1 計時器中斷服務(wù)程序流程圖 由圖易知，該終端服務(wù)的任務(wù)為根據(jù) fre 和 form兩個變量對 P1和 P3進(jìn)行賦值，已達(dá)到所需輸出。 在 執(zhí) 行 該 音 符 時 ， 利 用 語 句audio_dura=music_data[audio_ptr][1]/5，之后每次執(zhí)行 T0 計時器中斷程序時，若 audio_dura 不為零，則程序?qū)⑦\(yùn)行 audio_dura，而跳過復(fù)雜的對音符的處理部分，在這段時間內(nèi)，定時器 T1 將一直以根據(jù)這個音符已確定的初值進(jìn)行工作，直到 audio_dura=0，程序?qū)⑦M(jìn)入下一個音符。由于不同的音符， T1計時 器所對應(yīng)的初值不同，即工作頻率不同，就使得 0 間的變換頻率不同，產(chǎn)生不同頻率的交流電，通過蜂鳴器即能發(fā)出相應(yīng)的音符。例如 music_data[1][]= {440,600},440 代表頻率值， 600 代表持續(xù)時間即節(jié)拍值。 第 24頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 拓展部分 圖 為拓展任務(wù) main（）函數(shù)程序流程圖 圖 第 25頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 為拓展任務(wù) T0 計時器中斷服務(wù)程序流程圖 圖 其中喀秋莎音樂播放關(guān)于音符參數(shù)問題較為復(fù)雜，下面將給出詳細(xì)解釋。 T0驅(qū)動程序每運(yùn)行到需要驅(qū)動數(shù)碼管時，首先判斷 digi_scaner的值 ，digi_scaner= 4分別對應(yīng)著四個七段管，即該次執(zhí)行驅(qū)動的那個七段管。 圖 第 22頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 為基礎(chǔ)部分 T0 計時器中斷服務(wù)程序流程圖 圖 下面將給出驅(qū)動數(shù)碼管顯示的具體過程 T0 計時器中斷程序每各 5ms 運(yùn)行一次。 // 輔助狀態(tài)標(biāo)志 這四個變量用于音樂播放器播放喀秋莎，用于根據(jù)音樂中的各個音符的參數(shù)來確定 ，以在蜂鳴器處得到喀秋莎音樂。 5． /* 播放樂曲功能變量 */ audio_frequency 變量類型 unsigned int // 播放中，當(dāng)前的音頻頻率 audio_ptr 變量類型 unsigned int audio_ptr,audio_dura。 4． fre ，變量類型 unsigned char 儲存類型 xdata 該變量用于控制函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生波形的頻率，即當(dāng) form=2或 3或4時，當(dāng) fre分別等于 1,2,3時，函數(shù)發(fā)生器將分別產(chǎn)生 3個不同頻率的信號。 2. 擴(kuò)展任務(wù) 3. form ， 變量類型 unsigned char 儲存類型 xdata 該變量作為拓展任務(wù)中單片機(jī)四種工作模式的狀態(tài)的儲存變量，即當(dāng) form=1時，單片機(jī)作為音樂播放器，播放喀秋莎，當(dāng) form=2 第 20頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 時，單片機(jī)作為函數(shù)發(fā)生器，在輸出端產(chǎn)生方波，當(dāng) form=3時，單片機(jī)在輸出端產(chǎn)生鋸齒波，當(dāng) form=4時，單片機(jī)在輸出端產(chǎn)生正弦波。同時，四個七段數(shù)碼管的輸出值也由該變量控制，通過test_counter的大小來對 digit數(shù)組的四個值進(jìn)行賦值，其中 digit[1]和 digit[2]始終為零，而 digi[2] =(test_counter)/10+20 digi[3] = (test_counter%10)，再通過函數(shù) unsigned char NUMTOSEG7(unsigned char DATA) 來確定輸出。中斷程序?qū)⑼瓿煽η锷案鱾€發(fā)生函數(shù)信號的輸出工作。 timer0() interrupt 1 using 0 ， 為定時器 T0 的中斷程序 ， 每5ms 運(yùn)行一次 ， 完成數(shù)碼管的輸出工作 ， 對喀秋莎各個音符的處理工作。 timer0() interrupt 1 using 0 ， 為定時器 T0 的中斷程序 ， 每 5ms運(yùn)行一次 ， 主要完成數(shù)碼管的輸出工作。 其中基礎(chǔ)部分程序的任務(wù)為通過對端口 、 、 、 輸出的控制來控制 CD4066各開關(guān)的斷 開或閉合的工作狀態(tài)，以達(dá)到放大信號的作用。 （算法如基礎(chǔ)任務(wù)） 正弦電壓的計 算 過程： 角度（ a） 正弦值 我所要的電壓（ V） 0 0 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 第 17頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 左后一行的計算公式： U=sin（ a） *5+10； Amp=10V； 設(shè)計時以避開低電平為目的，保證輸出音質(zhì)的相對完好。從 4 通路變到 6 通路，另兩路的電阻，我們小組選取的是 160K 和 400K，分別實現(xiàn) 和 的倍率。在CD4066與 p 控制端當(dāng)中我們使用 pmos 三極管來控制拓展版的開和閉， 我們查了它的 datasheet，發(fā)現(xiàn)他在 0 時為閉合工作， 在老師的報告中采用兩個 510 的電阻，但是在實踐中我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過經(jīng)過兩個 510 電阻分壓后CD4066 的 14 管腳供電壓不足，所以我們小組采用一個 510 電阻分壓，保 第 16頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 證 CD4066 的 5 V 輸入電壓。 第 15頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 拓展任務(wù)音樂播放器 這一模塊為 拓展任務(wù)音樂播放器，該電路通過增加兩天通路是原來的 4通路變成 6 通路實現(xiàn)電壓的正弦波，方波，三家波輸出，比較基礎(chǔ)任務(wù)可以實現(xiàn) 15 個可變電壓到 63 個電壓的提高，設(shè)計思路詳見設(shè)計一章，并可以實現(xiàn) 3種變頻功能，圖 。 發(fā)現(xiàn)所有值據(jù)符合； 解方程： x=80； y=40； w=20； u=10即為所求。設(shè)電阻分別為 x,y,w,u。這是因為實際運(yùn)放的輸入阻抗為 2M,而輸出阻抗為 20，所以對于基準(zhǔn)電阻的數(shù)量級選取應(yīng)該在 K或者， 10K，所以我們小組選擇了 8K。（ tu） 核心器件有 CD4066 LM741 MSC51 PMOS 三極管 電阻 基礎(chǔ)任務(wù)可控增益放大器 第 13頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 基礎(chǔ)任務(wù)（增益可控放大器電路） 這一模塊為基礎(chǔ)任務(wù)增益可控放大器電路，該電路使用 4個電阻并聯(lián)，用一片 CD4066 控制，與運(yùn)算放大器 ua741 的基準(zhǔn)電阻相連，通過改變其電阻與基準(zhǔn)電阻的比值來實現(xiàn)輸出電壓的變化，其設(shè)計思路詳見設(shè)計思路章， 此不綴述，我們實現(xiàn)了電壓值從 ，每隔 ，共 15 個輸出電壓，誤差均在 1%之內(nèi)，此詳見誤差分析章，圖 實現(xiàn)方式 在本次設(shè)計中，我們共實現(xiàn)了兩塊獨立模塊。 （ 見表 ） 在拓展任務(wù)中，我們的輸出波形有：正弦波 （圖 （ 3）） ，方波（圖 （ 1）） ，三角波 （圖 （ 2）） ，并且可以有 3 種頻率，實現(xiàn)變頻。 接口定義 我們的基礎(chǔ)模塊與拓展模塊，以及基礎(chǔ)模塊和單片機(jī)之間都有聯(lián)系，他們的聯(lián)系是有各自的借口完成的，基礎(chǔ)任務(wù)的 sw1， sw2， sw3， sw4 分別于單片機(jī)的 ， ， ， 相連，在拓展任務(wù)中我們通過 CD4066的管腳 3（ sw5）和管腳 9（ sw6）分別連接到拓展版的借口，通過數(shù)據(jù)線與基礎(chǔ)任務(wù)的 4 通路進(jìn)行并聯(lián)，從而使 6 通路會接于基準(zhǔn)電阻 8K 上，通過基礎(chǔ)任務(wù)上的數(shù)據(jù) 線，接到 ， ，實現(xiàn)單片機(jī)借口控制拓展任務(wù)的 CD4066通與斷。 單片機(jī)小系統(tǒng) 圖 單片機(jī)小系統(tǒng) 功能描述 第 11頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 單片機(jī)小系統(tǒng)由老師提供，我們所做的是將單片機(jī)的 — ；， ，接口分別與基礎(chǔ)任務(wù)模塊和拓展任務(wù)模塊用數(shù)據(jù)線相連，使單片機(jī)小系統(tǒng)可以控制下述兩塊模塊。,。 拓展之后的放大倍率為 0,。 輸出函數(shù)信號時，第二個鍵為下一個函數(shù)信號，第三個鍵位上一個函數(shù)信號，第四個鍵為切換頻率。增加 2個電阻，與之前四個電阻配合，產(chǎn)生 64 中放大倍率，展現(xiàn)出不同波形的信號。 可以播放喀秋莎音樂 可以輸出正弦波，方波，鋸齒波，三角波信號 可以調(diào)節(jié)三種頻率，以三種波寬輸出正弦波，方波，鋸齒波和三角波信號 圖 方波 第 7頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 三角波 圖 2． 正弦波 第 8頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 系統(tǒng)的設(shè)計原理與分析 系統(tǒng)的 設(shè)計原理和 總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的設(shè)計原理和總體結(jié)構(gòu) 對于基礎(chǔ)任務(wù) 我 們的設(shè)想是，利用 CD4066 的四個控制線路控制 4 個電阻的接入與接出，產(chǎn)生不同的 R值，然后與 Rf結(jié)合產(chǎn)生 16 種放大倍率。另外，拓展任務(wù)軟件設(shè)計上還有要求： ，必須利用定時器中斷，有關(guān)操作須置于中斷服務(wù)程序中 sin函數(shù)計算成表（存入數(shù)組），程序中查表輸出 第 6頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 ：卡秋莎樂曲編程舉例 實際 完成后 的功能 可以進(jìn)行倍率的放大功能 ，其中間距為 ,所以一共 64 組倍率值。要求完成后的電路可輸出正弦、三角、鋸齒、矩形（方波）等數(shù)學(xué)函數(shù)波形和播放音樂。 相對于“非線性”而言，比如 Vo = (Vi)2 直流增益是指基本部分僅工作在直流輸入（注：拓展部分要求輸入交流信號） 增益等級是指放大倍數(shù)可在有限個離散等級間切換變化 單片機(jī)小系統(tǒng)提供人機(jī)操作界面，用數(shù)碼管顯示增益取值，用戶通過按鍵設(shè)置增益。其中 鍵控是指通過開閉“電鍵”轉(zhuǎn)換電路工作狀態(tài)。對于輸出波形的形狀修正。 CD4066 集成電路采用 14 腳雙列直插式封裝 . 函數(shù)信號：指波形為正弦，三角，鋸齒和方波 正弦 ： 圖 第 3頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 三角： 圖 鋸齒： 圖 縮略 語 第 4頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 單片機(jī)： 是一種集成在電路芯片 ，這里指 AT89S52 運(yùn)放：運(yùn)算放大器，這里指 LM741 開關(guān)：控制芯片，這里指 CD4066 編程：這里指用 c 語言編寫的程序，程序通過軟件轉(zhuǎn)換為 16 進(jìn)制再導(dǎo)入進(jìn)單片機(jī)小系統(tǒng)。 CD4066功能特點 CD4066 集成電路內(nèi)部主要由四路功能完全相同的電子 開關(guān)組成，各組開關(guān)分別受其相應(yīng)引腳輸入的電平控制，使電子開關(guān)接通或斷開。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(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 名詞 定義 單片機(jī)小系統(tǒng)：指 AT89S52 單片機(jī) At89s52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編 程 Flash 存儲器。包括自己的心得與體會。 關(guān)鍵詞：鍵控；線性；直流增益；增益等級；蜂鳴器；正弦；三角；鋸齒；矩形 ABSTRACT