【正文】 部分和音樂部分。改變輸入脈沖頻率蜂鳴器所發(fā)聲音的音調(diào)就會發(fā)生變化。這部分電路設計比較簡單，由一個蜂鳴器，一個三極管驅動和一個200Ω的限流電阻組成。鍵盤接口電路如圖313所示。當有鍵按下時，則對應端口電平被拉低。根據(jù)系統(tǒng)功能需要，使用了六個獨立按鍵。線路連接方式如圖312所示。KXM12864J需要連接一個電位器，用于調(diào)節(jié)背光的亮度。LCMLCM20195V圖311 背光電路圖3. KXM12864J亮度調(diào)節(jié)的電路連接。KXM12864J的120引腳分別為LED+和LED，是背光電源引腳。連接時應對應所用型號LCD的引腳圖逐個接線，以免因接線錯誤燒壞LCD。圖310 顯示電路圖KXM12864J的接線需要注意以下幾點：1. 在KXM12864J和單片機連接。E、R/W、RS、CS～，用于控制。在前面已經(jīng)介紹了LCD顯示模塊KXM12864J的顯示原理，在此不再重復敘述。給單片機斷電，點擊“Donload/下載”按鈕，單片機上電，消息框提示握手成功，幾秒種后程序下載完畢，單片機自動開始運行下載的程序[9]。(4) 不要改動無關的一些默認值。(3) 選擇PC串口，若沒有串口，則需要USB轉串口轉換器。圖39 軟件界面圖下載步驟：(1) 選擇MCU類型：STC89C53RC。兩個發(fā)光二極管在下載程序時會不斷閃爍，方便用戶觀察。15腳GND、16腳VCC（V）。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出[11]。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。第二部分是數(shù)據(jù)轉換通道。由芯片的6腳和4只電容構成。2. MAX232簡介MAX232芯片（如圖37所示）是美信公司專門為電腦的RS232標準串口設計的接口電路，使用V電源供電。這種方法極大地方便了軟件編寫過程中的調(diào)試工作。1. ISP簡介STC系列單片機提供ISP在線系統(tǒng)可編程，可方便使用RS232接口直接下載程序。 下載電路的設計本次設計，軟件程序是通過串行編程方式寫入單片機Flash存儲器的，即ISP編程方式，需要電平轉換芯片MAX232。表31 特殊工作寄存器復位狀態(tài)表特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0~P3FFHSBUF不定IE***00000BSCON00HIP0**00000BPCON0*******B值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復位后的主要狀態(tài)，對于了解單片機的初態(tài)，減少應用程序中的初始化部分是十分必要的。單片機的復位操作使單片機進入初始化過程，其中包括使程序計數(shù)器PC=0000H，P0～P3=FFH，SP=07H，其他寄存器從H地址單元開始執(zhí)行[8]。本設計中選擇C=30uF，R=10 kΩ。當單片機已在運行之中時，按下復位鍵也能使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電且開關復位的操作。本設計中選用上電復位和開關復位并存的復位方式，如圖36所示。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機將處于循環(huán)復位狀態(tài)不在執(zhí)行程序。在此選用石英晶體，電容使用30pF。外接電容CC3起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用。這個放大器與作為反饋元件的片外晶振一起構成自激振蕩器，振蕩電路如圖35所示。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中實用較多，本設計選用內(nèi)部振蕩方式。 振蕩電路的設計單片機以晶體振蕩器的振蕩周期為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時序基準。圖34 電源指示燈電路圖此電路由一個發(fā)光二極管和一個1KΩ的限流電阻構成，兩端連接電路板電源的正負極。后面電路與USB供電電路重合，如圖33所示。引腳2是接地腳，接直流電源的負極。外部供電方式，首先需要用電源變壓器將220V交流電轉變?yōu)橹绷麟?，然后?jīng)過濾波和7805穩(wěn)壓后與USB供電電路重合。最后連接上熔斷器，在電流過大時熔斷器首先被燒壞使主板斷電，可以有效的保護電路主板[6]。USB供電方式，可以選擇比較簡單的電路來實現(xiàn)。所有USB設備在連接主機時需要主機對其加以識別。自供電USB插孔也可以提供5個單元負載。 所有主機USB設備（如PC和筆記本電腦）至少可以供出500mA電流或每個USB插口提供5個“單元負載”。在設計過程中電路板直接和筆記本電腦連接就可以供電。電路圖如圖33所示?！?20V 50HZ整流電路濾波電路電源變壓 器穩(wěn)壓電路+5v圖32 電源電路框圖由于上述供電方法需要220V到12V的電源變壓器，這種變壓器相對系統(tǒng)來說體積偏大，而且偏重。 電源電路的設計設計中單片機和LCD顯示屏所需電源均為V直流電。 單片機最小系統(tǒng)的設計 單片機最小系統(tǒng)包括：V直流電源電路、振蕩電路、復位電路和下載電路。4. 聲音模塊，主要由蜂鳴器構成，可以在不同的游戲進程發(fā)出不同的音樂，增加了游戲的娛樂性。2. LCD顯示模塊，采用KXM12864J型液晶顯示器顯示圖形的形狀、游戲得分游戲時間、游戲速度和游戲等級等信息。單片機最小系統(tǒng)顯示模塊按鍵模塊PC機聲音模塊硬件電路整體框圖如圖31所示。最后轉換為十六進制字?！?x01，0x01，0x7F，0x01，0x01”。圖25 字符58點陣圖然后每列從下往上讀，亮的點為“1”，暗的點為“0”。設定每個字符大小為58。(2) 字符取模51單片機工具箱不可以實現(xiàn)字符取模，沒有找到相應的取模工具，使用了一種比較傳統(tǒng)的取模方式。首先將漢字“唐”寫入漢字字模生成工具1616的點陣中，如圖24所示。取字模的方法以漢字“唐”為例進行介紹。每次顯示要先通過指令選中顯示位置的頁和列，然后將字模逐個送入。列行式就是:先選擇點陣的第一頁，逐列查表顯示一個漢字的上半部分，再選擇第二頁，逐列查表顯示一個漢字的下半部分。圖23 讀操作時序圖4. KXM12864J的顯示方法點陣式LCD的取模方式有逐列式、逐行式、列行式、行列式等。圖22 寫操作時序圖(2) 讀操作該操作將LCM接口部的輸出寄存器內(nèi)容讀出，然后列地址計數(shù)器自動加一。操作完成后列地址計數(shù)器自動加一。頁面地址的設置和列地址的設置將顯示存儲器單元唯一地確定下來，為后來的顯示數(shù)據(jù)的讀/寫作了地址的選通。(5) 列地址設置該指令設置了Y地址數(shù)計數(shù)器的內(nèi)容，LCM通過CS的選擇分別具有64列顯示的管理能力，C5～C0=0～3FH（1～64）代表某一頁面上的某一單元地址，隨后的一次讀或寫數(shù)據(jù)將在這個單元上進行。LCM將顯示存儲器分成8頁，指令代碼中P2～P0就是要確定當前所要選擇的頁面地址，取值范圍為0～7H ，代表第1～8頁。如果定時間隔地，等間距地修改（如加一或減一）顯示起始行寄存器的內(nèi)容，則顯示屏將呈現(xiàn)顯示內(nèi)容向上或向下平滑滾動的顯示效果。(3) 顯示起始行設置該指令設置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。此時在狀態(tài)字中ON/OFF=0。D位為顯示開/關的控制位。若不為“0”，則MPU需要等待，直至BUSY=0為止。只有在BUSY=0時，MPU對LCM的操作才能有效。當RES為高電平狀態(tài)時，LCM為正常工作狀態(tài)，標志位RESET=0。 RESET表示當前LCM的工作狀態(tài)，即反映RES端的電平狀態(tài)。ON/OFF表示當前的顯示狀態(tài)。此時接口電路被封鎖，不能接受除讀狀態(tài)字以外的任何操作。BUSY表示當前LCM接口控制電路運行狀態(tài)。KXM12864J的內(nèi)部原理圖如圖21所示。如顯示開關設置，顯示起始行設置，地址指針設置和數(shù)據(jù)讀/寫等指令。(4) 內(nèi)部有顯示數(shù)據(jù)鎖存器。(2) 全屏幕點陣，點陣數(shù)為128（列）64（行），可顯示8（行）4（行）個（1616點陣）漢字，也可完成圖形，字符的顯示。此顯示器采用了COD的軟封裝方式（COD：英文全稱為CacheonDie，芯片內(nèi)集成緩存），通過導電橡膠和壓框連接LCD，使其壽命長，連接可靠。KXM12864J是一種不帶字庫的圖形點陣液晶顯示器。不帶字庫的液晶顯示模塊價格相對便宜又是其一大優(yōu)勢。帶字庫的液晶顯示模塊可以直接從字庫中調(diào)用漢字或字符，減少了代碼長度，方便用戶使用。 KXM12864J簡介型的液晶顯示模塊種類繁多，而且大部分液晶顯示模塊都自帶驅動，使用時直接連接控制器件即可。(9) 工作溫度范圍：0～75。(7) ISP，無需專用編程器/仿真器，可通過串口（）直接下載用戶程序，8K程序3秒即可完成。(5) RAM存儲容量為128B，可擴展至64KB。(3) 工作頻率0～40MHZ，實際工作頻率可達48MHZ。2. STC89C51單片機特點STC89C51單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，其主要特點：(1) 增強型6時鐘/機器周期，12時鐘/機器周期，8051CPU。特殊功能寄存器TCON用于控制TT0的啟動和停止計數(shù)，同時包含了TT0的狀態(tài)。定時器/計數(shù)器T0由特殊功能寄存器TH0、TL0構成，定時器/計數(shù)器T1由特殊功能寄存器THTL1構成。由于本設計中定時器的應用很多而且很重要，在此對定時器/計數(shù)器TT0的使用方法進行簡單說明：STC89C51單片機內(nèi)有兩個可編程的定時器/計數(shù)器TT0。P3口也可作為STC89C51的一些特殊功能口。P2口：P2高八位地址總線動態(tài)端口。P0口：P0數(shù)據(jù)/低八位地址復用總線端口。 PSEN：外部程序存儲器讀允許。當單片機電源電壓達到單片機工作電壓、同時單片機振蕩器正常工作后，該引腳上必須持續(xù)兩個機器周期的高電平，才可能實現(xiàn)復位操作，使單片機回到初始狀態(tài)。在單片機內(nèi)部，它是反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，該引腳作為外部振蕩的輸入端。XTAL1：接外部石英晶體的一端。各個引腳的功能說明如下：GND：接地端。1. STC89C51單片機引腳STC89C51單片機封裝引腳如圖21所示。隨著集成電路技術的發(fā)展，單片機功能逐漸增強，由單片機構成的計算機應用系統(tǒng)的功能也日益增強，進一步深化了單片機在工業(yè)控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器等領域的突出地位[2]。該器件采用高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。2 芯片簡介 單片機簡介單片微型計算機簡稱單片微機或單片機，又稱微控制器（MCU）。本文設計了一種高速電荷泵鎖相環(huán)。雖然PLL技術已經(jīng)發(fā)展了半個多世紀，但是由于其應用領域的擴展，而且高新科技的發(fā)展對它的性能又不斷提出新的要求，所以一直以來PLL的設計與分析都是集成電路設計者的熱點。電荷泵鎖相環(huán)CPPLL(ChargePump PhaseLocked Loop)是數(shù)模混合鎖相環(huán)中的典型代表。數(shù)模混合鎖相環(huán)的部分環(huán)路部件為數(shù)字電路，但是環(huán)路控制仍是模擬形式。ADPLL的經(jīng)典結構為鑒相器用過零檢測數(shù)字鑒相器，環(huán)路濾波器一般用可逆計數(shù)器來實現(xiàn)，振蕩器則用數(shù)控振蕩器實現(xiàn)。缺點是一旦失去基準頻率，輸出頻率立刻跳回晶振本身的頻率。模擬鎖相環(huán)對正弦特性信號的相位跟蹤非常好，環(huán)路特性主要由鑒相器的特性決定，主要用于對信號的調(diào)制解調(diào)。這三種鎖相環(huán)電路各有千秋，相互彌補，分別存在于各類電子產(chǎn)品中。隨著半導體集成技術的日趨成熟，鎖相環(huán)技術成為模擬集成電路設計中一個重要的研究方向[3]。因此直到現(xiàn)在，世界各國科技工作者對鎖相環(huán)的理論和應用進行還在繼續(xù)的進行研究，而且鎖相環(huán)原理的應用已經(jīng)深入到許多其他學科中去了，如氣象學、海洋學、生物物理學、原子物理學等等。隨著對鎖相技術理論以及應用的廣泛而深入的研究，鎖相技術己經(jīng)成為一門比較系統(tǒng)的理論科學。同時，在此期間的第二次世界大戰(zhàn)中，各種武器裝備對鎖相環(huán)提出了更多的要求，也極大地推動了鎖相技術的發(fā)展。但是他的同步檢波理論在當時并沒有引起普遍的重視?！版i相”的起源可以追溯到17世紀，荷蘭天文學家、物理學家Christiana Huygens，通過觀察首次提出了“同步振蕩器”（synehronized oseillator)的概念，但因為當時科學技術條件的限制，并沒有引起重視，得到應有的發(fā)展。 Keil目 錄1 引言 12 芯片簡介 2 單片機簡介 2 KXM12864J簡介 43 系統(tǒng)硬件的設計 9 單片機最小系統(tǒng)的設計 9 電源電路的設計 9 振蕩電路的設計 11 復位電路的設計 12 下載電路的設計 13 LCD顯示電路的設計 16 按鍵電路的設計 17 聲音電路的設計 184 系統(tǒng)軟件的設計 19 LCD顯示子程序 20 顯示字符子程序 20 顯示圖形子程序 21 設定游戲顯示區(qū)域子程序 22 清屏子程序 22 顯示計時子程序 23 消行積分子程序 24 闖關設置子程序 25 按鍵操作子程序 26 聲音子程序 285 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 29 KEIL軟件和PROTEUS軟件簡介 29 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 31 仿真過程中的問題 336 硬件焊接與調(diào)試 36 36 硬件調(diào)