【正文】 工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 單片 機(jī)現(xiàn)在可以說是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到 32 位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機(jī)的 2 應(yīng)用提供了廣闊的天地。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。像 80C51 就采用了 HMOS（即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）和 CHMOS（互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。所以這種工藝將是今后一段時期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。將各個音階連接在一起，便可組成一支曲子或是演奏一段旋律。為了體現(xiàn)樂曲播放過程中的動態(tài)效果，增加了 1 只 LED，作隨機(jī)閃爍以指示旋律的節(jié)奏 。在此基礎(chǔ)上，可以添加按鍵， LED 顯示屏等模塊，實現(xiàn)切換歌曲，歌名顯示，動感音樂屏等功能。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。與 MCS51 兼容 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 1288 位內(nèi)部 RAM 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 4 可編程串行通道 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 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。 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。 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。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時 ， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示 表 P3 口被選功能 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） 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） 5 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。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)。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向 振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在芯片擦操作中，代碼 陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在閑置模式下， CPU 停止工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。同時通過 LED 燈顯示器，用來顯示所選曲目，該顯示器在音樂播放中關(guān)閉，一曲演奏結(jié)束時，或選曲時才顯示曲目信息 ，從而利于操作 。 ROM 和 RAM 的片外尋址范圍都為 64KB。在 89C51 單片機(jī)中存在 5個中斷源， 其中有兩個外部中斷源、兩個內(nèi)部中斷源和一個串行中斷源。 顯示電路 設(shè)計 顯示電路是一個 8 位共陰極 LED 數(shù)碼管。 圖 8 位共陰極 LED 燈 晶振 時間 電路 設(shè)計 晶振電路由兩個 30pF 的電容和一個 6Mhz 的晶體振蕩器組成。當(dāng)電鍵按下時接口接低電平，從而實現(xiàn)對音樂播放器的控制。 圖 227 復(fù)位電路 輸出 電路 設(shè)計 發(fā)聲電路由數(shù)字揚聲器連接 接口實現(xiàn)音樂的輸出， 由控制電路發(fā)出操作指令后，單片機(jī)調(diào)用相應(yīng)程序，并將音樂信號由 口輸出，通過驅(qū)動揚聲 9 器發(fā)出美妙的音樂。確定歌曲曲目后，數(shù)碼管再進(jìn)行顯示。 執(zhí)行播放后，關(guān)閉數(shù)碼管顯示并調(diào)用查表子程序進(jìn)行播放音樂。當(dāng)音樂結(jié)束時，程序跳轉(zhuǎn)回曲目識別子程序。因此，不同頻率的方波就可以產(chǎn)生音階，音階與頻率的關(guān)系見表 1。將與揚聲器連 11 接的 取反后就可得到方波的周期， 從而達(dá)到了控制頻率，即音階的目的。程序中，音的節(jié)拍可由延時子程序?qū)崿F(xiàn)。 單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率脈沖信號的原理： （ 1）要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的脈沖（ 1/頻率），然后將此周期除以 2，即為半周期的時間，利用定時器計時這個半周期的時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的 I/O 反相，然后重復(fù)計時此半周期的時間再對 I/O 反相，就可以在 I/O 腳上得到此頻率的脈沖。 計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下： N=Fi/2/Fr 第 3 章 系統(tǒng)軟件原理及設(shè)計 12 （ N：計數(shù)值， Fi：內(nèi)部計時一次為 1uS，故其頻率為 1MHz， Fr：要產(chǎn)生的頻率 ） （ 3） 其計數(shù)值的求法如下： T=65536N=65536Fi/2/Fr 計算舉例： 設(shè) K=65536,F=1000000=Fi=1MHz，求低音 DO（ 261Hz）、中音 DO（ 523Hz）、高音 DO（ 1046Hz）的計數(shù)值。但如果 1 拍為 秒， 1/4 拍是 秒，只要設(shè)定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間。所以只要求得 1/4 拍的 DELAY 時間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)，如下表為 1/4 和 1/8 節(jié)拍的時間設(shè)定。 （ 2）把 T 值表建立在 TABLE1，構(gòu)成發(fā)音符的計數(shù)值放在 “TAB LE” 。 （ 4）音符節(jié)拍碼 00H 為音樂結(jié)束標(biāo)記。 （ 2） 在建立公用音符表 T 后，再寫每首歌的發(fā)音計數(shù)值 TABLE 中的代碼 不管采用那種方法，每首歌曲結(jié)束時，在 TABLE 中均需加上音樂結(jié)束符 00H。曲譜如下圖所示 圖 343《軍港之夜》樂譜 從 歌中可看出，最低音為低 7Si，最高音為高 1Do。 簡譜 發(fā)音 簡譜碼 T 值 節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù) 低 7 低音 Si 1 64524 1 1/4 1 中音 Do 2 64580 2 2/4 2 中音 Re 3 64684 3 3/4 3 中音 Mi 4 64777 4 1 4 中音 Fa 5 64820 5 1+1/4 5 中音 So 6 64898 6 1+1/2 6 中音 La 7 64968 8 2 7 中音 Ti 8 65030 A 2+1/2 高 1 高音 Do 9 65058 C 3 單片機(jī)課程設(shè)計 15 表 343 簡譜對應(yīng)的簡譜碼、 T 值、節(jié)拍數(shù) 《 軍港之夜 》代碼 實現(xiàn)如下：SONG1: DB 04H 。1=C 4/4 死了都要愛 DB 04H,94H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,02H DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H DB 04H,0C2H,0C2H,0D4H,0C2H,0D2H,0D8H,0D4H,0D2H,92H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,02H DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,0E8H,0D8H DB 0C8H,0C8H,08H,08H,78H,28H,38H,34H,24H DB 24H,64H,64H,24H,64H,72H,72H,78H,58H,54H,44H,38H,34H,14H,34H,84H,74H,74H,62H,62H,0D8H,78H,28H,38H,34H,24H DB 24H,64H,64H,24H,64H,72H,72H,72H,94H,92H,94H,0A4H,58H,58H,54H,44H 。************************************************* DB 0A8H,0A4H,0A2H,0B2H,0C4H,0B4H,0A4H,0A4H,0A4H,92H,92H,98H,82H,72H,78H,04H,0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94 17 H,0A4H DB 04H,0C4H,0D4H,0C4H,0C8H,04H,94H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,02 DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H,04H,0C2H,0C2H,0D4H,0D8H,0D4H,0D2H,92H DB 0E8H,0E4H,0E4H,0E8H,0E4H,0F4H,0D4H,0C4H,0B4H,84H,84H,92H,92H,94H,92H,02 DB 0A4H,0A2H,0B2H,0B4H,0C4H,84H,82H,92H,94H,0A4H,04H,0C2H,0C2H,0D4H,0D8H,0D4H,0D2H,92H 。G=2/4 中華人民共和國國歌 DB 04H,04H,0C2H,14H,12H,12H,12H,11H,11H,0C2H,0D1H,0E1H,14H,14H,02H,32H,12H,21H,31H,52H,51H,51H,54H DB 32H,31H,31H,12H,11H,31H,52H,51H,31H,24H,24H,24H,64H,54H,24H,34H,52H,34H,52H,32H,21H,31H,12H,11H,21H,34H,04H DB 52H,51H,0D1H,12H,12H,32H,31H,31H,52H,51H,51H,22H,22H,22H,0D2H,0D1H,0D1H,24H,22H,0C2H,14H,12H,12H,34H,32H,32H,54H,54H,54H,54H DB 12H,11H,31H,52H,51H,51H,64H,54H,32H,31H,11H,52H,52H,52H,32H,02H,12H,02H,0C4H,14H DB 0A2H,0A1H,11H,52H,52H,52H,32H,02H,12H,02H,0C4H,14H,0C4H,14H,0C4H,14H,14H,04H DB 04H,04H,04H,04H DB 00H END。 播放 /暫停子程序 播放 /暫停在程序利用內(nèi)部中斷 T0 口。標(biāo)識符初值賦值為 R1=00H，計數(shù)初值設(shè)為 TH0=0FFH,TL0=0FFH。此時播放器由暫停狀態(tài)進(jìn)入播放狀態(tài)。此時， 播放器由播放狀態(tài)進(jìn)入暫停狀態(tài)?；謴?fù)現(xiàn)場 POP DPH POP ACC SETB EA RETI 。開始 /暫停中斷處理程序，將標(biāo)置位取反 JB F0,RETURN 。為 0 則播放 RETURN: RETI 。音符演奏時間控制 D2: MOV 28H,125 D3: MOV 29H,248 DJNZ 29H,$ DJNZ 28H,D3 DJNZ 27H,D2 DJNZ R2,DELAY RET 曲目選擇子程序 曲目選擇子程序分為上一曲子程序和下一曲子程序。下面以實現(xiàn)上一曲功能為例：首先設(shè)置標(biāo)識符 R7 初始值為 00H。播放子程序判斷出標(biāo)識符 R7 改變后，先將 R7 賦值為 00H，然后跳轉(zhuǎn)到曲目識別子程序。恢復(fù)現(xiàn)場 POP DPH POP ACC SETB EA RETI 。上一曲中