【正文】 模塊 LM386芯片介紹LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。特性：靜態(tài)功耗低，約為4mA，可用于電池供電；工作電壓范圍寬412V或518V；電壓增益可調(diào)20200；低失真度。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路STC89C51RC單片機(jī)內(nèi)部自帶一個(gè)構(gòu)成振蕩回路的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。石英晶體為一感性元件，與電容構(gòu)成振蕩回路，為片內(nèi)放大器提供正反饋和振蕩所需的相移條件，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。這里我們只要考慮片外復(fù)位部分，它主要有電平方式和脈沖方式兩類，我則采用了按鍵電平復(fù)位方式，通過按鍵RESET，使單片機(jī)復(fù)位端經(jīng)電阻R1與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位。由于單片機(jī)P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，需要外接10K的上拉電阻。 圖45 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 音頻電路 音頻電路由放大器LM38喇叭部分等組成，電路如下圖35所示。程序上通過控制單片機(jī)端口輸出一個(gè)高低電位信號(hào)，經(jīng)過放大后輸出至喇叭，從而產(chǎn)生報(bào)警功能。固定電阻和電容一起構(gòu)成一個(gè)濾波模塊，消除干擾 。消除抖動(dòng)引起的誤判，有2方法，一種采用硬件電路，如采用RC、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或者單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等。另一種就是采用軟件延時(shí)消除抖動(dòng)，其原理是當(dāng)CPU檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，延時(shí)10~20ms,再一次查詢確認(rèn)該鍵是否按下。由于本設(shè)計(jì)就4個(gè)按鍵，單片機(jī)IO也較多，采用直接輸入方式，即每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)IO口，用軟件延時(shí)消除抖動(dòng)。 表42 LCD1602接口5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 概述 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體思路是根據(jù)按鍵選擇，再無線發(fā)送數(shù)據(jù)來控制音樂器播播放和歌曲的顯示，主要程序模塊有無線通信模塊、音樂播放模塊、顯示模塊和按鍵模塊。模塊的劃分有很大的靈活性，但也不能隨意劃分，模塊劃分時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）每個(gè)模塊應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生明確的結(jié)果，這就是單模塊功能的高內(nèi)聚性。（3）模塊長度適中，模塊語句的長度通常在20～100條的范圍較合適。在進(jìn)行模塊劃分時(shí)，應(yīng)首先弄清楚每個(gè)模塊所需完成的功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及與其它模塊之間的關(guān)系。按這種方法一直細(xì)分成易于理解和實(shí)現(xiàn)的小模塊為止。一般有了層次圖和模塊說明后，劃分模塊的工作也就算完成了。采用這種模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，有下述優(yōu)點(diǎn)：（1）單一模塊結(jié)構(gòu)的程序功能單一，因而易于編寫、調(diào)試和修改。（3）程序可讀性好，便于功能擴(kuò)充和版本升級(jí)。（5）使用頻繁的子程序可以匯編成子程序庫，以便于多個(gè)模塊調(diào)用。單片機(jī)發(fā)射部分以此調(diào)用鍵盤掃描子程序，無線發(fā)射程序，數(shù)據(jù)發(fā)射成功后再返回程序開頭循環(huán)運(yùn)行，其發(fā)射程序流程圖如下： Y開始程序初始化 有鍵按下？賦值txbuf[0] 數(shù)據(jù)發(fā)送清空緩沖置txbuf[0]=0x00 數(shù)據(jù)發(fā)完？NYN 圖47 發(fā)射程序流程圖單片機(jī)接收部分先調(diào)用無線接收程序，數(shù)據(jù)收到后產(chǎn)生一個(gè)外部中斷，由單片機(jī)的主程序讀取接收數(shù)據(jù)，再做判斷是否要調(diào)用音樂程序、顯示程序。其接收部分流程圖如下： Y開始程序初始化Temp=0xfc讀取temp數(shù)據(jù)t歌曲開始處理NN歌曲結(jié)束處理播放上一首播放下一首Temp=0xfdTemp=0xffTemp=0xfeYYYNN讀取接收緩沖期值寫入到rx_buf清除狀態(tài)標(biāo)志和緩沖區(qū)賦值temp=rx_buf[0]， 開 外部中斷外部中斷程序處理 圖48 接收程序流程圖 無線通信程序兩個(gè)模塊要通信時(shí)，一個(gè)要設(shè)為發(fā)送，另一個(gè)接收?！? SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。SPI總線系統(tǒng)可直接與各個(gè)廠家生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線：串行時(shí)鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號(hào)線INT、有的SPI接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是MOSI（數(shù)據(jù)輸入），MSIO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時(shí)鐘），CSN（片選）。時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生　?。?）CSN – 從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制　　其中CSN是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號(hào)為預(yù)先規(guī)定的使能信號(hào)時(shí)（高電位或低電位），對(duì)此芯片的操作才有效。接下來就負(fù)責(zé)通訊的3根線了。這就是SCK時(shí)鐘線存在的原因，由SCK提供時(shí)鐘脈沖，MOSI，MISO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同樣原理。下兩副圖為SPI的讀寫操作。下面為中斷設(shè)置，詳細(xì)程序說明見附錄程序。 //中斷開啟 ET0=1。 //外部中斷為低電平觸發(fā) EX0=1。 //外部中斷0為高優(yōu)先級(jí) 音樂程序要產(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(shí)間，利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)半周期的時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)到后就將輸出脈沖的I/O反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期的時(shí)間再對(duì)I/O反相，就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系公式如下： N=Fi/2/Fr （N：計(jì)數(shù)值，F(xiàn)i：內(nèi)部計(jì)時(shí)一次為1uS，故其頻率為1MHz，F(xiàn)r：要產(chǎn)生的頻率 ）其計(jì)數(shù)值的求法如下：T=65536N=65536Fi/2/FrC調(diào)個(gè)音符頻率與計(jì)數(shù)值T的對(duì)照表如下表所示：表43 C調(diào)個(gè)音符頻率與計(jì)數(shù)值T的對(duì)照表每個(gè)音符使用1個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的節(jié)拍，下表為節(jié)拍碼的對(duì)照。假設(shè)1/4節(jié)拍為1DELAY，則1拍應(yīng)為4DELAY，以此類推。表44 節(jié)拍碼對(duì)照表 1/4節(jié)拍1/8節(jié)拍曲調(diào)值DELAY曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125毫秒調(diào)4/462毫秒調(diào)3/4187毫秒調(diào)3/494毫秒調(diào)2/4250毫秒調(diào)2/4125毫秒表45各調(diào)節(jié)拍的時(shí)間設(shè)定表下面再說明如何建立音樂代碼庫： （1）先建立頻率半周期數(shù)據(jù)表，即單片機(jī)定時(shí)器的取值表，如下：定時(shí)器高八位的取值表 code unsigned char FREQH[]={0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8, //低音12345670xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC, //1,2,3,4,5,6,70xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE, //高音 2345670xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF, //超高音 1234567} 。 （2）再建立音樂數(shù)據(jù)表 以世上只有媽媽好為例來說明，如下： code unsigned char sszymmh[] = {6, 2, 3, 5, 2, 1, 3, 2, 2, 5, 2, 2, 1, 3, 2, 6, 2, 1, 5, 2, 1, //一個(gè)音符有三個(gè)數(shù)字。 //6, 2, 3代表：６, 中音, ３個(gè)半拍。0, 0, 0}。如下所示：k = sszymmh[i] + 7 * sszymmh[i + 1] + 6 timer0h = FREQH[k]。 //從數(shù)據(jù)表中讀出頻率數(shù)值 time = sszymmh[i + 2]。 song()。 //發(fā)出一個(gè)音符該song()就是把頻率數(shù)值表賦值給計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)一到就中斷即可。YN開始設(shè)置定時(shí)器T1和延遲時(shí)間time音樂表為0啟動(dòng)定時(shí)器T1結(jié)束定時(shí)器T1中斷關(guān)閉設(shè)置定時(shí)器，開定時(shí)器中斷 延時(shí)time個(gè)半拍關(guān)閉定時(shí)器T1定時(shí)器中斷程序圖411 音樂程序流程圖 在本設(shè)計(jì)中，發(fā)射模塊電路開始工作時(shí)，不斷地掃描P2口判斷是否有鍵按下，圖42為鍵盤程序流程圖。6　系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試工作可分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分，調(diào)試方法如下：首先，硬件調(diào)試主要是先制作硬件電路板，然后用萬用表等工具對(duì)電路檢查，最后應(yīng)用程序進(jìn)行功能調(diào)試。然后，用仿真軟件進(jìn)行軟件調(diào)試，比如單片機(jī)C51編輯軟件KEIL，該軟件提供一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境uVision，它包括C編輯器、宏編輯器、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。但應(yīng)用此方法，仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管腳連接方式。檢查線路故障和其他硬件故障，以防出現(xiàn)電路短路、斷路，并測(cè)試各個(gè)點(diǎn)的各項(xiàng)測(cè)試是否滿足課題的要求。作為驅(qū)動(dòng)晶體管的三級(jí)管8550是否在焊接過程中由于焊接方式的不當(dāng)而被燒壞。 軟件調(diào)試主要檢查軟件的語法錯(cuò)誤、無線通信的正確性、顯示是否正常和歌曲正確播放，如表61所示。表61 調(diào)試各按鍵功能表及調(diào)試結(jié)果按鍵選擇傳輸距離結(jié)果開始10米顯示正常結(jié)束顯示正常上翻歌曲正確播放下翻歌曲正確播放7　總結(jié)與展望實(shí)現(xiàn)無線音樂播放的方法有很多，這個(gè)設(shè)計(jì)只是其中的一種。所以這個(gè)無線音樂播放系統(tǒng)還可以更加的人性化，更加的智能化，可以增加其他的模塊用于生活需要，比如時(shí)鐘模塊、音樂無線下載、接收與發(fā)射自由轉(zhuǎn)換等等。2）通用性好，能夠較為容易插入不同的音樂代碼。4）良好經(jīng)濟(jì)性。本系統(tǒng)僅完成了基本的功能，希望在能在未來的時(shí)間里，進(jìn)一步深入地改善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)在多個(gè)模塊間可以方便快捷的傳輸音樂內(nèi)容代碼。通過本次設(shè)計(jì)，對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部模塊更加熟悉，使用上也更加的清晰，對(duì)于今后用單片機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)品提供了極大的幫助，并且培養(yǎng)了良好的編程習(xí)慣，對(duì)子程序命名的規(guī)范，和對(duì)寄存器的使用上，有了一定的良好意識(shí)，也鍛煉了我的自學(xué)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。在整個(gè)過程中，不僅是一次所學(xué)知識(shí)的整理，更是一次動(dòng)手能力的提升。從開始的一無措，到現(xiàn)在完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和撰寫論文的過程中，謝老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了謝老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。參考文獻(xiàn)[1]魏克新，馬中原，冷建偉．基于無線數(shù)傳的海上采油平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)[J]．電氣傳動(dòng)，2009，10（39)：67～71．[3] 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}}/***************************************************************************/函數(shù): SPI_RW()。 for(bit_ctr=0。bit_ctr++) { MOSI = (byte amp。 byte = (byte 1