【正文】 2*8鍵盤、 4*4 鍵盤、 4*8 鍵盤、 8*8 鍵盤等，以 2*8 鍵盤為例，它工有 2*8=16 個(gè)按鍵；若以 2 為行， 8 為列，每個(gè)行、列交叉處跨接以一個(gè)按鍵，則剛好 16 個(gè)按鍵。 可采用“掃描”的辦法查看鍵盤中有無按鍵按下以及是哪一個(gè)鍵。先對(duì)各行線都送以低電平（稱為“全掃描”），若讀回各列線的電平全為 1，便說明未曾按過按鍵；若某列出現(xiàn)底電平，則說明跨接到該列的按鍵已按下，因此使行線上的底電平印入到列線。要辨別是該列的哪一個(gè)按鍵被按，需要進(jìn)一步通過“逐行掃描”（逐行送底電平）、查看各列電平來鑒別。 應(yīng)用鍵盤的單片機(jī)系統(tǒng)為了能及 時(shí)的響應(yīng)鍵盤的的操作，需要經(jīng)常對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。究竟在何時(shí)掃描?？梢杂胁煌陌才?；有的按時(shí)間定時(shí)（用定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器定時(shí)）進(jìn)行；也有的在鍵盤按下的同時(shí)將申請(qǐng)外部中斷，而只在 CPU響應(yīng)并進(jìn)入這一外部中斷服務(wù)程序后才進(jìn)行的。 （ 2）鍵盤應(yīng)用示例 鍵盤的應(yīng)用想多多樣。除安排在何時(shí)掃描偶不同外，如何解決按合“一鍵多功能（較普遍的是一鍵擔(dān)兩種功能）、以至如何編鍵號(hào)、如何防止“兩鍵同按”或“數(shù)鍵同按”、 ?? ,考慮的問題較多，采用的方法也不一。如下圖所舉只是 5*5 的鍵盤應(yīng)用的一個(gè)示例，根據(jù)要求恰當(dāng)?shù)剡x定營建電路并編制相應(yīng)的程 序。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 主要元器件功能介紹 17 圖 112 鍵盤工作原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 主要元器件功能介紹 18 圖 113 用 6個(gè) I/O口實(shí)現(xiàn) 5*5鍵盤矩陣的原理圖 圖 113所示為用 6 個(gè) I/O 口來實(shí)現(xiàn) 25 個(gè)按鍵的示意圖。具體的物理實(shí)現(xiàn)電路如圖 2所示。 由圖 112 可見，硬件部分分為兩塊：一塊是普通鍵盤矩陣，另外一塊是中斷和接口電路，主要由相應(yīng)數(shù)目的二極管和電阻組成。具體對(duì) 6個(gè) I/O口的情況，實(shí)現(xiàn) 55 的按鍵矩陣的中斷和接口電路共需要 10 只二極管、 12 只電阻和 1 只三極管。 10 只二極管按其在電路中所起的作用可分為兩組：第一組包括 D D D D9和 D10，用于保證按鍵信息的單一流向；第二組包括 D D D D4 和 D5，它們?cè)陔娐飞蠈?duì) NPN三極管的基極構(gòu)成 或 的邏輯關(guān)系，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化。除了 PORT6（其要求具有中斷功能）以外，其余的 I/O 口均被置成高電平，這樣當(dāng)有鍵按下時(shí)，三極管的基極由低變高，三極管導(dǎo)通；集電極由高電平跳變成低電平，向單片機(jī)發(fā)出中斷信號(hào)，從而啟動(dòng)鍵盤掃描程序。 電源的結(jié)構(gòu)及功能 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 主要元器件功能介紹 19 圖 114 電源結(jié)構(gòu)圖 電源電路是由三個(gè)部分所組成 ,首先是由變壓器將 220V 的交流電通過變壓轉(zhuǎn)變成 5V 的交流電 .可符合單片機(jī)使用電壓 .然后是整流器將交流電變成直流電 .最后是通過穩(wěn)壓器將電壓進(jìn)一步的穩(wěn)定 .輸出給單片機(jī) . 電源電路用于為整個(gè)系統(tǒng)提供安全可靠的電源。確保系統(tǒng)穩(wěn)定的工作。 其他器件介紹 (1)揚(yáng)聲器、話筒等揚(yáng)聲器俗稱為喇叭，應(yīng)該是大家熟悉不過的器件了，它是收音機(jī)、錄音機(jī)、音響設(shè)備中的重要元件。常見的揚(yáng)聲器有動(dòng)圈式、舌簧式、壓電式等好幾種，但最常用的是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器（又稱電動(dòng)式）。而動(dòng)圈式揚(yáng)聲器又分為內(nèi)磁式和外磁式，因?yàn)橥獯攀奖阋?，通常外磁式用得多。?dāng)音頻電流通過音圈時(shí)，音圈產(chǎn)生隨音頻電流而變化的磁場，在永久磁鐵的磁場中時(shí)而吸 引時(shí)而排斥，帶動(dòng)紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音。 揚(yáng)聲器在電路圖中的符號(hào)很形象。音響用的揚(yáng)聲器大多要求大功率、高保真。為完美再現(xiàn)聲響，揚(yáng)聲器又被分為專用的低音、中音、高音，以各司其職。低音揚(yáng)聲器的紙盆不再由單一的材料構(gòu)成，出現(xiàn)了布邊、尼龍邊和橡皮邊等揚(yáng)聲器，使紙盆更有彈性，低音更加豐富。號(hào)筒式揚(yáng)聲器、球頂高音揚(yáng)聲器使高音更加清晰。另外還有一種全頻揚(yáng)聲器，它將高、低音揚(yáng)聲器做在了一起。 揚(yáng)聲器上一般都標(biāo)有標(biāo)稱功率和標(biāo)稱阻抗值，例如 0． 25W8Ω。一般認(rèn)為揚(yáng)聲器的口徑大，標(biāo)稱功率也大。 在使用時(shí)，輸入功率最好 不要超過標(biāo)稱功率太多，以防損壞。萬用表 R1 電阻檔測試揚(yáng)聲器，若有咯咯聲發(fā)出說明基本上能用。測出的電阻值是直流電阻值，比標(biāo)稱阻抗值要小，是正?，F(xiàn)象。 還有一種壓電陶瓷片，也是一種發(fā)聲元件，它利用壓電效應(yīng)工作，既可以作發(fā)聲元件又可以作接收聲音的元件。而且它很便宜，生日卡上的發(fā)聲元件就是它。壓電陶瓷片是在園形銅底板上涂覆了一層厚約 1mm 的壓電陶瓷，再在陶瓷表面沉積一層涂畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 主要元器件功能介紹 20 銀層，涂銀層和銅底板就是它的兩個(gè)電極。壓電陶瓷有一個(gè)奇妙的特性－壓電效應(yīng)：如將它彎曲，它的表面就會(huì)出現(xiàn)異種電荷， 如反向彎曲，電荷的極性也 會(huì)相反。奇妙的是如果在壓電陶瓷片的兩個(gè)電極上施加一定的電壓，它就會(huì)發(fā)生彎曲，當(dāng)電壓方向改變時(shí)，彎曲的方向也隨之改變。 利用壓電效應(yīng)，有了一種聲－電，電聲轉(zhuǎn)換的兩用器件，可以當(dāng)話筒用：對(duì)壓電陶瓷片講話，使它受到聲波的振動(dòng)而發(fā)生前后彎曲，當(dāng)然人的眼睛分辨不出這種彎曲，在壓電陶瓷片的兩電極就會(huì)有音頻電壓輸出。相反地，把一定的音頻電壓加在壓電陶瓷片的兩極，由于音頻電壓的極性和大小不斷變化，壓電陶瓷片就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)空氣形成聲音， 這時(shí)候，它又成了喇叭。 (2)語音集成電路 電子制作中經(jīng)常用 到音樂集成電路和語言集成電路，一般稱為語言片和音樂片。它們一般都是軟包封，即芯片直接用黑 膠封裝在一小塊電路板上。語音 IC 一般還需要少量外圍元件才能工作，它們可直接焊到這塊電路板上。 別看語音 IC 應(yīng)用電路很簡單，但是它確確實(shí)實(shí)是一片含有成千上萬個(gè)晶體管芯的集成電路。其內(nèi)部含有振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生器、 ROM、地址計(jì)算器和控制輸出電路等。 音樂片內(nèi)可存儲(chǔ)一首或多首世界名曲，價(jià)格很便宜，幾角錢一片。音樂門鈴都是用這種音樂片裝的，其實(shí)成本很低。 不同的語言片內(nèi)存儲(chǔ)了各種動(dòng)物的叫聲，簡短語言等，價(jià)格要比音樂片貴些。但因?yàn)橛腥?，其?yīng)用越來越多。 會(huì)說話的計(jì)算器、倒車告警器、報(bào)時(shí)鐘表等。語音電路盡管品種不少，但不能根據(jù)用戶隨時(shí)的要求發(fā)出聲音， 因?yàn)樯唐坊恼Z音產(chǎn)品采用掩膜工藝，發(fā)聲的語音是做死的，使成本得到了控制。 一般語音集成電路的生產(chǎn)廠家都可以特別定制語音的內(nèi)容，但因?yàn)橐谀?，要求?shù)量千片以上。近年來出現(xiàn)的 OTP 語音電路解決了這一問題。 OTP 就是一次性可編程的意思，就是廠家生產(chǎn)出來的芯片，里面是空的，內(nèi)容由用戶寫入（需開發(fā)設(shè)備），一旦固化好，再也不能擦除，信息也就不會(huì)丟失。它的出現(xiàn)為開發(fā)人員試制樣機(jī)提供了方便，特別適 合于小批量生產(chǎn)。業(yè)余制作采用可錄放的語言電路是十分方便的，UM550 ISD1400、 ISD2500 等，外圍元件極少。 bitbaby 第一次知道可錄放語音集成電路，是在九幾年的無線電雜志上，記得那時(shí)是 UM5101 和 T6668，都是用 41256等 DRAM 的。那時(shí)多想有那么一套，不用磁帶就可以錄音的怪物，還能在放音時(shí)隨意變調(diào)呢。早期的數(shù)碼留言機(jī)也用它們，由于使用 DRAM，如果沒有后備電池，一旦斷電后，所有的信息都會(huì)丟失。 現(xiàn)在采用 EEPROM 的語音電路大大方便了電子愛好者，它隨錄隨放，不怕掉電，使用方便，外圍元 件少。只是價(jià)格較貴些，每秒鐘成本約 1 元人民幣。這類語音錄放集成電路首推（美國） ISD 公司的 ISD 系列。國內(nèi)、都有廠家生產(chǎn)兼容的芯片及軟包封的芯片、模塊 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 語音錄放系統(tǒng)硬件介紹 21 2. 語音錄放系統(tǒng)硬件介紹 此系統(tǒng)為智能自動(dòng)化的語音錄放系統(tǒng) ,具有語音信息存儲(chǔ)時(shí)間長的特點(diǎn)。且有鍵盤控制段放音功能 ,錄音最長時(shí)間可以達(dá)到 120S,且可分為 16 段錄 ,放音。且有上一段 ,下一段 .及返回等功能。在段錄 ,放音時(shí) 可以進(jìn)行模式調(diào)節(jié)。 語音錄放系統(tǒng)介紹 此系統(tǒng)有 :控制模塊 ,語音模塊 ,輸入模塊 ,電源電路模塊 ,復(fù)位電路模塊等。幾大模塊所組成。各模塊之間有相應(yīng)的連線 ,進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，和控制線的控制指令的傳送。 圖 21 語音錄放系統(tǒng)硬件模塊圖 語音模塊是有兩片 APR9600 所組成 ,兩片芯片相連接 .共同實(shí)現(xiàn)錄放音的作用?？刂颇K的主體是 8051 芯片 ,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到控制的作用。通過 74LS373,74LS138 及8255A 等芯片對(duì) 8051 的引腳進(jìn)行擴(kuò)展 .復(fù)位電路 可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位及手動(dòng)復(fù)位功能。以確保復(fù)位功能的良好實(shí)現(xiàn) .電源電路是由變壓器 ,整流器 ,及穩(wěn)壓器三大器件所組成。 當(dāng)系統(tǒng)調(diào)整到錄音狀態(tài)時(shí) ,用手按下錄音鍵 .語音信號(hào)可以存儲(chǔ)到 ,APR9600 的FLASHROM 中該存儲(chǔ)器可以對(duì) ,語音信號(hào) ,進(jìn)行保存。當(dāng)?shù)谝黄Z音芯片錄滿后。會(huì)有一個(gè)溢出信號(hào)通過 74LS138譯碼器傳送給 令。通過 74LS138 譯碼器傳送給地二片語音芯片。以實(shí)現(xiàn)第二片語音芯片的錄音功能 .錄音功能完畢。 當(dāng)想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方音時(shí) ,只需用手按下所希望 .方音的按鍵 ,及可實(shí) 現(xiàn)該段的放音。再此簡述其過程為 :首先是鍵盤的掃描過程。當(dāng)鍵盤 ,檢測到有某一具體的按鍵按下時(shí) ,將其電瓶信號(hào)通過 8255A 傳送給 8051 芯片。 8051 芯片對(duì)信息進(jìn)行判斷 .并做出指令 ,傳送給 APR9600 語音芯片 .語音芯片 ,根據(jù)指令對(duì)自身內(nèi)部的地址進(jìn)行尋址。決定是對(duì)那一段地址的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)放音。 鍵盤 電路 8255A 8051 APR9600 兩片 錄放 電路 部分 復(fù)位電路 電源電路 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 語音錄放系統(tǒng)硬件介紹 22 其中錄音及方音電路都有。功率放大器件 .和增益調(diào)節(jié)器件 ,以實(shí)現(xiàn)聲音的完美。 語音芯片的右上方有 ,四個(gè)模式控制開關(guān) ,其中第一個(gè)為 P/R 選擇按鍵 .即 :是錄音 ,放音選擇按鍵。下面三個(gè)為模式控制按鍵 .在語音模塊以有具體的介紹 ,不在 贅述 .該系統(tǒng)的錄音 ,放音全都有相應(yīng)的 ,發(fā)光二極管作為指示燈。例如 :當(dāng)?shù)谝黄Z音芯片錄音時(shí) ,有第一片的錄音指示燈亮。放音有相應(yīng)的放音指示燈亮。此系統(tǒng)且有按鍵發(fā)音提示。當(dāng)有按鍵按下時(shí) ,會(huì)發(fā)出 ”嘀 ”的一聲以提示有鍵按下。放音電路由 LM386 功率放大器實(shí)現(xiàn)放音功率的放大。 （ 1）語音模塊 此系統(tǒng)采用臺(tái)灣公司的 APR9600 作為主要語音芯片。且是采用兩片并聯(lián)的方式進(jìn)行語音錄放 ,每片都有益處標(biāo)志引腳 ,當(dāng)其中的一片錄完 (所占內(nèi)存以滿 )可向 CPU發(fā)出中斷指令 ,且 CPU 自動(dòng)切換到第二片芯片錄放 .兩片語音芯片都有語音錄入引腳和發(fā)音引腳。但從系統(tǒng)實(shí)際考慮 ,兩片芯片只有一個(gè)話筒和一個(gè)揚(yáng)聲器。該語音芯片含有增益調(diào)節(jié)引腳 ,該引腳外接滑動(dòng)變阻器 ,以達(dá)到增益調(diào)節(jié)的目的。 兩片 APR9600 最多可段錄放 16 段 ,每一片可最多錄放 8 段。每段的控制引腳分別通過譯碼器 74LS138 與中央芯片 8051 相連 ,由 8051 控制。主芯片 8051 的引腳還通過 8255A 進(jìn)行擴(kuò)展 ,可連接鍵盤。 （ 2）控制模塊 引腳功能： MCS51 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請(qǐng)參照 單片機(jī)引腳圖： l ~ P0 口 8 位雙向口線（在引腳的 39~32 號(hào)端子）。 l P1 .0~ P1 口 8 位雙向口線（在引腳的 1~8 號(hào)端子）。 l ~ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 21~28 號(hào)端子）。 l ~ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 10~17 號(hào)端子）。 這 4 個(gè) I/O 口具有不完全相同的功能 . （ 3）引腳線的擴(kuò)展模塊 單片機(jī)的引腳數(shù)量是有限的 ,要小用有限的引腳實(shí)現(xiàn) .較復(fù)雜的連接是很難實(shí)現(xiàn)的 .所以就要涉及到引腳的擴(kuò)展的問題 .此系統(tǒng)所采用的是 .利用 8255A和 74LS373 擴(kuò)展單片機(jī) 8051 的引腳 .以實(shí)現(xiàn)引腳的擴(kuò)充 . （ 4）輸入電路模塊 輸入電路是作為人機(jī)通話的橋梁 ,是操作者要把希望要輸入的信息 ,傳遞給語音系統(tǒng)的紐帶 .本系統(tǒng)所采用的輸入電路是行列式鍵盤 .此鍵盤一共設(shè)有 20 個(gè)按鍵 .以操作系統(tǒng)的錄音 ,放音 .以及放音的選擇 . （ 5） 復(fù)位電路模塊 此系統(tǒng)所采用的是簡單的復(fù)位電路， 該復(fù)位電路可以起到兩種形式的復(fù)位：第一種是：手動(dòng)復(fù)位，即：用手按下復(fù)位按鍵，起到復(fù)位的作用。單片機(jī)的復(fù)位引腳為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 語音錄放系統(tǒng)硬件介紹 23 高電平有效，即有一個(gè)高電平的開啟電流，輸入給單片機(jī)，單片機(jī)響應(yīng)該信號(hào)。實(shí)現(xiàn)復(fù)位。第二種是：上電復(fù)