基于51單片機(jī)的無(wú)線音樂(lè)門(mén)鈴設(shè)計(jì)
基于51單片機(jī)的無(wú)線音樂(lè)門(mén)鈴設(shè)計(jì),基于,51,單片機(jī),無(wú)線,音樂(lè),門(mén)鈴,設(shè)計(jì)
基于51單片機(jī)的無(wú)線遙控音樂(lè)門(mén)鈴設(shè)計(jì)
摘要
隨著微電子技術(shù)、無(wú)線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，人們對(duì)居住環(huán)境的安全、方便提出了越來(lái)越高的要求，尤其是在智能化住宅中，人們迫切需要一種不僅安全可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)于一體的智能門(mén)鈴產(chǎn)品，因此無(wú)線遙控音樂(lè)門(mén)鈴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為本課題研究的目標(biāo)。
本文介紹了一種新型無(wú)線遙控音樂(lè)門(mén)鈴,它采用具有編碼功能的超再生無(wú)線模塊，結(jié)合單片機(jī)利用中斷產(chǎn)生的方波,成為一種聲音動(dòng)聽(tīng)、門(mén)鈴按鈕與聲源之間免去連線、安裝方便的新型遙控高音質(zhì)門(mén)鈴.這種門(mén)鈴具有功耗低,電路簡(jiǎn)單可靠,抗干擾能力強(qiáng),遙控距離遠(yuǎn),電路體積小等優(yōu)點(diǎn),其接收電路連同主控機(jī)喇叭等于一體，可以隨意放置在室內(nèi)有220V交流電源的地方,本設(shè)計(jì)還可以用電池供電，更加方便！還可變換門(mén)鈴各種音樂(lè)，使聲音悅耳動(dòng)聽(tīng)，滿足不同人的生活需要，具有廣闊的發(fā)展前景.
隨著微電子技術(shù)、無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，由開(kāi)始的按鈕門(mén)鈴到現(xiàn)在的可視對(duì)講門(mén)鈴、智能數(shù)碼門(mén)鈴，發(fā)展速度不斷飚升。針對(duì)目前世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)嚴(yán)峻形式和我國(guó)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行面臨新的不確定性因素，如何根據(jù)急劇變化的外部經(jīng)濟(jì)環(huán)境調(diào)整企業(yè)發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)方針，成為擺在我國(guó)無(wú)線音樂(lè)門(mén)鈴企業(yè)面前亟待解決的問(wèn)題。在全球金融危機(jī)形勢(shì)下，無(wú)線遙控門(mén)鈴企業(yè)的發(fā)展需要我們不斷研究、不斷創(chuàng)新，向著產(chǎn)品智能化、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。
本設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)作為主控制器，外部加上三極管驅(qū)動(dòng)放音設(shè)備，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放的硬件電路，無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線的鏈接，實(shí)際應(yīng)用中更易安裝，是家居首選，性能穩(wěn)定，遙控距離遠(yuǎn)，功耗低等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 無(wú)線遙控 音樂(lè)門(mén)鈴 單片機(jī)
Abstract
With the rapid?development of microelectronic technology,?wireless?technology and the network technology?and the?improvement of people's living standard,?put forward higher request?people to safety,?convenient?living environment,?especially in theintelligent residential,?people urgently need?a?not only?safe and reliable,?easy to useand other?advantages?of intelligent doorbell?the product,?so the?design of wireless remote control?music doorbell?system has become?the aim of the project.
This paper?introduces a new type of?wireless remote control?music doorbell,?it adoptssuper regeneration?wireless module?with encoding function,?combined with?SCMinterrupt generation?Fang Bo,?become?a?sound,?the doorbell?button and the?sound source?from the?new remote?connection,?convenient installation and?high quality?door bell.?This?bell?has the advantages of low power consumption,?simple and reliable circuit,?strong anti-interference ability,?long distance remote control,?has the advantages of?small volume,?the?circuit,?receiving circuit?and the?main controlmachine?horn?is equal to one,?can be placed on?a?220V AC power supply?in indoorplaces,?this design can also be?powered by batteries,?more convenient!?Can alsotransform?the doorbell?music,?make?a pleasant voice,?to meet different?needs of life,with broad prospects for development.
With the development of microelectronic?technology,?wireless technology,?by the button?doorbell?began?to?visualdoorbell,?nowthe?intelligent?digitaldoorbell,?soaringdevelopment?speed.?In view of the current?worldwide economic?severe form?andoperation of China's economy?is facing new?uncertainties,?according to the?rapidly changing external?economic environment,?adjust enterprise?development planning and?management policy,?has become?an urgent?in front of?wireless?music doorbellenterprises of China's?problems.?In?the situation of the global financial crisis,?we continue to?research,?innovation?requires the development of?wireless remote control doorbell?enterprise,?towardthe?product?intelligent,?digital,?information-based directiondevelopment.
This design uses STC89C51 microcontroller?as the main controller,?external?andtransistor drive?playback device,?so as to realize?the hardware circuit?of music playback,?wireless?module to realize?wireless?links,?more?easy to install?in the practical application,?is?the preferred?home furnishing,?stable performance,?long distance remote control,?low power.
Key Words: Wireless remote control?doorbell music?chip
目錄
摘要 - 1 -
Abstract - 2 -
第一章 緒論 - 1 -
1.1 課題選題背景 - 1 -
1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 - 1 -
1.3 研究無(wú)線遙控音樂(lè)門(mén)鈴的意義 - 2 -
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù) - 2 -
第三章 硬件電路設(shè)計(jì) - 3 -
3.1系統(tǒng)總體框圖 - 3 -
3.2 電源電路設(shè)計(jì) - 4 -
3.3 發(fā)射電路設(shè)計(jì) - 4 -
3.4 接收電路設(shè)計(jì) - 6 -
3.5 主控電路設(shè)計(jì) - 7 -
3.6 放音驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) - 11 -
第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) - 13 -
4.1單片機(jī)發(fā)聲概述 - 13 -
4.1.1?音調(diào) - 13 -
4.1.2?節(jié)拍 - 14 -
4.2 編程軟件Keil C51 - 15 -
4.3 畫(huà)圖軟件Protel99SE - 16 -
4.4 Protel使用常見(jiàn)問(wèn)題 - 17 -
4.5 系統(tǒng)總體程序流程圖 - 19 -
第五章 調(diào)試與實(shí)現(xiàn) - 20 -
5.1 焊接遇到的主要技術(shù)問(wèn)題 - 20 -
5.2 功能的調(diào)試方法 - 21 -
第六章 結(jié)束語(yǔ) - 21 -
6.1 意見(jiàn)及改進(jìn) - 21 -
6.2設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì) - 21 -
結(jié)論與展望 - 23 -
致謝 - 24 -
參考文獻(xiàn) - 25 -
附錄一：原理圖 - 26 -
附錄二：仿真圖 - 27 -
附錄三：源程序 - 28 -
第一章 緒論
1.1 課題選題背景
隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，控制智能化、儀器小型化、功耗微小化得到廣泛關(guān)注。在這些領(lǐng)域中，單片機(jī)起到了舉足輕重的作用，這就把單片機(jī)的應(yīng)用提升到重要的地位，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)就成為新的技術(shù)熱點(diǎn)。
全球經(jīng)濟(jì)國(guó)際化和社會(huì)信息化的浪潮洶涌澎湃。住宅功能也日益增強(qiáng)，智能住宅與智能小區(qū)應(yīng)運(yùn)而生。歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家從七十年代就開(kāi)始加強(qiáng)這方面的研究，并專門(mén)成立了現(xiàn)代住宅開(kāi)發(fā)公司，建造了一大批樣板智能住宅。我國(guó)對(duì)智能住宅的研究還剛剛起步，但其發(fā)展相當(dāng)迅速，一具有一定智能化水平的住宅在我國(guó)一些大城市（如上海、南京、廣州等）興建。九五年七月華東建筑設(shè)計(jì)研究院編制了上海市《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，九八年三月十日江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑智能化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》頒布實(shí)施；國(guó)標(biāo)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》九九年十二月一日在滬審查通過(guò)。這無(wú)疑為廣大電子設(shè)計(jì)人員及工程施工人員提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。住宅智能化作為科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代住宅的橋梁，不斷豐富住宅的藝術(shù)內(nèi)涵，不斷滿足人們信息共享及先進(jìn)的物業(yè)管理的必然要求，相信經(jīng)過(guò)致力智能建筑的設(shè)計(jì)者和建設(shè)者的共同努力，不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)在中國(guó)的大地上涌現(xiàn)出一大批智能化住宅。
個(gè)人認(rèn)為大力推進(jìn)智能小區(qū)的建設(shè)比較符合中國(guó)國(guó)情，一方面可以節(jié)省土地，另一面便于加強(qiáng)城市規(guī)劃和管理。作為一個(gè)應(yīng)用電子學(xué)習(xí)者，目前最迫切的任務(wù)是如何使智能小區(qū)設(shè)計(jì)的功能設(shè)定恰到好處、技術(shù)路線恰當(dāng)其分，使智能住宅產(chǎn)品得到市場(chǎng)的最大認(rèn)同。讓我們迎接我國(guó)的智能化住宅和智能小區(qū)建設(shè)春天的到來(lái)！
由于電子音樂(lè)門(mén)鈴具有鈴聲悅耳動(dòng)聽(tīng)，價(jià)格低廉、耗電少等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用越來(lái)越流行。有了電子音樂(lè)門(mén)鈴，在有客人在拜訪時(shí)，聽(tīng)到的將不再是單調(diào)的提示等候音，而是不同凡響的流行音樂(lè)旋律、特效音等個(gè)性化的電子聲樂(lè)。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況
目前在家庭住宅中使用的電子門(mén)鈴大多數(shù)是沒(méi)用音樂(lè)，只有簡(jiǎn)單的叮咚叮當(dāng)?shù)穆曇?，比較單調(diào)。其中絕大多數(shù)沒(méi)有按鈕提示以及其他功能，要不就是造價(jià)昂貴，諸多缺點(diǎn)。?
經(jīng)了解，現(xiàn)在市場(chǎng)上所有銷售的門(mén)鈴主要有以下幾種：?
1、敲擊式電子音樂(lè)門(mén)鈴，采用聲控觸發(fā)電路和音樂(lè)集成電路組成，通過(guò)一個(gè)可調(diào)電阻來(lái)控制喇叭的靈敏度，一個(gè)電容快速充電來(lái)維持后續(xù)工作；?
2、不用按鈕的音樂(lè)門(mén)鈴，采用紅外線發(fā)射接收電路和自激多諧振蕩電路構(gòu)成，蕩發(fā)出的紅外線被人遮擋住的一瞬間，揚(yáng)聲器就發(fā)出有沒(méi)動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)；?
3、帶們演示電路的音樂(lè)門(mén)鈴，采用低功耗交流繼電器TLP3502和高頻小功率管組成。只要按下門(mén)鈴按鈕就會(huì)同時(shí)打開(kāi)門(mén)燈，使主人可以通過(guò)門(mén)鏡來(lái)識(shí)別來(lái)客身份。門(mén)燈經(jīng)一段時(shí)間的延時(shí)后自動(dòng)熄滅；?
4、無(wú)限遙控門(mén)鈴，采用脈沖調(diào)制發(fā)射，及石英晶振穩(wěn)頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控。
1.3 研究無(wú)線遙控音樂(lè)門(mén)鈴的意義
所謂無(wú)線門(mén)鈴是針對(duì)傳統(tǒng)的有線門(mén)鈴而講的。傳統(tǒng)的門(mén)鈴都為有線門(mén)鈴，使用方便，極大地方便了大家的生活。如果在豪門(mén)大院或經(jīng)常聽(tīng)不到門(mén)鈴聲的房主，有時(shí)總會(huì)不能及時(shí)接待來(lái)客，很是尷尬。傳統(tǒng)的門(mén)鈴布置采用導(dǎo)線將門(mén)鈴的各個(gè)設(shè)備連接到一起，隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，這就出現(xiàn)了無(wú)線門(mén)鈴！簡(jiǎn)便、靈活的無(wú)線安裝設(shè)計(jì)，免去安裝時(shí)的麻煩及支出，不影響裝修美觀?？諘绲貛нb控距離長(zhǎng)達(dá)100米，超長(zhǎng)的能達(dá)3000米，能滿意各式住宅及高層樓宇需求。實(shí)際遙控距離視使用環(huán)境因素而變化。而且無(wú)線遙控音樂(lè)門(mén)鈴能發(fā)出各種不同的優(yōu)美音樂(lè)，用戶可以通過(guò)程序選擇喜歡的音樂(lè)。門(mén)鈴安裝時(shí)太靠近金屬物會(huì)縮短遙控距離。耗電極微，開(kāi)關(guān)內(nèi)置可更換12伏電池，不按動(dòng)時(shí)不耗電。正常使用壽命為一年（按20次/天）。接收器插電使用時(shí)，功率消耗為0.6W，等于一年只耗半度電。按鈕可裝可貼，即使家庭主婦，亦可容易完成安裝。門(mén)鈴裝入室內(nèi)，隨意插入任一電源或是安裝上電池盒即可。
在現(xiàn)代家庭中，利用無(wú)線電技術(shù)制成的無(wú)線門(mén)鈴和無(wú)線防盜報(bào)警器已廣為應(yīng)用，但目前市面上所售無(wú)線門(mén)鈴以簡(jiǎn)易型居多，即遙控器與接收器間的數(shù)據(jù)傳輸采用非編碼式，這種門(mén)鈴生產(chǎn)成本較低。隨著微電子技術(shù)、無(wú)線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，更廉價(jià)、功能更多、性能更好的無(wú)線遙控音樂(lè)門(mén)鈴不斷被研究并生產(chǎn)流入市場(chǎng)。
第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)
任務(wù)與要求
◆發(fā)射器采用電池供電，靜態(tài)電流??；
◆主機(jī)也可以采用電池供電，方便安裝；
◆采用無(wú)線電進(jìn)行遙控，具有一定的遙控距離；
◆在同一區(qū)域范圍內(nèi)能有多套系統(tǒng)同時(shí)工作而相互間不影響；
◆門(mén)鈴按鍵按下有音樂(lè)響起；
◆主機(jī)有復(fù)位按鍵，可以隨時(shí)關(guān)閉音樂(lè)；
◆門(mén)鈴的音樂(lè)為3首以上，可以通過(guò)程序更改。
第三章 硬件電路設(shè)計(jì)
3.1系統(tǒng)總體框圖
本設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)作為主控制器，外部加上三極管驅(qū)動(dòng)放音設(shè)備，超再生無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線的鏈接。系統(tǒng)總體框圖如下：
無(wú)線解碼模塊
電源模塊
晶振電路
單
片
機(jī)
放歌模塊
復(fù)位電路
圖1 系統(tǒng)總體框圖
遙控器采用PT2262編碼芯片對(duì)信號(hào)編碼，由超再生無(wú)線模塊發(fā)射信號(hào)。遙控器硬件結(jié)構(gòu)圖如下：
發(fā)射電路
編碼芯片
圖2 遙控器硬件結(jié)構(gòu)圖
3.2 電源電路設(shè)計(jì)
家用電壓為220V，而本設(shè)計(jì)采用的電壓是5V，如果不用電池的情況下，使用家用電的情況下，考慮采用典型的變壓器降壓，全波整流，電容濾波及集成電路穩(wěn)壓的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于單片機(jī)及后續(xù)的無(wú)線接收電路等都用5 V作為工作電源，所以在經(jīng)整流和濾波電路后再用三端集成穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，為后續(xù)電路提供穩(wěn)定可靠的5 V直流電源，三端穩(wěn)壓集成電路采用LM7805。具體電路圖如圖3。
圖3 電源供電電路圖
3.3 發(fā)射電路設(shè)計(jì)
由于無(wú)線信號(hào)容易受外界環(huán)境影響，因此從系統(tǒng)的可靠性考慮，發(fā)射的控制信號(hào)采用編碼的方式進(jìn)行傳送，而且在同一區(qū)域內(nèi)要同時(shí)使用多個(gè)系統(tǒng)而相互間又不影響，所以無(wú)線信號(hào)的編碼由SC2262集成電路完成，該電路具有8位地址信號(hào)和4位數(shù)據(jù)信號(hào)，不同的地址與數(shù)據(jù)的組合，可以編制上萬(wàn)種編碼，完全可以滿足同一區(qū)域內(nèi)互不影響地工作。發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開(kāi)路”三種狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接腳狀態(tài)決定，編碼從輸出端Dout輸出，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射出去。
????Dout輸出的編碼信號(hào)是調(diào)制在38kHz載波上的，OSC1、OSC2外接的電阻決定載頻頻率，一般電阻可在430k—820k之間選擇即可。
SC2262-IR是2262系列用于紅外遙控的專用芯片，它是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編碼電路，SC2262-IR最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，任意組合可提供531441地址碼，SC2262-IR最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于遙控發(fā)射電路。
編碼芯片SC2262-IR發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，SC2262-IR得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)。SC2262-IR的管腳圖如圖1所示，管腳說(shuō)明如表1所示，性能參數(shù)如表2所示。
SC2262-IR特點(diǎn)：CMOS工藝制造，低功耗，外部元器件少，RC振蕩電阻，工作電壓范圍寬：2.6～15v ，數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位，地址碼最多可達(dá)531441種。應(yīng)用范圍：車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具、其他電器遙控。圖4為2262引腳圖，表1為引腳介紹。
圖4 管腳圖
表1 管腳說(shuō)明
名稱
管腳
說(shuō) 明
A0-A11
1-8、10-13
地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“0”，“1”，“f”(懸空)。
D0-D5
7-8、10-13
數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉。
Vcc
18
電源正端（＋）
Vss
9
電源負(fù)端（－）
TE
14
編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效。
OSC1
16
振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率。
OSC2
15
振蕩電阻振蕩器輸出端；
Dout
17
編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）
SC2262的電源端與發(fā)射模塊的電源端受制于熱釋電模塊，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)開(kāi)啟SC2262芯片與發(fā)射模塊的電源，一但SC2262芯片工作則會(huì)把已經(jīng)固定的編碼信號(hào)通過(guò)發(fā)射電路發(fā)送出去。其原理圖如圖5所示。
圖5 編碼與發(fā)射電路圖
3.4 接收電路設(shè)計(jì)
接收電路的無(wú)線接收與解調(diào)部分采用的是現(xiàn)成的高頻接收模塊，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，而且可靠性較好,接收模塊采用的是超再生接收，具體的解調(diào)過(guò)程為：當(dāng)發(fā)射器發(fā)送1時(shí)，相應(yīng)的發(fā)射高頻電路工作，接收部分就會(huì)相應(yīng)地收到一個(gè)315 M的高頻信號(hào)，使模塊輸出為1，當(dāng)發(fā)射部分發(fā)送的是0時(shí)，發(fā)射高頻部分停止工作，接收部分就輸出為0，這樣就實(shí)現(xiàn)了無(wú)線信號(hào)的傳輸。
經(jīng)高頻接收且解調(diào)出來(lái)的信號(hào)是編碼集成電路SC2262編碼后的串行信號(hào)，必須經(jīng)相應(yīng)的解碼電路解碼才能還原出控制信號(hào)數(shù)據(jù)。SC2272就擔(dān)任了這個(gè)解碼任務(wù)。SC2262和SC2272是一對(duì)專用的編、解碼集成電路，當(dāng)接收部分SC2272的8位地址數(shù)據(jù)與發(fā)射部分的8位地址數(shù)據(jù)相同時(shí)，就會(huì)在SC2272的17腳輸出一個(gè)高電平，表示解碼成功，同時(shí)在4位數(shù)據(jù)位上輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，后續(xù)的輸出控制電路就根據(jù)解碼輸出的數(shù)據(jù)位。
SC2272的暫存功能是指當(dāng)發(fā)射信號(hào)消失時(shí)，SC2272的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸出位即變?yōu)榈碗娖?。而鎖存功能是指，當(dāng)發(fā)射信號(hào)消失時(shí)，SC2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來(lái)的狀態(tài)，直到下次接收到新的信號(hào)輸入。為了能正確解調(diào)出調(diào)制的編碼信號(hào)，接收端需加一級(jí)前置放大級(jí)，保證輸入SC2272的信號(hào)幅度足夠大。SC2272各輸出端通過(guò)各種接口即可控制相應(yīng)的負(fù)載。電路圖如圖6所示。
圖6 數(shù)據(jù)解碼與接收電路
3.5 主控電路設(shè)計(jì)
STC89C51為主要的中央處理系統(tǒng)，單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算機(jī)，這些元件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在控制領(lǐng)域中,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底成本、小體積、運(yùn)行的可靠性和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。
（一）STC89C51主要功能、性能參數(shù)如下：
（1）內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)51內(nèi)核，機(jī)器周期：增強(qiáng)型為6時(shí)鐘，普通型為12時(shí)鐘;
（2）工作頻率范圍：0~40MHZ，相當(dāng)于普通8051的0~80MHZ;
（3）STC89C51RC對(duì)應(yīng)Flash空間：4KB;
（4）內(nèi)部存儲(chǔ)器（RAM)：256B;
（5）定時(shí)器\計(jì)數(shù)器：3個(gè)16位；
（6）通用異步通信口（UART）1個(gè)；
（7）中斷源:8個(gè)；
（8）有ISP(在系統(tǒng)可編程）\IAP(在應(yīng)用可編程),無(wú)需專用編程器\仿真器；
（9）通用I\O口：32\36個(gè)；
（10）工作電壓：3.8~5.5V；
（11）外形封裝：40腳PDIP、44腳PLCC和PQFP等。
（二）STC89C51單片機(jī)的引腳說(shuō)明：
VCC：供電電壓。
GND：接地。
P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。
P1口：P1口是一個(gè)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(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。
P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。
P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。
P3.0 RXD（串行輸入口）
P3.1 TXD（串行輸出口）
P3.2 /INT0（外部中斷0）
P3.3 /INT1（外部中斷1）
P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）
P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）
P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）
P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）
P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。
I/O口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫(xiě)回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作。這是由硬件自動(dòng)完成的，不需要我們操心，1然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯(cuò)，為什么看上面的圖，如果不對(duì)端口置1端口鎖存器原來(lái)的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q^為1加到場(chǎng)效應(yīng)管柵極的信號(hào)為1，該場(chǎng)效應(yīng)管就導(dǎo)通對(duì)地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào)為1，也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的1信號(hào)讀入后不一定是1。若先執(zhí)行置1操作，則可以使場(chǎng)效應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入，由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作，所以這類I/O口被稱為準(zhǔn)雙向口。STC89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。接下來(lái)讓我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問(wèn)題，從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別，除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能。
RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。
ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。
/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。
/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。
XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。
XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。
STC89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。在STC89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。電容的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5-30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2-12MHz間選擇，典型值為12MHz和11.0592MHz。
當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作，按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST端經(jīng)過(guò)電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。最小系統(tǒng)如圖7所示。
圖7 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路
最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。
STC89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖8所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。
時(shí)鐘電路
復(fù)位電路
STC89C51單片機(jī)
I/O口
圖8單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖
(1) 時(shí)鐘電路
STC89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖2-4所示。在STC89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡(jiǎn)稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5~30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2~12MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。
圖9 STC89C51內(nèi)部時(shí)鐘電路
(2) 復(fù)位電路
當(dāng)在STC89C51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作(若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài))。
復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。
最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。
除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST(9)端與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見(jiàn)圖2-5。時(shí)鐘頻率用11.0592MHZ時(shí)C取10uF,R取10kΩ。
圖10 STC89C51復(fù)位電路
（3） STC89C51中斷技術(shù)概述
中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請(qǐng)求源提出的服務(wù)請(qǐng)求，并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)中斷請(qǐng)求源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，如果中斷請(qǐng)求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請(qǐng)求。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請(qǐng)求后，再回到原來(lái)被中止的程序之處（斷點(diǎn)），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。
圖11為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過(guò)程。
圖11 中斷響應(yīng)和處理過(guò)程
如果單片機(jī)沒(méi)有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請(qǐng)求發(fā)生的定時(shí)查詢操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機(jī)在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)性。
3.6 放音驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
播放模塊是由三極管和電阻驅(qū)動(dòng)構(gòu)成，三級(jí)管將信號(hào)放大，然后傳輸?shù)嚼?，喇叭它幾乎不存在噪聲，音響效果較好。
圖12 聲音驅(qū)動(dòng)電路
三極管是電流放大器件，有三個(gè)極，分別叫做集電極C，基極B，發(fā)射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明一下三極管放大電路的基本原理。
（1）電流放大
下面的分析僅對(duì)于NPN型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)（β一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。
（2）偏置電路
三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才能產(chǎn)生（對(duì)于硅管，常取0.7V）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí)，基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮?.7V時(shí)，基極電流都是0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一 個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小 信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒(méi)有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的 信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效（因?yàn)闆](méi)有偏置時(shí)集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí)，集電極 電流就可以減??；當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。
（3）開(kāi)關(guān)作用
下面說(shuō)說(shuō)三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮?Rc的限制（Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓），集電極電流是不能無(wú)限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大 時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是：Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為 一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來(lái)當(dāng)作開(kāi)關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0時(shí)，三極管集電極電流為0（這叫做三極管截止），相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；當(dāng)基極電流很 大，以至于三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開(kāi)關(guān)管。
圖13 三極管引腳介紹
第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1單片機(jī)發(fā)聲概述
一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)不像其他專業(yè)樂(lè)器那樣能奏出多種音色的聲音，即不包含相應(yīng)幅度的諧振頻率。單片機(jī)演奏的音樂(lè)基本都是單音頻率。因此單片機(jī)演奏音樂(lè)比較簡(jiǎn)單，只需能清楚“音調(diào)”和“節(jié)拍”兩個(gè)概念即可。?音調(diào)表示一個(gè)音符唱多高的頻率。?節(jié)拍表示一個(gè)音符唱多長(zhǎng)的時(shí)間。?
知道了一個(gè)音符的頻率后，便可以讓單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)頻率的振蕩信號(hào)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的音符聲音。通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)中斷，在中斷服務(wù)程序中將單片機(jī)上完結(jié)單片機(jī)I/O口來(lái)回置高電平或者是低電平的，從而讓揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。通過(guò)節(jié)拍計(jì)算出每個(gè)音符所需要的時(shí)間，采用循環(huán)延時(shí)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制一個(gè)音符唱多長(zhǎng)的時(shí)間，從而構(gòu)成一首完整的音樂(lè)。
4.1.1?音調(diào)?
音調(diào)主要由聲音的頻率決定。對(duì)一定強(qiáng)度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對(duì)一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨響度增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨響度增加而上升。??
音調(diào)的高低還與發(fā)聲體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因?yàn)榘l(fā)聲體的結(jié)構(gòu)影響了聲音的頻率。大體上，2000?赫茲以下的低頻純音的音調(diào)隨響度的增加而下降，3000?赫茲以上高頻純音的音調(diào)隨響度的增加而上升。?
例如，在音樂(lè)中常常把中音C上方的A音定位標(biāo)準(zhǔn)高音，其頻率F=440HZ，其余音均與其進(jìn)行比較。F1和F2為兩個(gè)音符，如果這兩個(gè)音符的頻率相差一倍時(shí)，也即F2=2*F1時(shí)，則稱F2比F1高一個(gè)頻程。?
在音樂(lè)中音符1與音符2，音符2與音符3……等等之間正好相差一個(gè)倍頻程，在音樂(lè)學(xué)中稱它相差一個(gè)八度音。在一個(gè)八度內(nèi)，有12個(gè)半音。由于人耳的聽(tīng)覺(jué)效果，這12個(gè)音階的分度基本上是以對(duì)數(shù)的關(guān)系來(lái)劃分的。只要知道12個(gè)音符的音高，也就是其基本頻率，就可以根據(jù)音符之間的倍頻關(guān)系得到其他音符的基本音調(diào)頻率[3]。?
以標(biāo)準(zhǔn)高音A的頻率F=440HZ，其對(duì)應(yīng)的周期為：?T=1/F=1/440=2272us?
因此需要在單片機(jī)I/O端口輸出周期為T(mén)=2272us的方波脈沖，也就是t=T/2=2272/2=1136us?
也就是說(shuō)，單片機(jī)上定時(shí)器的中斷出發(fā)時(shí)間為1136us。如果單片機(jī)采用定時(shí)器為工作方式1，它以振蕩器的十二分頻信號(hào)為計(jì)數(shù)脈沖。設(shè)外接晶振的振蕩器頻率為f，則定時(shí)器的預(yù)置初始值有以下公式來(lái)確定：?
Temp?=?65536-(50000/CurrentFre)*10/(12000000/SYSTEM_OSC)?
TH?=?Temp?/256?
TL?=?Temp?%256
4.1.2?節(jié)拍?
在音樂(lè)中，時(shí)間被分成均等的基本單位，每個(gè)單位叫做一個(gè)“拍子”或?稱一拍。拍子的時(shí)值是以音符的時(shí)值來(lái)表示的，一拍的時(shí)值可以是四分音符（即以四分音符為一拍），也可以是二分音符（以二分音符為一拍）或八分音符（以八分音符為一拍）。?
拍子的時(shí)值是一個(gè)相對(duì)的時(shí)間概念，比如當(dāng)樂(lè)?曲的規(guī)定速度為每分鐘?60?拍時(shí)，每拍占用的時(shí)間是一秒，半拍是二分之一?秒；當(dāng)規(guī)定速度為每分鐘?120?拍時(shí)，每拍的時(shí)間是半秒，半拍就是四分之一?秒，依此類推。拍子的基本時(shí)值確定之后，各種時(shí)值的音符就與拍子聯(lián)系在一起。例如，當(dāng)以四分音符為一拍時(shí)，一個(gè)全音符相當(dāng)于四拍，一個(gè)二分音符相當(dāng)于兩拍，?八分音符相當(dāng)于半拍，十六分音符相當(dāng)于四分之一拍；如果以八分音符做為?一拍，則全音符相當(dāng)于八拍，二分音符是四拍，四分音符是兩拍，十六分音符是半拍。?
對(duì)于一拍的發(fā)音時(shí)間，如果樂(lè)曲沒(méi)有特殊說(shuō)明，一般來(lái)說(shuō)，一拍大約為400~450ms。
我們利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器TO，使其工作在計(jì)數(shù)器模式MODEl下．韌始化適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)值THO及TLO以計(jì)時(shí)這個(gè)半周期時(shí)間．每當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到后就將輸出脈沖的IO口反相．然后重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間。?
再對(duì)IO口反相．就可在單片機(jī)IO引腳上得到此頻率的脈沖。IO引腳脈沖接三極管作音頻功放，然后輔出到揚(yáng)聲器．從而發(fā)出美妙的樂(lè)音。?
通過(guò)音頻功放電路，把信號(hào)輸出到揚(yáng)聲器，播出美妙的音樂(lè)。只要一按下按鈕，就會(huì)有音樂(lè)播出，等一首歌播放完畢后，當(dāng)再次按下按鈕，就會(huì)播放下一首音樂(lè)，如此循環(huán)。本系統(tǒng)可以奏出五首不同旋律的歌曲。
4.2 編程軟件Keil C51
Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 Keil_c軟件界面如圖14：
圖14 Keil_c軟件界面
該軟件是一款集編程和仿真于一體的軟件，它支持匯編、C語(yǔ)言及二者的混合編程。
4.3 畫(huà)圖軟件Protel99SE
Protel99SE是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件。Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源--地層和16個(gè)機(jī)加工層。
Protel99SE軟件的特點(diǎn)：
(1) 可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表；
(2) 強(qiáng)大的全局編輯功能；
(3) 在原理圖中選擇一級(jí)器件，PCB中同樣的器件也將被選中；
(4) 同時(shí)運(yùn)行原理圖和PCB，在打開(kāi)的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)
(5) 既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到PCB），也可以進(jìn)行反向注釋（由PCB到原理圖），以保持電氣原理圖和PCB在設(shè)計(jì)上的一致性；
(6) 滿足國(guó)際化設(shè)計(jì)要求（包括國(guó)標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728國(guó)標(biāo)庫(kù)）； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒軸PICE 3f5）；
(7) 支持用CUPL語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì)PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件； * PCB可設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層；
(8) 強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查；
(9) 智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪；
(10) 提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版；
(11) 放置漢字功能；
(12) 可以輸入和輸出DXF、DWG格式文件，實(shí)現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據(jù)交換；
(13) 智能封裝導(dǎo)航（對(duì)于建立復(fù)雜的PGA、BGA封裝很有用）；
(14) 方便的打印預(yù)覽功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印結(jié)果；
(15) 獨(dú)特的3D顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果；
(16) 強(qiáng)大的CAM處理使您輕松實(shí)現(xiàn)輸出光繪文件、材料清單、鉆孔文件、貼片機(jī)文件、測(cè)試點(diǎn)報(bào)告等；
(17) 經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的傳輸線特性和仿真精確計(jì)算的算法，信號(hào)完整性分析直接從PCB啟動(dòng)；
(18) 反射和串?dāng)_仿真的波形顯示結(jié)果與便利的測(cè)量工具相結(jié)合；
Protel99SE的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖所示，包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。Protel99SE軟件界面如圖15。
圖15 Prtel99SE軟件界面
4.4 Protel使用常見(jiàn)問(wèn)題
1.原理圖常見(jiàn)錯(cuò)誤：
(1)ERC報(bào)告管腳沒(méi)有接入信號(hào)：
a.創(chuàng)建封裝時(shí)給管腳定義了I/O屬性；
b.創(chuàng)建元件或放置元件時(shí)修改了不一致的grid屬性，管腳與線沒(méi)有連上；
C.創(chuàng)建元件時(shí)pin方向反向，必須非pin name端連線。
(2)元件跑到圖紙界外：沒(méi)有在元件庫(kù)圖表紙中心創(chuàng)建元件。
(3)創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入pcb:生成netlist時(shí)沒(méi)有選擇為global。
(4)當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí)，千萬(wàn)不要使用annotate.
2.PCB中常見(jiàn)錯(cuò)誤：
(1)網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒(méi)有找到：
a.原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中沒(méi)有的封裝；
b.原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中名稱不一致的封裝；
c.原理圖中的元件使用了pcb庫(kù)中pin number不一致的封裝。如三極管：sch中pin number為e,b,c,而pcb中為1,2,3。
（2）打印時(shí)總是不能打印到一頁(yè)紙上：
a. 創(chuàng)建pcb庫(kù)時(shí)沒(méi)有在原點(diǎn)；
b. 多次移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)了元件，pcb板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符， 縮小pcb, 然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi)。
（3）DRC報(bào)告網(wǎng)絡(luò)被分成幾個(gè)部分：
?? 表示這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有連通，看報(bào)告文件，使用選擇CONNECTED COPPER查找。
?? 另外提醒朋友盡量使用WIN2000, 減少藍(lán)屏的機(jī)會(huì)；多幾次導(dǎo)出文件，做成新的DDB文件，減少文件尺寸。如果作較復(fù)雜得設(shè)計(jì)，盡量不要使用自動(dòng)布線。
N
判斷有無(wú)
電平變化
程序初始化
開(kāi)始
4.5 系統(tǒng)總體程序流程圖
Y
結(jié)束
播放音樂(lè)
曲目加一
第五章 調(diào)試與實(shí)現(xiàn)
這是本設(shè)計(jì)較為困難的一部分，需要經(jīng)過(guò)反反復(fù)復(fù)的調(diào)試，才能達(dá)到理想中的效果，以下將分文硬件與軟件兩部分介紹此次調(diào)試的過(guò)程，以及調(diào)試過(guò)程中遇到的困難和解決辦法。
程序主要取自一個(gè)音樂(lè)播放程序，但沒(méi)有功率放大部分，更沒(méi)有多音樂(lè)輪流播放部分，按鈕部分。?
在此基礎(chǔ)之上，首先是對(duì)其進(jìn)行一定的修改，在保留原來(lái)音樂(lè)播放程序的前提下，進(jìn)行主程序的設(shè)計(jì)，首先對(duì)所有端口進(jìn)行初始化操作，接著進(jìn)入不斷循環(huán)部分，直到按鍵按下，進(jìn)入防止抖動(dòng)程序，如果不是抖動(dòng)，則進(jìn)入音樂(lè)播放程序，直到音樂(lè)播放完畢，再次進(jìn)入等待按鍵按下部分，直到第二次按鍵按下，再次進(jìn)入防止抖動(dòng)程序，如果不是抖動(dòng)，則再次進(jìn)入音樂(lè)播放程序，直到音樂(lè)播放完畢，直到第三次按鍵按下，最后一次次進(jìn)入防止抖動(dòng)程序，如果不是抖動(dòng)，則最后一次次進(jìn)入音樂(lè)播放程序，直到音樂(lè)播放完畢，回到循環(huán)起點(diǎn)，等待第四次按鍵按下部分，如此類推。?
在keil軟件經(jīng)不斷改進(jìn)后，生成hex文件，再用開(kāi)發(fā)板燒入程序，并通過(guò)stc-isp燒錄軟件燒錄后，最終得以完成。?
再把燒錄好的STC89C51芯片擺放到已經(jīng)焊接好的電路板上，按下遙控按鈕，聽(tīng)到第一首音樂(lè)，在第一首音樂(lè)播放完畢后，再按下按鈕，聽(tīng)到第二首音樂(lè)，在第二首音樂(lè)播放完畢后，再次按下按鈕，聽(tīng)到第三首音樂(lè)，在第五首音樂(lè)播放完畢后，再按下按鈕，聽(tīng)到第一首音樂(lè)，如此類推。?
程序在開(kāi)始之初是用簡(jiǎn)單的中斷延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于編歌曲來(lái)講需要很大的工作量，在網(wǎng)上查找大量的資料之后，找到了一個(gè)做音樂(lè)播放器的程序，他也是基于中斷延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)播放功能，但是他對(duì)于歌曲編輯的靈活性，有很大的發(fā)展空間，所以我就采用了他的部分程序。?
其次是主程序的編輯，原來(lái)的音樂(lè)播放程序只是假單的等待按鈕按下后，直接播放一首完整的歌曲后緊接著另外一首完整的歌曲歌。但是這次的設(shè)計(jì)是要制作一個(gè)門(mén)鈴，而不是音樂(lè)播放，考慮到設(shè)計(jì)需要，我們要實(shí)現(xiàn)的功能是按下按鈕，播放一小段音樂(lè)，停止，等待下一個(gè)按鈕，再播放，不斷循環(huán)。?
所以，主要考慮到的是如何在播放完一首歌曲后，進(jìn)入在此等待狀態(tài)。對(duì)于該段程序中的主要保護(hù)手段，就是按鈕防治抖動(dòng)部分，因此在等待按鈕按下后，采用一小段的延遲程序，再次判定是否有按鈕的按下，在進(jìn)入播放程序。?
5.1 焊接遇到的主要技術(shù)問(wèn)題
1）元器件的裝插焊接應(yīng)遵循先小后大，先輕后重，先低后高，先里后外的原則，這樣有利于裝配順利進(jìn)行。
2）在瓷介電容、電解電容及三極管等元件立式安裝時(shí)，引線不能太長(zhǎng)，否則降低元器件的穩(wěn)定性；但也不能過(guò)短，以免焊接時(shí)因過(guò)熱損壞元器件。一般要求距離電路板面2mm，并且要注意電解電容的正負(fù)極性，不能插錯(cuò)。
3）集成電路的焊接，在焊接時(shí)，首先要弄清引線腳的排列順序，并與線路板上的焊盤(pán)引腳對(duì)準(zhǔn)，核對(duì)無(wú)誤后，先固定IC，然后再重復(fù)檢查，確認(rèn)后再焊接其余腳位。由于IC引線腳較密，焊接完后要檢查有無(wú)虛焊，連焊等現(xiàn)象，確保焊接質(zhì)量。
4）焊錫之前應(yīng)該先插上電烙鐵的插頭，給電烙鐵加熱。
5）焊接時(shí)，焊錫與電路板、電烙鐵與電路板的夾角最好成45度，這樣焊錫與電烙鐵夾角成90度。
6）焊接時(shí)，焊錫與電烙鐵接觸時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免焊錫過(guò)多或是造成漏錫；也不要過(guò)短，以免造成虛焊。
7）元件的腿盡量要直，而且不要伸出太長(zhǎng)，以1毫米為好，多余的可以剪掉。
8）焊完時(shí)，焊錫最好呈圓滑的圓錐狀，而且還要有金屬光澤
5.2 功能的調(diào)試方法
遙控器的調(diào)試是裝上 12v 電池，然后找一個(gè)小音箱，將音響插上電源同時(shí)聲音調(diào)到最大，讓遙控器與音箱離的進(jìn)一下，之后按下遙控器的按鍵。如果音箱會(huì)發(fā)出滋滋的干擾聲，證明有信號(hào)發(fā)出，就可以調(diào)試主控板了。
主控板裝上3節(jié) 5 號(hào)電池，首先檢測(cè)主控板有無(wú)焊接短路，然后通電，保持遙控器與主控板比較近的距離，按下遙控按鍵，看主機(jī)有無(wú)音樂(lè)發(fā)出，如果沒(méi)有那就給P2.5引腳高電平看下有無(wú)音樂(lè)發(fā)出，如果有證明是接收電路有問(wèn)題，如果沒(méi)有證明是放音驅(qū)動(dòng)有問(wèn)題。
最后都調(diào)試好，就開(kāi)始測(cè)試遙控距離，影響遙控具體的主要因素是天線，分別測(cè)試，要有足夠的耐心，最終得出接收天線大約20cm左右，發(fā)射天線35cm左右的長(zhǎng)度是遙控距離比較遠(yuǎn)的。
第六章 結(jié)束語(yǔ)
6.1 意見(jiàn)及改進(jìn)
該電路用超再生無(wú)線技術(shù)，接收由解調(diào)、放大、整形、聲響電路組成，性能穩(wěn)定，遙控距離遠(yuǎn)，功耗低等特點(diǎn)。但隨著微電子技術(shù)、無(wú)線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，無(wú)線音樂(lè)門(mén)鈴將滿足不了人們的生活需要，無(wú)線可視門(mén)鈴已逐漸走進(jìn)人們的生活。隨著生活節(jié)奏的加快，有訪客而主人不在家，則需要一種能夠紀(jì)錄來(lái)客的錄象門(mén)鈴，也可作為防盜設(shè)備。就該電路而言，可以加上紅外接收管，只要有人即可使門(mén)鈴音樂(lè)響起。超外差無(wú)線技術(shù)比超再生更加穩(wěn)定，可以將無(wú)線技術(shù)換一下。
6.2設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)
1、通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。
2、在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。
3、我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。 平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完畢業(yè)設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件印象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
4、經(jīng)過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我們也失落過(guò)，也曾一度熱情高漲。這一路走下來(lái)，點(diǎn)點(diǎn)滴滴我至今歷歷在目。
生活
收藏