電子信息畢業(yè)設(shè)計(jì)---電子琴設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤(pán)樂(lè)器，電子琴在現(xiàn)代音樂(lè)之中扮演著重要角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。本文的主要內(nèi)容是用AT89s51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主控制模塊，在

2、主控模塊上設(shè)有16個(gè)按鍵和揚(yáng)聲器。利用Proteus和keil進(jìn)行仿真調(diào)試使本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性?xún)r(jià)比較高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電子琴 單片機(jī) 音頻放大 Proteus</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Ele

3、ctronic organ is a modern electronic music technology and the product is a new type of keyboard instruments. It play an important role in modern music. SCM has powerful control function and flexible programming characte

4、ristics. It has converged with modern people’s live, because an irreplaceable par. The main content is AT89s51 control of the core components, design of a electronic organ. SCM as a host to the core with the keybord, sp

5、eaker and other core modules In the main control module h</p><p>　　Keywords electronic music instrument AT89s51 audio frequency enlarge Proteus</p><p><b>　　目 錄</b></p>&

6、lt;p><b>　　中文摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT1</p><p><b>　　目 錄2</b></p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><p>　　1.1 電子信息工程簡(jiǎn)介3</p><

7、p>　　1.1.1 單片機(jī)的發(fā)展3</p><p>　　1.1.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.2 多音階電子琴項(xiàng)目概述7</p><p>　　第二章 總體方案8</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求8</p><p>　　2.2 電子琴系統(tǒng)的組成8</p>

8、<p>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1 AT89S5210</p><p>　　3.1.1 AT89S52簡(jiǎn)介10</p><p>　　3.1.2 功能特性描述11</p><p>　　3.1.3 單片機(jī)復(fù)位電路作用12</p><p>　　3.2 電路工作原理

9、13</p><p>　　3.2.1 電路原理13</p><p>　　3.2.2 元件清單15</p><p>　　3.2.3 4*4按鍵矩陣電路工作原理及設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.4 音頻集成功放LM386的特性及內(nèi)部電路圖16</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)19</p&

10、gt;<p>　　4.1 程序流程圖19</p><p>　　4.2 產(chǎn)生音樂(lè)頻率19</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試21</p><p>　　5.1 Proteus功能介紹21</p><p>　　5.2 keil功能介紹23</p><p>　　5.3 利用Pro

11、teus和keil進(jìn)行仿真調(diào)試23</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p>　　附錄Ⅰ 單片機(jī)匯編語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　附錄Ⅱ 電子琴制作實(shí)物圖31</p><p><b>　　致謝32</b></p><p><

12、;b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 電子信息工程簡(jiǎn)介</p><p>　　電子信息工程是一門(mén)應(yīng)用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行電子信息控制和信息處理的學(xué)科，主要研究信息的獲取與處理，電子設(shè)備與信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和集成。現(xiàn)在，電子信息工程已經(jīng)涵蓋了社會(huì)的諸多方面，像電話(huà)交換局里怎么處理各種電話(huà)信號(hào)，手機(jī)是怎樣傳遞我們的聲音甚至圖像的，我們周?chē)木W(wǎng)

13、絡(luò)怎樣傳遞數(shù)據(jù)，甚至信息化時(shí)代軍隊(duì)的信息傳遞中如何保密等都要涉及電子信息工程的應(yīng)用技術(shù)。我們可以通過(guò)一些基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)這些東西，并能夠應(yīng)用更先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行新產(chǎn)品的研究和 電子信息工程專(zhuān)業(yè)是集現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)于一體的專(zhuān)業(yè)。 </p><p>　　本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)掌握現(xiàn)代電子技術(shù)理論、通曉電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)、外語(yǔ)和相應(yīng)工程技術(shù)應(yīng)用能力，面向電子技術(shù)、自動(dòng)控制和智能控制、計(jì)算機(jī)與

14、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等電子、信息、通信領(lǐng)域的寬口徑、高素質(zhì)、德智體全面發(fā)展的具有創(chuàng)新能力的高級(jí)工程技術(shù)人才開(kāi)發(fā)。 </p><p>　　電子信息工程專(zhuān)業(yè)主要是學(xué)習(xí)基本電路知識(shí)，并掌握用計(jì)算機(jī)等處理信息的方法。首先要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)物理學(xué)的要求也很高，并且主要是電學(xué)方面；要學(xué)習(xí)許多電路知識(shí)、電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制原理、通信原理等基本課程。學(xué)習(xí)電子信息工程自己還要?jiǎng)邮衷O(shè)計(jì)、連接一些電路并結(jié)合計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)動(dòng)手操

15、作和使用工具的要求也是比較高的。譬如自己連接傳感器的電路，用計(jì)算機(jī)設(shè)置小的通信系統(tǒng)，還會(huì)參觀一些大公司的電子和信息處理設(shè)備，理解手機(jī)信號(hào)、有線電視是如何傳輸?shù)牡?，并能有機(jī)會(huì)在老師指導(dǎo)下參與大的工程設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)電子信息工程，要喜歡鉆研思考，善于開(kāi)動(dòng)腦筋發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。</p><p>　　1.1.1 單片機(jī)的發(fā)展</p><p>　　單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大

16、階段。</p><p>　　1.SCM即單片微型 計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒(méi)。</p><p>　　2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)

17、發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來(lái)看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道

18、路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。</p><p>　　3.單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專(zhuān)用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。</p>&l

19、t;p>　　單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。自單片機(jī)誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個(gè)機(jī)種。如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個(gè)階段 </p><p>　?。?）第一階段（1976-1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的控索階段。以Intel公司的MCS–48為代表。MCS–48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola、Zilog等，都取得

20、了滿(mǎn)意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機(jī)片”一詞即由此而來(lái)。</p><p>　　（2）第二階段（1978-1982）單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS – 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS–51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。</p><p>　?、偻晟频耐獠靠偩€。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址

21、總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。</p><p>　?、贑PU外圍功能單元的集中管理模式。</p><p>　　③體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。</p><p>　?、苤噶钕到y(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。</p><p>　?。?）第三階段（1982-1990）：8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片

22、機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS – 96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。隨著MCS – 51系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用80C51為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。</p><p>

23、;　　（4）第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專(zhuān)用型單片機(jī)。</p><p>　　1.1.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路

24、內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　CMOS化——近年，由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用

25、雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達(dá)到LSTTL的速度，傳輸延遲時(shí)間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已在于TTL電路。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。</p><p>　　低功耗化——片機(jī)的功耗已從Ma級(jí)，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V

26、之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。</p><p>　　低電壓化——幾乎所有的單片機(jī)都有WAIT、STOP等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來(lái)越寬，一般在3~6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá)1~2V。目前0.8V供電的單片機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。</p><p>　　低噪聲與高可靠性——為提高單片機(jī)的抗電磁干擾

27、能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿(mǎn)足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。</p><p>　　大容量化——以往單片機(jī)內(nèi)的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前，單片機(jī)內(nèi)ROM最大可達(dá)64KB，RAM最大為2KB。</p>

28、<p>　　高性能化——主要是指進(jìn)一步改進(jìn)CPU的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達(dá)100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。這類(lèi)單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出10倍以上。由于這類(lèi)單片機(jī)有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其I/

29、O功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。</p><p>　　小容量、低價(jià)格化——與上述相反，以4位、8位機(jī)為中心的小容量、低價(jià)格化也是發(fā)展動(dòng)向之一。這類(lèi)單片機(jī)的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。</p><p>　　外圍電路內(nèi)裝化——這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、RO

30、M、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器、彩色電視機(jī)和錄像機(jī)用的鎖相電路等。</p><p>　　串行擴(kuò)展技術(shù)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，通用型單片機(jī)通過(guò)三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價(jià)位OTP（One Time Programble）及各種類(lèi)型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi)，推動(dòng)了單片機(jī)“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)

31、的發(fā)展。特別是</p><p>　　I C、SPI等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。</p><p>　　隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將列強(qiáng)。在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS –51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專(zhuān)利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，

32、如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱(chēng)為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專(zhuān)家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開(kāi)發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。</p><p>　　

33、單片機(jī)的組成及特點(diǎn)：</p><p>　　單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是把CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。</p><p><b>　　1. 單片機(jī)的組成</b></p><p>　　它通過(guò)內(nèi)部總線把計(jì)算機(jī)的各主要部件接為一體，

34、其內(nèi)部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)提供地址，CPU通過(guò)它們將地址輸出到存儲(chǔ)器或I/O接口；/數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲(chǔ)器或I/O接口之間，或存儲(chǔ)器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制信號(hào)線和外部送入CPU的應(yīng)答信號(hào)線等。單片機(jī)中的CPU、存儲(chǔ)器等部件將在后面章節(jié)陸續(xù)介紹。</p><p><b>　　2. 單片機(jī)的特點(diǎn)</b>&

35、lt;/p><p>　　由于單片機(jī)的這種結(jié)構(gòu)形式及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著的特點(diǎn)，因而在各個(gè)領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)主要發(fā)如下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）有優(yōu)異的性能價(jià)格比。</p><p>　?。?）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾

36、能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。</p><p>　?。?）控制功能強(qiáng)。為了滿(mǎn)足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。</p><p>　?。?）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　（5）外部總

37、線增加了I C（Inter-Integrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（6）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p><b>　　單片機(jī)的分類(lèi)</b></p><p>　　

38、單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，應(yīng)用一個(gè)較科學(xué)的分類(lèi)方法。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型/專(zhuān)用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。</p><p>　　1. 通用型/專(zhuān)用型</p><p>　　這是按單片機(jī)適用范圍來(lái)區(qū)分的。例如，80C51是通用型單片機(jī)，它不是為某種專(zhuān)用途設(shè)計(jì)的；專(zhuān)用型單片機(jī)是針對(duì)一類(lèi)產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿(mǎn)足電子體溫計(jì)的要求，

39、在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。</p><p>　　2. 總線型/非總線型</p><p>　　這是按單片機(jī)是否提供并行總線來(lái)區(qū)分的?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過(guò)串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類(lèi)單

40、片機(jī)稱(chēng)為非總線型單片機(jī)。</p><p>　　3. 控制型/家電型</p><p>　　這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專(zhuān)用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。</p><p>　　顯然，上述分類(lèi)并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類(lèi)單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。&

41、lt;/p><p><b>　　單片機(jī)的應(yīng)用</b></p><p>　　由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類(lèi)生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1. 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高

42、測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。</p><p>　　2. 單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車(chē)床、鉆床等。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程

43、度。</p><p>　　3. 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測(cè)控、航空航天、尖端武器、機(jī)器人等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　4. 單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用</

44、p><p>　　在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。</p><p>　　5. 單片機(jī)在人類(lèi)生活中的應(yīng)用</p><

45、;p>　　自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類(lèi)生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛(ài)。單片機(jī)將使人類(lèi)生活更加方便、舒適、豐富多彩。</p><p>　　綜合所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在

46、已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>　　1.2 多音階電子琴項(xiàng)目概述</p><p>　　電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂(lè)結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤(pán)樂(lè)器，電子琴在現(xiàn)代音樂(lè)之中扮演著重要角色，本項(xiàng)目的主要內(nèi)容是以AT89S52單片機(jī)為核心控制元件設(shè)計(jì)一個(gè)多音階電子琴，它具有硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)

47、可靠，性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的實(shí)用價(jià)值?；诋?dāng)前市場(chǎng)上的玩具市場(chǎng)需求量大，其中電子琴就是一個(gè)很好的應(yīng)用方面。單片機(jī)技術(shù)使我們可以利用軟硬件實(shí)現(xiàn)電子琴的功能，從而實(shí)現(xiàn)電子琴的微型化，可以用作玩具琴、音樂(lè)轉(zhuǎn)盤(pán)以及音樂(lè)童車(chē)等等。并且可以進(jìn)行一定的功能擴(kuò)展。鑒于傳統(tǒng)電子琴可以用鍵盤(pán)上的“1”到“A”鍵演奏從低So到高DO等11個(gè)音，從而可以用來(lái)彈奏喜歡的樂(lè)曲。該設(shè)計(jì)將十一個(gè)琴鍵改成16個(gè)，使電子琴的功能更加完美。實(shí)現(xiàn)對(duì)樂(lè)曲的演奏。</p

48、><p><b>　　設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)主要用于人們娛樂(lè)方面，因此在設(shè)計(jì)上盡量使其安全以及簡(jiǎn)單易操作。其次，在這次設(shè)計(jì)可行性上進(jìn)行分析如下：</p><p><b>　　1、經(jīng)濟(jì)可行性：</b></p><p>　　所謂經(jīng)濟(jì)可行性，即在這次設(shè)計(jì)上需要投入資金的多少，由于畢業(yè)

49、設(shè)計(jì)是沒(méi)有項(xiàng)目資金，沒(méi)有開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)，因此在經(jīng)濟(jì)上必須能夠承受，比較理想化的項(xiàng)目對(duì)于我們畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是不可行的。通過(guò)分析后，無(wú)論是在器件價(jià)格或是常見(jiàn)度上均是可行的。</p><p><b>　　2、技術(shù)可行性：</b></p><p>　　技術(shù)可行性主要是分析技術(shù)條件上是否能夠順利開(kāi)展并完成開(kāi)發(fā)工作，硬件、軟件能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)者的需要等。通過(guò)分析各種軟件環(huán)境，硬件仿真環(huán)境等均

50、已經(jīng)具備。</p><p>　　綜上所述，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)已經(jīng)明確,在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)上均可行，因此本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是完全可行的。</p><p><b>　　第二章 總體方案</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　基于AT89S52單片機(jī)的多音階電子琴設(shè)計(jì)要求如下：</p><

51、;p>　　（1）由4*4組成的16個(gè)按鍵矩陣，設(shè)計(jì)16個(gè)音階</p><p>　?。?）可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)</p><p>　?。?）要求達(dá)到電子琴的基本功能，可以用彈奏出簡(jiǎn)單的樂(lè)曲</p><p>　?。?）用鍵盤(pán)作出電子琴的按鍵每鍵代表一個(gè)音符。</p><p>　　2.2 電子琴系統(tǒng)的組成</p><p

52、>　　多音階電子琴的設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為主控芯片，使得4*4按鍵 矩陣電路功率放大電路，揚(yáng)聲器等各功能電路協(xié)調(diào)工作，多音階電子琴的主電路由4*4按鍵矩陣電路、功率放大電路、揚(yáng)聲器、復(fù)位電路、晶振電路、電源電路幾部分組成。</p><p>　　通過(guò)學(xué)習(xí)和查閱資料本項(xiàng)目需要掌握和了解如下知識(shí)：</p><p>　　（1）+5付電源原理及設(shè)計(jì)</p><p>

53、;　?。?）單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）單片機(jī)晶振電路工作原理及設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）4*4按鍵矩陣電路工作原理及設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）音頻集成功放LM386的特性及使用</p><p>　?。?）AT89S52單片機(jī)引腳</p><p>　?。?）單片機(jī)匯編語(yǔ)言及程序設(shè)

54、計(jì)</p><p><b>　　多音階電子琴框圖</b></p><p>　　硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。</p><p>　　該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)一種由單片機(jī)控制的電子琴，單片機(jī)工作于12MHZ時(shí)鐘頻率，使用其定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，工作模式為1，改變計(jì)數(shù)值TH0

55、和TL0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)。該設(shè)計(jì)具有11個(gè)音節(jié)的鍵盤(pán)，用戶(hù)可以根據(jù)樂(lè)譜在鍵盤(pán)上進(jìn)行演奏，音樂(lè)發(fā)生器會(huì)根據(jù)用戶(hù)的彈奏，通過(guò)揚(yáng)聲器將音樂(lè)播放出來(lái)。由于本例實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)發(fā)生器是由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入彈奏樂(lè)曲的，所以節(jié)拍由用戶(hù)掌握，不由程序控制。用單片機(jī)產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器并不能產(chǎn)生所要實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)，因?yàn)樗鼪](méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這就需要音頻功率放大電路。本例使用國(guó)家半導(dǎo)體公司的低壓音頻功率放大器LM386來(lái)實(shí)現(xiàn)音頻功放電路。在單片機(jī)的復(fù)

56、位電路和晶振電路的協(xié)同下通過(guò)矩陣鍵盤(pán)的輸入通過(guò)單片機(jī)到音頻放大到揚(yáng)聲器發(fā)出琴聲，實(shí)現(xiàn)功能。多音階電子琴框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1多音階電子琴框圖</p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3．1 AT89S52</p><p>　　3.1.1 AT89S52簡(jiǎn)

57、介</p><p>　　與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫(xiě)周期、 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。at89s52單片機(jī)引腳圖及引腳說(shuō)AT89S52 高性能8位單片機(jī)（AT89S52引腳圖

58、）</p><p>　　AT89S52引腳圖</p><p>　　器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS -51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。</p><p>　　AT89S52具有如下特點(diǎn)：

59、40個(gè)引腳，8kBytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè) 全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。</p><p>　　此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，

60、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　3.1.2 功能特性描述</p><p>　　At89s52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制

61、造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。

62、另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash AT89S52</p><p>　　P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏

63、輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻

64、把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p><b>　　引腳號(hào)第二功能</b></p><p&

65、gt;　　P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出</p><p>　　P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）</p><p>　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）</p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）</p&g

66、t;<p>　　P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地

67、址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦

68、作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。</p><p><b>　　端口引腳第二功能</b></p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p>　　P3.2 INTO(外中斷0)&l

69、t;/p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1)</p><p>　　P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)</p><p>　　P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)</p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)</p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)</p><p>　

70、　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存

71、儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。</p><p>　　對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。</p><p>　　PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSE

72、N）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。</p><p>　　EA/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。</p&

73、gt;<p>　　如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp</p><p>　　3.1.3 單片機(jī)復(fù)位電路作用</p><p>　　在上電或復(fù)位過(guò)程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止

74、CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無(wú)論用戶(hù)使用哪種類(lèi)型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶(hù)在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。</p><p><b>　　基本的復(fù)位方式</b></p>

75、<p>　　單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位</p><p><b>　　1、手動(dòng)

76、按鈕復(fù)位</b></p><p>　　手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿(mǎn)足復(fù)位的時(shí)間要求。</p><p><b>　　2、上電復(fù)位</b&g

77、t;</p><p>　　AT89C51的上電復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1µF。上電復(fù)位的工作過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了

78、保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電時(shí)，Vcc的上升時(shí)間約為10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時(shí)間為1ms；晶振頻率為1MHz，起振時(shí)間則為10ms。在復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上

79、電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器PC將得不到一個(gè)合適的初值，因此，CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開(kāi)始執(zhí)行程序。</p><p>　　3.2 電路工作原理</p><p>　　3.2.1 電路原理</p><p>　　主要用到單片機(jī)AT89S52的晶振電路、復(fù)位電路、利用各引腳的功能，以及集成功放LM386的放大特性和+5付電源，4*4按鍵矩陣電路，單片機(jī)匯編

80、語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)，達(dá)到電子琴的基本功能使每鍵代表一個(gè)音符，使得4*4按鍵 矩陣電路，功率放大電路，揚(yáng)聲器等各功能電路協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)多音階電子琴功能的實(shí)現(xiàn)。使每按下一個(gè)按鍵就代表一個(gè)音符。彈奏出悅耳的琴聲。</p><p>　　單片機(jī)的P1.0端口的輸出做音頻放大電路中的輸入，單片機(jī)的P3.0~P7.0端口分別做4*4按鍵矩陣電路的行掃描和列掃描。每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣

81、的行線和列線分別通過(guò)兩并行接口和CPU通信。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量0和1，開(kāi)關(guān)的一端（列行）通過(guò)電阻接VCC，而接地是通過(guò)程序輸出數(shù)字0實(shí)現(xiàn)的。鍵盤(pán)處理程序的任務(wù)是：確定有無(wú)按鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么;還要消除按鍵在閉合或斷開(kāi)時(shí)的抖動(dòng)。在兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地；另一行并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過(guò)軟件查表，查出該鍵的功能。要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某

82、一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間，然后利用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)此半周期時(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)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相，如此就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。利用AT89S52單片機(jī)內(nèi)部計(jì)時(shí)器讓其工作在計(jì)數(shù)模式MODE1下，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同的頻率產(chǎn)生不同音階的聲音了。</p><p>　　3-2電子琴鍵盤(pán)功能</p><

83、p>　　電路原理圖如圖3-3所示：</p><p>　　3-3基于AT89S52單片機(jī)的多音階電子琴電路原理圖</p><p>　　3.2.2 元件清單</p><p>　　基于AT89S52單片機(jī)的多音階電子琴元件清單如表3-3所示</p><p>　　表3-3 基于AT89S52單片機(jī)的多音階電子琴元件清單</p>

84、<p>　　3.2.3 4*4按鍵矩陣電路工作原理及設(shè)計(jì)</p><p><b>　　圖3-4矩陣鍵盤(pán)</b></p><p>　　鍵盤(pán)只簡(jiǎn)單地提供按鍵開(kāi)關(guān)的行列矩陣。有關(guān)按鍵的識(shí)別、鍵碼的確定與輸入、去抖動(dòng)等功能均由軟件完成。</p><p>　　每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分

85、別通過(guò)兩并行接口和CPU通信。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量0和1，開(kāi)關(guān)的一端（列行）通過(guò)電阻接VCC，而接地是通過(guò)程序輸出數(shù)字0實(shí)現(xiàn)的。鍵盤(pán)處理程序的任務(wù)是：確定有無(wú)按鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么;還要消除按鍵在閉合或斷開(kāi)時(shí)的抖動(dòng)。在兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地；另一行并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過(guò)軟件查表，查出該鍵的功能。</p><p>

86、;　　3.2.4 音頻集成功放LM386的特性及內(nèi)部電路圖</p><p>　　LM386是美國(guó)國(guó)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(lèi)產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。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。輸入端以地位參考,同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電

87、的場(chǎng)合。LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。LM386的內(nèi)部電路圖及引腳排列圖如圖3-4。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。</p><p>　　圖3-4 LM386的封裝形式</p><p>　　特性(Features)</p><p>　　

88、（1）靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。</p><p>　　（2）工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。</p><p><b>　?。?）外圍元件少。</b></p><p>　?。?）電壓增益可調(diào),20-200。</p><p><b>　?。?）低失真度</b></p&g

89、t;<p>　　在一定頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)能夠產(chǎn)生樂(lè)音，但是用單片機(jī)產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器并不能產(chǎn)生所要實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)，因?yàn)樗鼪](méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這就需要音頻功率放大電路。lm386功放最大的特點(diǎn)是低功耗，高增益，增益最高可達(dá)200。LM386電源電壓4--12V，音頻功率0.5w。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，在8歐姆的負(fù)載情況下

90、，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。</p><p>　　本例使用國(guó)家半導(dǎo)體公司的低壓音頻功率放大器LM386來(lái)實(shí)現(xiàn)音頻功放電路。其電路以及各參數(shù)如圖3-5</p><p>　　圖3-5 LM386電路圖及各參數(shù)</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 程序流

91、程圖</p><p>　　主程序流程圖和T0中斷服務(wù)如圖4-1所示。下面對(duì)4*4矩陣鍵盤(pán)識(shí)別處理以及如何產(chǎn)生音樂(lè)頻率進(jìn)行分析。</p><p>　?。╝）主程序流程圖 (b)T0中斷服務(wù)流程圖 </p><p>　　圖4-1主程序流程圖和T0中斷服務(wù)流程圖</p>

92、<p>　　接通電源后，T0初始化中斷允許T0中斷，然后判斷是否有鍵按下，如有鍵按下則單片機(jī)識(shí)別按鍵的功能，若為否則返回上一級(jí)繼續(xù)判斷是否有鍵按下，如有鍵按下根據(jù)按鍵功能，將音符T值裝入到T0中，啟動(dòng)T0工作，通過(guò)音頻放大產(chǎn)生音樂(lè)，判斷按鍵有沒(méi)有釋放，若釋放則單片機(jī)停止T0工作，返回到T0初始化中斷允許T0中斷下。按鍵釋放如果不成功則返回繼續(xù)判斷。</p><p>　　4.2 產(chǎn)生音樂(lè)頻率</

93、p><p>　　樂(lè)音聽(tīng)起來(lái)有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動(dòng)頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低，不同音商的樂(lè)音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，這7個(gè)字母就是樂(lè)音的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，這是唱曲時(shí)樂(lè)音的發(fā)音，所以叫唱名。</p><p>　　音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短即時(shí)值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。</p>

94、<p>　　一首音樂(lè)是由許多不同的音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂(lè)。</p><p>　　要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），然后將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間，然后利用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)此半周期時(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)此半周期時(shí)間再對(duì)I/O反相，如此就可以在I/O腳上得到此頻率的脈沖。&l

95、t;/p><p>　　利用AT89S52單片機(jī)內(nèi)部計(jì)時(shí)器讓其工作在計(jì)數(shù)模式MODE1下，改變計(jì)數(shù)值TH0及TL0以產(chǎn)生不同的頻率。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)采用12MHZ晶振，高中低音符與T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 音符頻率表</p><p>　　如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的節(jié)拍</p&g

96、t;<p>　　除了音符以外，節(jié)拍也是音樂(lè)的關(guān)鍵組成部分。節(jié)拍實(shí)際上就是音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果1/4拍的延時(shí)是0.4秒，則1拍的延時(shí)是1.6秒，只要知道1/4拍的延時(shí)時(shí)間，其余的節(jié)拍延時(shí)時(shí)間就是它的陪數(shù)。如果單片機(jī)要自己播放音樂(lè)，那么必須在程序設(shè)計(jì)中考慮到節(jié)拍的設(shè)置，由于本例實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)發(fā)生器是由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入彈奏樂(lè)曲的，所以節(jié)拍由用戶(hù)掌握，不由程序控制。對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另

97、外一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)完成。音樂(lè)的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（C調(diào)）具體如下表：</p><p>　　表4-3 曲調(diào)值表</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試</p><p>　　5.1 Proteus功能介紹</p><p>　　Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總

98、代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、

99、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。</p><p><b>　　其功能特點(diǎn) </b></p&g

100、t;<p>　　Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是： </p><p><b>　　（1）原理布圖 </b></p><p>　?。?）PCB自動(dòng)或人工布線 </p><p>　　（3）SPICE電路仿真 </p><p><b>　　革命性的特點(diǎn)

101、</b></p><p>　?。?）互動(dòng)的電路仿真 </p><p>　　用戶(hù)甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 </p><p>　?。?）仿真處理器及其外圍電路 </p><p>　　可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接

102、在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。 </p><p><b>　　具有4大功能模塊：</b></p><p>　　（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS） </p><p>　　豐富的器件庫(kù)：超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)建

103、新元件；</p><p>　　智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；</p><p>　　智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；</p><p>　　支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；</p><p>　　可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方

104、便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。</p><p>　?。?）完善的電路仿真功能（Prospice）</p><p>　　ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；</p><p>　　超過(guò)27000個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新

105、的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件； </p><p>　　多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入；</p><p>　　豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、

106、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；</p><p>　　生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)； </p><p>　　高級(jí)圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析；<

107、;/p><p>　?。?）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）</p><p>　　支持主流的CPU類(lèi)型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類(lèi)型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；</p><p>　　支持通用

108、外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤(pán)/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò)PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信；</p><p>　　實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/EC