畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的音量控制電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 </p><p>　　題 目 基于單片機(jī)的音量控制電路設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程 </p>&l

2、t;p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　導(dǎo)師姓名 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 </p><p>　　題目名稱 基于單片機(jī)的音量控制電路

3、設(shè)計(jì) </p><p>　　任務(wù)與要求 </p><p>　　熟悉STC系列單片機(jī)的工作原理； </p><p>　　掌握數(shù)字電位器的

4、使用方法，重點(diǎn)學(xué)習(xí)數(shù)控音頻信號(hào)工作機(jī)理； </p><p>　　熟練掌握C51程序設(shè)計(jì)技巧與編程方法； </p><p>　　設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的音頻控制電路系統(tǒng)（原理與PCB圖）； </p><p>　　設(shè)計(jì)相關(guān)操作

5、軟件； </p><p>　　撰寫畢業(yè)論文。 </p><p>　　開始日期 2012.1.15 完成日期 2012.5.20 </p>

6、<p>　　院長（簽字） 年 月 日 </p><p>　　注：本任務(wù)書一式兩份，一份交學(xué)院，一份學(xué)生自己保存。 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

7、）工作計(jì)劃 </p><p>　　題目名稱 基于單片機(jī)的音量控制電路設(shè)計(jì) </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度 </p><p>　　起 止 時(shí) 間 工 作 內(nèi)

8、容 </p><p>　　2012.1.15—2012.1.30 熟悉STC單片機(jī)的工作原理，掌握中斷、串口等使用方法； </p><p>　　2012.2.1—2012.2.28 掌握數(shù)字電位器工作原理，熟悉數(shù)模信號(hào)控

9、制電路； </p><p>　　2012.3.1—2012.3.15 熟練掌握C51程序編程方法； </p><p>　　2012.3.16—2012.3.25 熟悉PROTEL99SE軟件工具，設(shè)計(jì)相

10、關(guān)測(cè)試電路（原理圖及PCB圖）； </p><p>　　2012.3.26—2012.4.23 設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的音量控制系統(tǒng)（包括相關(guān)硬件、相關(guān)軟件及調(diào)試部分等內(nèi)容）； </p><p>　　2012.4.24—2012.5.20 撰寫畢業(yè)

11、論文并準(zhǔn)備答辯。 </p><p>　　二、主要參考書目（資料） </p><p>　　[1] 楊振江，單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)，中國電力出版社，2008年8月

12、 </p><p>　　[2] 楊振江，流行集成電路程序設(shè)計(jì)與實(shí)例，西安電子科技大學(xué)出版社，2009年2月 </p><p>　　[3] 楊振江 劉男 楊璐，單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐指導(dǎo)，西安電子科技大學(xué)出版社，2010年3月

13、 </p><p>　　[4] 張毅剛，單片機(jī)原理及接口技術(shù)(C51編程)，人民郵電出版社，2011年8月 </p><p>　　[5] 張毅剛，新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)(第3版)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008年4月

14、 </p><p>　　[6] 謝維成 楊加國，單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2009年7月 </p><p>　　三、主要儀器設(shè)備及材料 </p><

15、p>　　PC機(jī)、單片機(jī)及相關(guān)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 </p><p>　　四、教師的指導(dǎo)安排情況（場(chǎng)地安排、指導(dǎo)方式等） </p><p>　　每周指導(dǎo)一次以上。

16、 </p><p>　　五、對(duì)計(jì)劃的說明 </p><p>　　注：本計(jì)劃一式兩份，一份交學(xué)院，一份學(xué)生自己保存（計(jì)劃書雙面打?。?

17、 </p><p>　　摘 要 </p><p>　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，音頻功放在日常生活中更是隨處可見，除了傳統(tǒng)的旋鈕式音量調(diào)節(jié)外，數(shù)字調(diào)節(jié)音量也越來越常見。同時(shí)在一些特殊的應(yīng)用中，數(shù)字調(diào)節(jié)音量有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

18、 </p><p>　　本文設(shè)計(jì)使用了SPI(Serial Peripheral Interface--串行外設(shè)接口)型數(shù)字電位器MCP41XXX系列，輔以STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制，增益的調(diào)整和控制是通過數(shù)字電位器中不同阻值的電位器以及軟件的進(jìn)一步修正來達(dá)到的，較好的實(shí)現(xiàn)了數(shù)控音頻信號(hào)，可應(yīng)用于要求放大器增益可程序控制等場(chǎng)合。

19、 </p><p>　　本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)出了較為直觀明了的人機(jī)交互界面，LCD顯示器不僅僅用于顯示當(dāng)前的音量值，同時(shí)還顯示了當(dāng)前的功率，除了加減音量按鍵之外，還人性化地增加了一個(gè)復(fù)位按鍵，以滿足在某些特殊的情況時(shí)的需求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 數(shù)字電位器 可控增益 放大器

20、 </p><p>　　ABSTRACT </p><p>　　With the rapid development of electronic technology, modern electronic products through almost all aspects of social au

21、dio power amplifier in daily life is everywhere, in addition to the traditional knobs type sound volume outside, digital adjust volume also more and more common. While in some special applications, the digital adjust vol

22、ume has incomparable advantage. </p><p>　　This paper design uses SPI(Serial Peripheral Interface) type digital potentiometer MCP41XXX se

23、ries, and with the STC89C52 single-chip microcomputer control, the adjustment and control is the gain by digital potentiometer resistance in the different potentiometer and software to achieve further modified, better re

24、alize the numerical control audio signals, can be applied to request amplifier can process control and so on. </p><p>　　The system also designed a more intuitive and man-machine

25、 interface, LCD display not just for show the current volume value, and at the same time also shows that the current power, in addition to adding and subtracting volume buttons, but also human to gain a reset button to m

26、eet in some special situations demand. </p><p>　　Keywords: MCU Digital Potentiometer gain control Amplifier <

27、/p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 課題設(shè)計(jì)目的2</p><p>　　1.4 本文研究內(nèi)容2<

28、/p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 單片機(jī)的比較和選擇3</p><p>　　2.2 增益控制方案的比較和選擇3</p><p>　　2.3 數(shù)字電位器的比較和選擇4</p><p>　　第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 系統(tǒng)

29、設(shè)計(jì)的任務(wù)要求5</p><p>　　3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理6</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.1 單片機(jī)部分7</p><p>　　4.1.1 STC89C52的主要特性7</p><p>　　4.1.2 STC89C52的功能描述8</p>

30、<p>　　4.2 按鍵控制電路10</p><p>　　4.3 顯示電路12</p><p>　　4.4 數(shù)字電位器13</p><p>　　4.4.1 數(shù)字電位器的原理和結(jié)構(gòu)13</p><p>　　4.4.2 數(shù)字電位器的音量控制電路16</p><p>　　4.5 系統(tǒng)硬件電

31、路18</p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.1 系統(tǒng)總流程圖19</p><p>　　5.2 模塊設(shè)計(jì)20</p><p>　　5.2.1 單片機(jī)子程序20</p><p>　　5.2.2 按鍵控制程序21</p><p>　　5.2.3

32、 顯示程序22</p><p>　　5.2.4 數(shù)字電位器控制程序23</p><p>　　第六章 系統(tǒng)調(diào)試25</p><p>　　6.1 軟件調(diào)試25</p><p>　　6.2 系統(tǒng)調(diào)試25</p><p>　　6.3 PCB設(shè)計(jì)圖26</p><p><b&g

33、t;　　結(jié)束語27</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　附 錄33</b></p><p>　　第一章 緒 論

34、 </p><p>　　1.1 課題背景 </p><p>　　人耳對(duì)聲強(qiáng)的主觀感受遵循韋伯定律，在音量較小時(shí)人耳對(duì)聲波振幅的改變感受靈敏，聲音達(dá)到一定響度后，人耳的聽覺特性開始變得遲鈍。而指數(shù)型電位器的阻值變化規(guī)律為先慢后快，如果將這種衰減特性用在音量調(diào)節(jié)中，則

35、恰好可以抵消人耳對(duì)音量感知的對(duì)數(shù)特性，保證主觀聽感的平滑。 </p><p>　　與傳統(tǒng)的機(jī)械式音量電位器相比，數(shù)字電位器(DCP)的阻值調(diào)節(jié)由內(nèi)部CMOS開關(guān)控制，因而使用壽命長、可靠性高且不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械噪聲。如果將廉價(jià)的通用型線性數(shù)字電位器直接用于音量調(diào)節(jié)，在小音量狀態(tài)下稍微調(diào)節(jié)電位器即會(huì)使輸出聲壓陡然增加，無法保證大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)音量的準(zhǔn)確定

36、位，因此目前將數(shù)字式電位器運(yùn)用在成熟功放產(chǎn)品中的實(shí)例還不多。實(shí)際上，如果將低分辨率線性數(shù)字電位器與通用嵌入式系統(tǒng)結(jié)合起來，就能夠得到運(yùn)用于音量控制領(lǐng)域的低成本高分辨率指數(shù)式電位器。 </p><p>　　隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技

37、術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小、重量輕、耗能低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。傳統(tǒng)的電位器控制音量高低精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得數(shù)據(jù)處理音量和控制精度問題能夠得到很好的解決。 </p><p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀 </p><p>　　隨

38、著電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，電子音量控制的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)來講，我國的電子音量控制產(chǎn)品還是以中、低端產(chǎn)品為主，并且片式元件品種少，生產(chǎn)規(guī)模不大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了整機(jī)的需要?，F(xiàn)在我國所使用的片式元件，進(jìn)口或外資企業(yè)在國內(nèi)生產(chǎn)的占大部分，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的電子音量控制產(chǎn)品主要以功放控制及常規(guī)的調(diào)諧為主，它們只能適應(yīng)一般的系統(tǒng)音頻控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控

39、制，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制產(chǎn)品較少。 </p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，相繼建立</p><p>　　了一些國家級(jí)、企業(yè)級(jí)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國

40、電子音量控制行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。已發(fā)展成為具有相當(dāng)規(guī)模、專業(yè)門類齊全、品種基本配套的行業(yè)體系。通過技術(shù)改造，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多品種、自動(dòng)化大生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到了普遍提高，整機(jī)配套能力、新品開發(fā)能力普遍增強(qiáng)，已為發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。 </p><p>

41、;　　1.3 課題設(shè)計(jì)目的 </p><p>　　1：鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力。 </p><p>　

42、　2：培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。 </p><p>　　3：通過對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。

43、 </p><p>　　1.4 本文研究內(nèi)容 </p><p>　　本文將介紹一種由數(shù)字電位器構(gòu)成的音量調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)方法。并且這種設(shè)計(jì)中帶有數(shù)字顯示，能清晰明了的知道音量的大小。本設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用COMS管集成芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)用到的主要芯片有STC89C52，它主要

44、是控制數(shù)字電位器進(jìn)而控制音量的大小，SPI接口型MCP41XXX是控制電路的主要芯片，是控制電路中的數(shù)字電位器。MCP606它主要是運(yùn)算放大器，單位增益穩(wěn)定，失調(diào)電壓低。 </p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計(jì) </p><p>　　2.1 單片機(jī)的比較和選擇

45、 </p><p>　　當(dāng)今單片機(jī)廠商琳瑯滿目，產(chǎn)品性能各異。常用的單片機(jī)有很多種：Intel8051系列、Motorola的M68HC系列、Atmel的AT89系列、臺(tái)灣華邦的W78系列、荷蘭Philips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC系列、Atmel的AT90S系列、韓國三星公司的KS57C系列4位單片機(jī)、臺(tái)灣義隆的EM-78系列等。

46、 </p><p>　　在本文研究中，選擇了STC公司的STC89C52單片機(jī)。STC89C52是深圳宏晶公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大STC89C52單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。

47、 </p><p>　　2.2 增益控制方案的比較和選擇 </p><p>　　方案1：采用A／D／A+DSP構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該方案的系統(tǒng)組成復(fù)雜、成本較高。

48、 </p><p>　　方案2：采用可編程放大器，由于采用專用芯片，增益控制受限于芯片所提供的能力，靈活性差，其成本也較高。 </p><p>　　方案3：放大器的增益與電阻有關(guān)，改變相應(yīng)電阻的阻值就可改變放大器的增益，由于采用數(shù)字電位器改變電阻來控制放大器

49、增益的方案具有概念清晰、電路組成簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、成本低廉，可較好地滿足實(shí)際要求。對(duì)于不同的電壓增益可選用不同阻值的電位器，并通過改變?cè)撾娢黄骰瑒?dòng)端計(jì)數(shù)寄存器的數(shù)值來改變滑動(dòng)端相對(duì)于固定端的電阻值，從而實(shí)現(xiàn)增益的調(diào)整。 </p><p>　　綜合以上方案，選擇方案3，使用數(shù)字電位器控制增益。

50、 </p><p>　　2.3 數(shù)字電位器的比較和選擇 </p><p>　　在這里，按照數(shù)字電位器的常用接口類型來選擇。 </p><p>　　方案1： I²C總

51、線屬于二線串行接口，基于I²C總線的數(shù)字電位器內(nèi)部E²PROM可在掉電前儲(chǔ)存滑動(dòng)端的位置，具有機(jī)械電位器的工作特性。數(shù)據(jù)傳輸只用兩根線，傳輸速率高。由于I²C總線型數(shù)字電位器輸出方式是漏極開路或集電極開路的形式，所以組成I²C串行數(shù)據(jù)總線的串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時(shí)鐘線SCL必須經(jīng)過上拉電阻接到正電源上。SDA和SCL都為雙向I/O口線。

52、 </p><p>　　典型產(chǎn)品有Xicor公司生產(chǎn)的X9221和X9241數(shù)字電位器。 </p><p>　　方案2： SPI(Serial Peripheral Interface--串行外設(shè)接口)是一種同步串行外圍總線接口。它可使單片機(jī)與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信，在對(duì)速度要

53、求低，功耗低，需要保存的參數(shù)少的系統(tǒng)中可廣泛應(yīng)用。使用SPI接口的數(shù)字電位器不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還提高了數(shù)字電位器的可靠性。SPI接口型數(shù)字電位器采用三線SPI接口方式與主機(jī)進(jìn)行串行通信。它含有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)三線串行控制接口。 </p><p>　　典型的產(chǎn)品有美國Microchip

54、公司的MCP41XXX/MCP42XXX系列電位器，是用SCK代表串行時(shí)鐘端，SI代表串行數(shù)據(jù)輸入端，代表片選端。 </p><p>　　綜合以上方案，選擇方案2，采用SPI型數(shù)字電位器MCP41010來調(diào)節(jié)音量。 </p><p>　　第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) </p&g

55、t;<p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 </p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)音量可程控、有輸出音量顯示的基于單片機(jī)的音量控制電路。后級(jí)功率放大部分可用運(yùn)算放大器元件，供電電源為+5V，輸入信號(hào)電壓幅度為(10～1000)mVrms，負(fù)載為8歐姆電阻。</p><p><b>　　技術(shù)指標(biāo)如下：</b></p><p>　　a．失

56、真度≤3%時(shí)，輸出功率P0≥7.5W；</p><p>　　b．頻率響應(yīng)為(20～22000)Hz；</p><p>　　c．在信號(hào)源的幅度和頻率固定為某一值時(shí)，可以設(shè)置輸出功率，并實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示輸出功率，顯示的輸出功率(Ps)與設(shè)定功率(Pg)的相對(duì)誤差(Ps-Pg)/Pg≤3%。</p><p>　　基本功能：

57、 </p><p>　　（1）設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的音量控制電路：要求有兩個(gè)外部操作按鍵，即音量自動(dòng)增加按鍵K1(或用“+”表示)和音量自動(dòng)減小按鍵K2(或用“—”表示)。 </p><p>　?。?）接通電源時(shí)，音響設(shè)備的音量處于一個(gè)適中的位置。

58、 </p><p>　　擴(kuò)展功能： </p><p>　　通過按鍵的處理是音量能自動(dòng)的增減，能在顯示器上顯示音量的大小。 <

59、;/p><p>　　3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 </p><p>　　基于單片機(jī)的音量控制電路，采用MCP41XXX系列數(shù)字電位器，用STC89S52單片機(jī)進(jìn)行控制，音量和音調(diào)的調(diào)節(jié)是通過選擇數(shù)字電位器中不同阻值的電位器以及軟件的進(jìn)一步修正來達(dá)到的，較好地實(shí)現(xiàn)了可控增益放大器。其最大特色就在于，實(shí)現(xiàn)了用數(shù)字的方法控制模擬電路，即音量和音調(diào)的控制，系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理見圖3.1所示。

60、 </p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 </p><p>　　利用數(shù)字電位器能較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)放大器增益的控制

61、，且具有電路簡(jiǎn)單、控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。通過采取措施也可實(shí)現(xiàn)對(duì)放大器增益較高精度的控制，增益的調(diào)整是通過選擇數(shù)字電位器中不同阻值的電位器以及軟件的進(jìn)一步修正來達(dá)到的，可控增益放大器可應(yīng)用于采集系統(tǒng)中的信號(hào)調(diào)理或要求放大器增益能程控的場(chǎng)合。系統(tǒng)原理電路圖見附錄A。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) </p><p>　　基于單片機(jī)的音量控制電路的硬件設(shè)計(jì)，首先采用分塊設(shè)計(jì)

62、的方法。將整個(gè)系統(tǒng)分為：按鍵控制電路模塊、顯示電路模塊、數(shù)字電位器的音量控制電路模塊，單片機(jī)與數(shù)字電位器的接口電路模塊。 </p><p>　　4.1 單片機(jī)部分 </p><p>　　4.1.1 STC89C52的主要特性

63、 </p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Pro

64、gram and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能COMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容[1]。STC89C52單片機(jī)的主要功能見表4.1所示。 </p><p>　　表4.1 STC89C52的主要功能</p><p>　　4.1.2 STC89C5

65、2的功能描述 </p><p>　　1．STC89C52的管腳</p><p>　　STC89C52單片機(jī)的管腳見圖4.2所示。 </p><p>　　圖4.2 STC89C52單片機(jī)的管腳

66、 </p><p>　　①電源 </p><p>　　(1)VCC——芯片電源，接+5V。

67、 </p><p>　　(2)GND——接地端。 </p><p><b>　?、跁r(shí)鐘</b></p><p>　　XTAL1、XTAL2——晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)外接石英晶體。

68、 </p><p>　　③控制線 </p><p>　　(1)ALE/PROG——地址鎖存允許/片內(nèi)EPR

69、OM編程脈沖。 </p><p>　　(2)PSEN——片外ROM讀選通信號(hào)。

70、 </p><p>　　(3) RST/Vpd——復(fù)位/備用電源。 </p><p>　　(4) EA/Vpp ——片外ROM選用端/片內(nèi)EPROM編程電源。

71、 </p><p>　?、?I/O引腳 </p&

72、gt;<p>　　STC89C52共有4個(gè)8位并行I/O端口,共32個(gè)引腳。 </p><p>　　(1)P0口——8位雙向I/O口。 </p><p>　　在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器與擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口可用作雙向I/O口。

73、 </p><p>　　在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器與擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口可用于分時(shí)傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(hào)(數(shù)據(jù)總線)。 </p><p>　　(2) P1口——8位準(zhǔn)雙向I/O口(“準(zhǔn)雙向”是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻)。

74、 </p><p>　　(3) P2口——8位準(zhǔn)雙向I/O口。 </p><p>　　在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器與擴(kuò)展I/O口時(shí)，P2口可用作雙向I/O口。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器與擴(kuò)展I/O口時(shí)，P2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。

75、 </p><p>　　(4) P3口——8位準(zhǔn)雙向I/O口。 </p><p&

76、gt;　　可作一般I/O口用，同時(shí)P3口每一引腳還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)(屬控制總線)，P3口的第二功能見表4.3所示。</p><p>　　表4.3 STC89C52單片機(jī)P3口的第二功能</p><p><b>　　2．時(shí)鐘電路</b></p><p>　　時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路(圖

77、4.4)，XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路[5]。 </p><p>　　外部方式的時(shí)鐘電路(圖4.4)，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特

78、殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。 </p><p>　　圖4.4(a) 內(nèi)部時(shí)鐘方式電路 4.4(b) 外部方式時(shí)鐘電路 </p><p><b>

79、;　　3．復(fù)位電路 </b></p><p>　?。?）復(fù)位操作[4] </p><p>　　計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，復(fù)位是使中央處理器CPU和內(nèi)部其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，從這個(gè)狀態(tài)開始工

80、作。 </p><p>　　只要RST保持高電平，STC89C52單片機(jī)將循環(huán)復(fù)位。復(fù)位期間，ALE、PSEN輸出高電平。RST從高電平變?yōu)榈碗娖胶?，PC指針變?yōu)?000H，使單片機(jī)從程序存儲(chǔ)器地址為0000H的單元開始執(zhí)行程序。復(fù)位后，內(nèi)部各寄存器的初始內(nèi)容見圖4.6所示。當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行程序出錯(cuò)或進(jìn)入

81、死循環(huán)后，也可按復(fù)位按鈕重新啟動(dòng)。

82、</p><p>　　（2）復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生 </p><p>　　RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。</p><p>　　上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部

83、復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，STC89C52單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，高電平有效。在時(shí)鐘電路工作以后，當(dāng)外部電路使得RST端出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平，系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)位。復(fù)位有兩種方式：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位，如圖4.5所示。 </p><p>　　(a)上電復(fù)位電路 (b

84、)按鈕復(fù)位電路 </p><p>　　圖4.5 STC89C52復(fù)位電路 </p><p>　　4.2 按鍵控制電路 </p><p>　　按鍵控制電路有單片機(jī)（STC89C52）和3個(gè)分別控

85、制音增益大小的按鈕構(gòu)成，按鍵控制接單片機(jī)P1.4～P1.6。再按鍵被按下之前，單片機(jī)各個(gè)引腳處于高電平，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，相對(duì)應(yīng)的引腳變?yōu)榈碗娖?，?dāng)檢測(cè)到有引腳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的操作，按鍵控制電路見圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 按鍵控制電路 </p><

86、p>　　按鍵檢測(cè)中，采用定時(shí)中斷的方法。即當(dāng)計(jì)數(shù)值到一定大時(shí)，開始讀取P3口，并將計(jì)數(shù)器清零，根據(jù)讀到的鍵盤值，執(zhí)行相應(yīng)的操作。另外有一種情況，按鍵抖動(dòng)問題：當(dāng)操作者手動(dòng)按鍵時(shí)，由于按鍵會(huì)產(chǎn)生數(shù)次抖動(dòng)，而在較短的時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)程序會(huì)檢測(cè)到多次按下操作，而執(zhí)行多次相應(yīng)程序，這與實(shí)際情況并不相符。 </p><p>　　因?yàn)閷?duì)于操作者來說，只是按了一次按鍵，而檢測(cè)程序執(zhí)行了多次。因此在軟件

87、設(shè)計(jì)中加入消除按鍵抖動(dòng)程序。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：按鍵被按下時(shí)，設(shè)置一個(gè)時(shí)間片（如20ms），在這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行按鍵狀態(tài)判斷，如果在時(shí)間片結(jié)束時(shí)，按鍵狀態(tài)沒有發(fā)生變化，仍然為低電平，則表明按鍵確實(shí)被按下，之后再執(zhí)行相應(yīng)的操作，這樣就可以消除按鍵抖動(dòng)對(duì)按鍵檢測(cè)的造成的影響。</p><p>　　4.3 顯示電路 </

88、p><p>　　LCD顯示電路由單片機(jī)（STC89C52）、液晶LCD、阻級(jí)三級(jí)放大管構(gòu)成。其中液晶的數(shù)據(jù)端接至單片機(jī)P0.0～P0.7口，液晶選擇線接單片機(jī)P2.0～P2.2，顯示數(shù)據(jù)由P0口輸出至顯示器，顯示相應(yīng)的內(nèi)容。液晶顯示內(nèi)容由單片機(jī)從數(shù)字電位器獲得，顯示電路見圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 顯示電路

89、 </p><p>　　顯示時(shí)，單片機(jī)通過按鍵程序讀取按鍵值，并判斷是那個(gè)控制鍵被按下，再執(zhí)行相應(yīng)操作。同時(shí)單片機(jī)將發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)字電位器，數(shù)字電位器再根據(jù)傳送的數(shù)據(jù)執(zhí)行抽頭的上調(diào)或下調(diào)動(dòng)作，達(dá)到音量調(diào)節(jié)的目的。單片機(jī)可讀取數(shù)字電位器當(dāng)前的抽頭值，將其編碼后送至P0口，顯示器獲得數(shù)據(jù)后，顯示出相應(yīng)的值，完成一次顯示任務(wù)。顯示器設(shè)計(jì)為動(dòng)態(tài)顯示，平均每隔20ms更新一次，從而實(shí)

90、現(xiàn)了音量、音調(diào)的實(shí)時(shí)顯示功能[3]。</p><p>　　4.4 數(shù)字電位器 </p><p>　　機(jī)械式電位器通常用來調(diào)整系統(tǒng)參考電壓、增益誤差和偏置電壓誤差。數(shù)字電位器可以用來完成相同的任務(wù)，而且還能提供額外的數(shù)字調(diào)整控制功能。

91、 </p><p>　　4.4.1 數(shù)字電位器的原理和結(jié)構(gòu) </p><p>　　1. MCP41XXX系列數(shù)字電位器的特

92、點(diǎn) </p><p>　　MCP41XXX系列器件是具有256個(gè)抽頭的數(shù)字電位器(XDCP)。該系列電阻有10KΩ、50KΩ和100KΩ幾種，內(nèi)部包含電阻陣列、滑動(dòng)開關(guān)、控制單元和16位存儲(chǔ)器?；瑒?dòng)端的位置由SPI總線控制[2]。

93、 </p><p>　　每次上電或重新復(fù)位“數(shù)據(jù)字節(jié)”的數(shù)據(jù)被初始化為80H(即電位器的滑動(dòng)端處在中心位置)。 </p><p>　　MCP41XXX系列器件采用CMOS工藝，功耗極低，被廣泛地應(yīng)用于儀器儀表和精密電壓或電流控

94、制系統(tǒng)中。</p><p>　　2. MCP41XXX系列數(shù)字電位器的引腳描述 </p><p>　　MCP41XXX系列數(shù)字電位器的引腳見圖4.8所示。</p><p>　　圖4.8 MCP41XXX系列數(shù)字電位器的引腳</p><p

95、>　　MCP41XXX引腳表述： </p><p>　　1) PA0：數(shù)字電位器的一個(gè)固定端； </p><p>　　2)

96、 PB0：數(shù)字電位器的一個(gè)固定端； </p><p>　　3) PW0：數(shù)字電位器的抽頭滑動(dòng)端； </p><p>　　4) ：數(shù)字電位器SPI接口的片選引腳；

97、 </p><p>　　5）SCK：串行數(shù)據(jù)輸入的同步時(shí)鐘。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的情況下，SCK的下降沿同步輸入數(shù)據(jù)； </p><p>

98、　　6) SI：串行數(shù)據(jù)輸入信號(hào)。在SCK的配合下，SI向器件輸入數(shù)據(jù)； </p><p>　　7) Vss：電源地引腳； </p><p>　　8) Vdd：電

99、源正引腳。 </p><p>　　3．MCP41XXX 系列數(shù)字電位器的結(jié)構(gòu) </p><p>　　MCP41XXX系列數(shù)字電位器由一個(gè)包

100、含255個(gè)電阻單元的電阻陣列和一個(gè)滑動(dòng)端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)組成?；瑒?dòng)端的位置由、SI和SCK 3線輸入信號(hào)控制，見圖4.9。 </p><p>　　(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu) (b)等效電路

101、 </p><p>　　圖4.9 MCP41XX的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、等效電路 </p><p>　　4．MCP41XXX系列數(shù)字電位器的操作

102、 </p><p>　　MCP4lXXX系列數(shù)字電位器的操作是通過一個(gè)命令字節(jié)完成的。該命令字節(jié)格式見圖4.10所示。一個(gè)字節(jié)命令實(shí)際上只對(duì)C1、C0位(功能選擇)和Pl、P0位(電位器選擇)進(jìn)行設(shè)置即可。對(duì)于MCP41XXX系列器件來說，只有一個(gè)電位器P0，而MCP42XXX系列器件才有P1與PO兩個(gè)電位器。

103、 </p><p>　　圖4.10 一個(gè)命令字節(jié)的格式 </p><p>　　MCP4lXXX系列數(shù)字電位器的工作時(shí)序見圖4.11所示。</p><p>　　圖4.11 MCP41XXX的工作時(shí)序

104、 </p><p>　　5．MCP41XXX系列數(shù)字電位器編程 </p><p>　　MCP41XXX系列器件是SPI總線接口，它的內(nèi)部無非易失性存儲(chǔ)器，只有16位的數(shù)據(jù)鎖存器。其中的8位數(shù)據(jù)正好控制256個(gè)電阻滑動(dòng)

105、點(diǎn)。也就是說，數(shù)字量0～255對(duì)應(yīng)O～255個(gè)電阻位置。為了編程清楚電位器的“位置點(diǎn)”，該器件在上電時(shí)已將內(nèi)部初始化成80H(即128)，這個(gè)值正好是電阻位置的“中間點(diǎn)”(總電阻值的一半)。所以在編程時(shí)，可以設(shè)一個(gè)字符型變量，每次開機(jī)時(shí)可以將該變量 </p><p>　　確定為80H，每操作一次MCP41XXX器件，該變量相應(yīng)增加同樣的值，即可解決任意電阻位置的問

106、題。數(shù)字電位器編程程序代碼見附錄B。</p><p>　　4.4.2 數(shù)字電位器的音量控制電路 </p><p>　　圖4.12是音頻信號(hào)的放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)電路。通過對(duì)STC89C52單片機(jī)I/O口編程可實(shí)現(xiàn)喇叭音量的控制。