畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)音樂盒的制作

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　課題名稱： 一種基于單片機(jī)的音樂盒設(shè)計(jì) </p><p>　　完成期限：2012年02月20日至2012年06月05日</p><p><b>　　一、課題訓(xùn)練內(nèi)容</b></p><p>　　(1)通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)綜合應(yīng)用，鞏固與擴(kuò)展所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)

2、知識，培養(yǎng)獨(dú)立分析、使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力；</p><p>　　(2)通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神；</p><p>　　(3)訓(xùn)練收集查找中外文專業(yè)資料的閱讀與翻譯能力； </p><p>　　(4)學(xué)習(xí)相關(guān)的背景知識，了解音樂盒的發(fā)音原理，熟悉AT89C51的結(jié)構(gòu)及其編程方法，訓(xùn)練基

3、于該單片機(jī)的編程及其運(yùn)用，訓(xùn)練對keil 編程軟件的使用及調(diào)試；</p><p>　　(5)訓(xùn)練計(jì)算機(jī)編程及應(yīng)用能力，在完成過程中能夠比較熟練地使用工具軟件proteus的仿真設(shè)計(jì)，鍛煉實(shí)際操作能力；</p><p>　　(6)通過對已完成的工作進(jìn)行整理，以及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫和畢業(yè)答辯，使學(xué)生書面和口頭表達(dá)能力得到進(jìn)一步的訓(xùn)練和提高。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)

4、（論文）任務(wù)和要求</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　(1)熟悉計(jì)算機(jī)仿真軟件proteus；</p><p>　　(2)對AT89C51有一個(gè)更充分的了解，且用keil51會對其進(jìn)行編程；</p><p>　　(3)音樂盒功能包括：可以播放多首歌曲，且可以暫停，可以播放上一首或下一

5、首，可以顯示時(shí)間等；</p><p>　　(4)了解穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)；</p><p>　　(5)了解音樂發(fā)聲原理會對歌曲進(jìn)行編碼。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　(1)提交開題報(bào)告一份，提交時(shí)間3月20日左右，字?jǐn)?shù)在2000～3000字之間，內(nèi)容需包含課題意義，所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r

6、，本課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參考書目等；</p><p>　　(2)提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份，正文不得少于10000字，按照武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)模版格式要求規(guī)范撰寫；</p><p>　　(3)翻譯一篇與本課題相關(guān)的專業(yè)英文資料，其對應(yīng)的中文翻譯不得少于3000字；</p><p>　　(4)計(jì)算程序、圖紙完整齊備；</p><

7、;p>　　(5)所做系統(tǒng)刻成光盤上交。</p><p>　　三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要參數(shù)及主要參考資料</p><p><b>　　（1）技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　單片機(jī)AT89C51;</p><p>　　LCD LM016L;</p><p>　　74LS373鎖存器;<

8、;/p><p>　　27512外部程序存儲器擴(kuò)展；</p><p><b>　　4*4行列式鍵盤；</b></p><p><b>　　晶振X1；</b></p><p>　　R1=R3=R4=R5=R6=R7=R8=R9=R10=10k;</p><p><b>　　

9、R2=47kΩ;</b></p><p><b>　　C1=10uF;</b></p><p>　　C2=C3=22p.</p><p><b>　　（2）參考資料</b></p><p>　　[1]高麟.單片機(jī)語音電路的設(shè)計(jì)[J].電子與自動化,1995,05</p>&

10、lt;p>　　[2]張毅剛.單片微機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安電子科技大,1996</p><p>　　[3]何為民.低功耗單片微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社,1994</p><p>　　[4]王瑩.中國單片機(jī)市場的理想與現(xiàn)實(shí)[J].電子產(chǎn)品世界,1997,09</p><p>　　四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表</p><p>

11、　　武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表</p><p>　　武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是

12、不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。</p><p>　　當(dāng)今，利用單片機(jī)控制音樂播放多不勝舉，音樂芯片也相當(dāng)之多，而利用單片機(jī)存儲音樂，控制播放最為廣泛。它有功能多﹑價(jià)格優(yōu)﹑外圍電路簡單的特點(diǎn)，很受音樂愛好者及音樂芯片制造商的青昧。本文中，用單片機(jī)芯片及少數(shù)外圍電路控制音樂播放。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89C51為核心數(shù)據(jù)處理器件

13、，由LCD液晶顯示屏LM016L顯示歌曲的曲號、播放時(shí)間、開機(jī)畫面以及鍵號，采用4*4行列式鍵盤實(shí)現(xiàn)曲號的選擇，其中1～A號按鍵用來選擇曲號，C鍵控制下一曲，D鍵控制上一曲，E鍵控制播放/暫停，F(xiàn)鍵為開機(jī)畫面顯示，元件以低耗、高能、耐用、精確、易于操作等為優(yōu)先考慮因素。采當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，判斷鍵值，啟動計(jì)數(shù)器T0，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅(qū)動蜂鳴器，放出樂曲。同時(shí)啟動定時(shí)器T1，顯示樂曲播放的時(shí)間，并驅(qū)動LCD,顯示歌曲號及播放時(shí)間。AT8

14、9C51單片機(jī)的內(nèi)存較小，就用了一個(gè)74LS373鎖存器和27512外部擴(kuò)展芯片對該單片機(jī)進(jìn)行了內(nèi)存的擴(kuò)充，增大了它的存儲空間，讓他可以存儲足夠多的歌曲。</p><p>　　重要的是，基于單片機(jī)的音樂播放器解決專用音樂播放芯片只能一次性燒錄、播放內(nèi)容不可變的缺點(diǎn)。</p><p>　　該音樂發(fā)生器的論文詳細(xì)介紹了其硬件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，整個(gè)設(shè)計(jì)簡單實(shí)用，功能完整。</p>&

15、lt;p>　　關(guān)鍵詞：音樂；AT89C51；單片機(jī)；LCD LM016L</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rapid development of science and technology in recent years, the application of the microcontroller

16、 is constantly deepening, while driven by the traditional control to detect the rapid update. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often a core componen

17、t to use only SCM knowledge is not enough, according to the specific hardware architecture, and software combination for a specific application object features should also </p><p>　　Mining when a keyboard ke

18、y is pressed to determine the key, to start the counter T0, resulting in a certain frequency pulse drive the buzzer and release music. Start timer T1, play time. AT89C51 microcontroller memory is smaller, with a 74LS373

19、 latch and 27512 external expansion chip, the microcontroller memory expansion, increasing its storage space, so that he can store enough songs. Importantly, the microcontroller-based music player to solve the dedicat

20、ed music players chips can only be </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1課題意義1</b></p><p>　　1.2 主要研究工作2<

21、/p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案2</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)方案論證2</p><p>　　2.1.1方案一2</p><p>　　2.1.2 方案二3</p><p>　　2.1.3方案三4</p><p>　　2.1.4 方案比較5<

22、/p><p>　　2.2主要設(shè)計(jì)軟件介紹6</p><p>　　2.2.1 PROTEUS軟件簡介6</p><p>　　2.2.2 KEIL軟件簡介6</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　3.1 電路組成及工作原理6</p><p&g

23、t;　　3.1.1 電路組成6</p><p>　　3.1.2 電路工作原理7</p><p>　　3.2 AT89C51的簡介7</p><p>　　3.2.1 AT89C51功能概述7</p><p>　　3.2.2 AT89C51的管腳圖8</p><p>　　3.2.3 AT89C51 單片機(jī)的引腳介

24、紹8</p><p>　　3.3 晶振電路9</p><p>　　3.4 揚(yáng)聲器電路9</p><p>　　3.5 顯示電路10</p><p>　　3.6 更換歌曲電路11</p><p>　　3.7 復(fù)位電路11</p><p>　　3.8 程序存儲器外部擴(kuò)展電路12</

25、p><p>　　4 液晶顯示原理及LM016L簡介12</p><p>　　4.1 液晶顯示原理及分類12</p><p>　　4.1.1液晶顯示原理12</p><p>　　4.1.2液晶顯示器的分類12</p><p>　　4.1.3液晶顯示器各種圖形的顯示原理:12</p><p&g

26、t;　　4.2 LCD1602簡介13</p><p>　　5 穩(wěn)壓電源15</p><p>　　5.1 穩(wěn)壓電源的功能15</p><p>　　5.2 直流穩(wěn)壓電源15</p><p>　　5.3 ２２０v交流電轉(zhuǎn)５v直流電的電源設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.3.1電路工作原理16</p&

27、gt;<p>　　5.3.2電路原理圖17</p><p>　　6 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)17</p><p>　　6.1播放音樂的原理17</p><p>　　6.2音符頻率的產(chǎn)生17</p><p>　　6.3節(jié)拍頻率的產(chǎn)生19</p><p>　　6.4 軟件流程設(shè)計(jì)20</p>&

28、lt;p>　　6.5性能分析21</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　附 錄24</b></p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p><b>　　中文翻譯</b></p>

29、<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　1緒論 </p><p><b>　　1.1課題意義</b></p><p>　　音樂盒的起源，可追溯至中世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興時(shí)期。當(dāng)時(shí)為使教會的鐘塔報(bào)時(shí)，而將大小的鐘表裝上機(jī)械裝置，被稱為“可發(fā)出聲音的組鐘”。音樂盒有著300多年的發(fā)展

30、歷史，是人類文明發(fā)展的歷史見證。</p><p>　　傳統(tǒng)的音樂盒多是機(jī)械音樂盒，其工作原理是通過齒輪帶動一個(gè)帶有鐵釘?shù)蔫F桶轉(zhuǎn)動,鐵桶上的鐵釘撞擊鐵片制成的琴鍵，從而發(fā)出聲音。但是，機(jī)械式的音樂盒體積比較大，比較笨重，且發(fā)音單調(diào)。水、灰塵等外在因素，容易使內(nèi)部金屬發(fā)音條變形，從而造成發(fā)音跑調(diào)。另外，機(jī)械音樂盒放音時(shí)為了讓音色穩(wěn)定,必須放平不能動搖，而且價(jià)格昂貴，不能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。</p><

31、p>　　本文設(shè)計(jì)的音樂盒，是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作的電子式音樂盒。與傳統(tǒng)的機(jī)械式音樂盒相比更小巧，音質(zhì)更優(yōu)美且能演奏和弦音樂。電子式音樂盒動力來源是電池，制作工藝簡單，可進(jìn)行批量生產(chǎn)，所以價(jià)格便宜?；趩纹瑱C(jī)制作的電子式音樂盒，控制功能強(qiáng)大，可根據(jù)需要選歌，使用方便。所放歌曲的節(jié)奏可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)存儲容量的大小，可以盡可能多的存儲歌曲本設(shè)計(jì)采用簡易音階編碼直覺式輸入法方便設(shè)計(jì)音樂旋律，單片機(jī)與音樂盒功能如圖1-1所示,可以擴(kuò)

32、充其功能如下：</p><p>　?。?）可以顯示歌曲的名稱</p><p>　?。?）可以設(shè)置睡眠關(guān)機(jī)時(shí)間</p><p>　?。?）可以設(shè)置歌曲的播放模式，單曲循環(huán)還是順序播放</p><p>　?。?）可以存儲多首歌曲</p><p>　　圖1-1 單片機(jī)與音樂盒功能圖</p><p>

33、　　1.2 主要研究工作</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，首先確定音樂盒的整體設(shè)計(jì)方案；然后對音樂盒所播放的音樂進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)；其次設(shè)計(jì)了音頻驅(qū)動電路，以驅(qū)動播放揚(yáng)聲器；最后設(shè)計(jì)了直流穩(wěn)壓電源，用于為單片機(jī)和音頻部分、顯示部分提供穩(wěn)定的+5V電壓</p><p>　　2 設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)方案論

34、證</p><p><b>　　2.1.1方案一</b></p><p>　　利用AT89C51、74LS373鎖存器和27512外部擴(kuò)展組成的音樂播放器</p><p><b>　?。?）硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電路以AT89C51為主控制器，74LS373和27512進(jìn)行外部程序存

35、儲器的擴(kuò)展，播放/暫停鍵為播放/暫停歌曲，下一曲鍵和上一曲鍵分別為調(diào)整歌曲的下一曲和上一曲選擇鍵的按鈕。晶振采用12MHz，音樂信號由P3．0口輸出，經(jīng)喇叭發(fā)聲而播放歌曲如圖2-1所示框架圖。</p><p><b>　?。?）軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　程序中根據(jù)音選取的是C調(diào)三個(gè)8度內(nèi)的音符，共24個(gè)音階。每個(gè)音符對應(yīng)頻率由定時(shí)器T0產(chǎn)生。為了程序調(diào)用方

36、便，每個(gè)音符都對應(yīng)一個(gè)編碼，占用一個(gè)字節(jié)。在程序中以查表的方式加載計(jì)數(shù)初值。當(dāng)值為00H時(shí)表示空拍，與節(jié)拍碼配合完成節(jié)拍發(fā)音。節(jié)拍碼也占一個(gè)字節(jié)，每個(gè)音符的時(shí)間長度等于基本時(shí)間乘以節(jié)拍碼的值，由定時(shí)器產(chǎn)生。當(dāng)節(jié)拍碼值為01H時(shí)，表示當(dāng)前樂曲結(jié)束，為00H時(shí)，表示全部樂曲結(jié)束。為了編碼簡單，一般節(jié)拍碼高半字節(jié)表示整拍，低半字節(jié)表示分?jǐn)?shù)，只要基本延時(shí)設(shè)定恰當(dāng)即可并且在按開始按鈕后，可以播放歌曲。在播放程序中設(shè)置三個(gè)變量，分別用于用于存放時(shí)、

37、分、秒，每次定時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，對基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到一秒時(shí)，把秒加一，達(dá)到一分時(shí)，將分加一……同時(shí)調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序，將時(shí)分秒分別拆分為個(gè)位、十位進(jìn)行顯示。利用外部中斷1、2實(shí)現(xiàn)上一曲、下一曲以及暫停功能，設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)變量，檢測到上一曲或下一曲按下時(shí)，分別對計(jì)數(shù)變量加一或減一，檢測到暫停被按下時(shí)，等待按鍵再一次按下后，繼續(xù)播放，方案中歌曲的循環(huán)模式為列表循環(huán)</p><p><b>　　2.1.2 方案

38、二</b></p><p><b>　?。?）硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電路以AT89C51為主控制器，74LS373和27512進(jìn)行外部程序存儲器的擴(kuò)展，采用利用4X4組成的16個(gè)按鈕矩陣鍵盤來實(shí)現(xiàn)對播放的控制，其中包括下一曲、上一曲、暫停按鈕（分別為C、D、E鍵），當(dāng)按下1~A其中的一個(gè)時(shí)，跳到相應(yīng)的曲譜進(jìn)行演奏，顯示電路采用六個(gè)共陰極數(shù)碼

39、管進(jìn)行顯示，晶振采用12MHz，音樂信號由P3．0口輸出，經(jīng)喇叭發(fā)聲而播放歌曲，如圖2-2所示。</p><p><b>　?。?）軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　程序中音選取的是C調(diào)三個(gè)8度內(nèi)的音符，共24個(gè)音階。每個(gè)音符對應(yīng)頻率由定時(shí)器T0產(chǎn)生。為了程序調(diào)用方便，演奏時(shí)時(shí)每個(gè)音符都對應(yīng)一個(gè)編碼，占用一個(gè)字節(jié)。在程序中以查表的方式加載計(jì)數(shù)初值,為了編碼簡單，一

40、般節(jié)拍高半字節(jié)表示整拍，低半字節(jié)表示分?jǐn)?shù)，只要基本延時(shí)設(shè)定恰當(dāng)即可，為了及時(shí)響應(yīng)鍵盤操作，程序的編寫以鍵盤掃描為主線編寫（即主程序循環(huán)掃描按鍵，在按鍵模塊中調(diào)用其他功能模塊）,按鍵每按下一次，按鍵掃描模塊計(jì)算出鍵值，并儲存鍵值，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)至響應(yīng)的標(biāo)號執(zhí)行程序，播放相應(yīng)的歌曲，歌曲循環(huán)模式為單曲循環(huán)，其他功能的實(shí)現(xiàn)與方案一類同</p><p><b>　　2.1.3方案三</b></p

41、><p><b>　?。?）硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電路以AT89C51為主控制器，采用利用4X4組成的16個(gè)按鈕矩陣鍵盤來上實(shí)現(xiàn)對播放的控制，其中C、D、E分別為功能鍵上一曲、下一曲以及暫停。F鍵為開機(jī)畫面顯示，1~A號按鍵中每按一個(gè)鍵，跳到相應(yīng)的曲譜進(jìn)行演奏，顯示電路采用液晶顯示器LM016L進(jìn)行顯示，晶振采用12MHz，音樂信號由P3．0口輸出，經(jīng)喇叭

42、發(fā)聲而播放歌曲，如圖2-3所示。</p><p><b>　　（2）軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　程序中音選取的是C調(diào)一個(gè)8度內(nèi)的音符，共7個(gè)音階。根據(jù)十二平均律，（即將八度定義為1200音分，其中全因音符占200音分，半音占100音分，共十二個(gè)半音）每個(gè)音符對應(yīng)頻率由定時(shí)器T0產(chǎn)生。為了程序調(diào)用方便，將十二個(gè)半音的定時(shí)器初值放于表中，演奏時(shí)無需計(jì)算定時(shí)器初值

43、，在程序中以查表的方式加載計(jì)數(shù)初值,每個(gè)音符都對應(yīng)一個(gè)編碼，占用一個(gè)字節(jié)。由于人耳的分辨力有限，為了編程簡單，曲譜中的節(jié)拍碼用延時(shí)來代替，每個(gè)音符發(fā)音30MS。由于采用的是矩陣式鍵盤，為了及時(shí)響應(yīng)按鍵，程序的編寫以鍵盤掃描為主線編寫（即主程序循環(huán)掃描按鍵，在按鍵模塊中調(diào)用其他功能模塊）。按鍵每按下一次，按鍵掃描模塊計(jì)算出鍵值，并儲存鍵值，跳轉(zhuǎn)至響應(yīng)的標(biāo)號執(zhí)行程序，并調(diào)用液晶顯示子程序，將鍵值在液晶顯示器制定位置顯示，如果檢測到F鍵被按下

44、，調(diào)用液晶顯示模塊，顯英文字符歡迎，以及作者信息，本程序中，由于音符的長度是固定的30MS，T1用于更新剩余時(shí)間。剩余時(shí)間的顯示同上。</p><p>　　2.1.4 方案比較</p><p>　　從以上三種方案，方案一采用的是獨(dú)立式按鍵，按鍵太少，不能實(shí)現(xiàn)歌曲的快速選擇，幾乎沒有拓展功能的可能，而方案二雖然采用的是矩陣式鍵盤，無論從擴(kuò)展功能上將還是快速選擇都優(yōu)于方案一，但數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定

45、，編程以及困難，占用CPU時(shí)序太多，方案三顯然不存在方案一、方案二的缺點(diǎn)，使用了液晶顯示屏，編程簡單，顯示穩(wěn)定，占用CPU時(shí)序少，并且可以實(shí)現(xiàn)許多方案一、方案二無法實(shí)現(xiàn)的功能，無論是矩陣式鍵盤，還是液晶顯示器，都有許多可擴(kuò)展的功能，并且在播放音樂時(shí)簡單實(shí)用，在使用上及其功能的實(shí)現(xiàn)上都優(yōu)于前兩種方案。更重要的是液晶顯示器是當(dāng)今電子設(shè)計(jì)的主流，通過這次設(shè)計(jì)，我能夠?qū)W習(xí)到許多東西。通過方案對比，最終選擇方案三，音樂發(fā)生器電路原理圖見附錄所示。

46、</p><p>　　2.2主要設(shè)計(jì)軟件介紹</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用KEIL編程軟件對音樂盒程序進(jìn)行編程與調(diào)試，配合PROTEUS仿真軟件對硬件進(jìn)行仿真調(diào)試，兩種軟件的簡介如下：</p><p>　　2.2.1 PROTEUS軟件簡介</p><p>　　Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的ED

47、A工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(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。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(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

48、界上唯一將電路仿真軟件、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，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了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>　　2.2.2 KEIL軟件簡介</p&

49、gt;<p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系

50、統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 電路組成及工作原理</p><p>　　3.1.1 電路組成</p><p>　　音

51、樂發(fā)生器的電路設(shè)計(jì)方框圖如上圖方案三所示，電路原理圖見附錄1所示，主要由單片機(jī)控制系統(tǒng)、行列式鍵盤、液晶顯示屏、內(nèi)存外部擴(kuò)充電路、復(fù)位電路等組成。</p><p>　　單片機(jī)AT89C51是本系統(tǒng)的核心，它主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作。在其外圍接上：復(fù)位電路、數(shù)碼管、按鈕及揚(yáng)聲器。元件為：晶振X1、電容、電阻、揚(yáng)聲器、4*4行列式鍵盤、74LS373鎖存器、27512外部程序存儲器擴(kuò)展、LM016L液晶顯示屏。硬

52、件電路中用P1.0~P1.7控制按鍵，其中P1.0~P1.3掃描行，P1.4~P1.7掃描列，用，P2.0~P2.2作為LCD的RS,R/W,E的控制信號。用P0.0~P0.7作為LCD的D0~D7的控制信號。用P3.7口控制蜂鳴器，電路為12MHZ晶振頻率工作，起振電路中C1,C2均為30pf。將P0口作為74LS373鎖存器的輸入以及27C512的數(shù)據(jù)輸入口，鎖存器輸出至27C512的低八位地址口，將P2口作為27C512高八位地址

53、口，27C512的控制信號OE/VPP接至單片機(jī)的PSEN，實(shí)現(xiàn)片外ROM的讀寫控制。</p><p>　　3.1.2 電路工作原理 </p><p>　　本音樂發(fā)生器是用單片機(jī)來設(shè)計(jì)制作完成，其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過軟件編程來完成， AT89C51單片機(jī)片內(nèi)帶有4KB和外部程序存儲器擴(kuò)展的256K的內(nèi)存，并且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。該音樂發(fā)生器的效率較高，其誤差主要由晶振自身的誤差所

54、造成。存儲歌曲是采用的外部擴(kuò)展，4*4行列式鍵盤來實(shí)現(xiàn)的，按鍵將單片機(jī)I/0 口的電平拉低，單片機(jī)檢測到I/O口電平為0時(shí)，判斷并存儲鍵值。并自動跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)曲號的標(biāo)號處執(zhí)行代碼。顯示采用的是液晶顯示屏LM016L，顯示穩(wěn)定清晰，并且能顯示多個(gè)信息，當(dāng)片內(nèi)4K的程序存儲器存滿后，自動跳轉(zhuǎn)到片外256K程序存儲器繼續(xù)存儲。</p><p>　　3.2 AT89C51的簡介</p><p>　　

55、3.2.1 AT89C51功能概述</p><p>　　自從1971年微型計(jì)算機(jī)問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，導(dǎo)致微型計(jì)算機(jī)正向兩個(gè)主要方向發(fā)展：一是高速度、高性能、大容量的高檔微型機(jī)及其系列化向大、中型計(jì)算機(jī)的挑戰(zhàn)；另一個(gè)是穩(wěn)定可靠、小而廉、能適應(yīng)各種控制領(lǐng)域需要的單片機(jī)。</p><p>　　MCS—51系列是Intel公司在1980年推出的高檔8位單片機(jī)，具有性能價(jià)格

56、比高、品種多、兼容性強(qiáng)、開發(fā)用的仿真機(jī)較完善等優(yōu)點(diǎn)，所以在國際上和國內(nèi)的占有率相當(dāng)高。它擁有8位微處理器和控制器，內(nèi)含一個(gè)一位布爾運(yùn)算處理器，可直接對數(shù)據(jù)的位進(jìn)行操作和運(yùn)算，特別適用于邏輯控制。內(nèi)部含有4KB的程序ROM并且在外部擴(kuò)展了256K的存儲空間，2個(gè)16位的計(jì)數(shù)/定時(shí)器。本次采用的是AT89C51單片機(jī)，其電路如3-1所示，它的中斷功能比較強(qiáng)，有5個(gè)中斷源，即外部中斷2個(gè)，定時(shí)器中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)，有2個(gè)中斷優(yōu)先級。中斷控

57、制電路主要包括用于中斷控制的四個(gè)寄存器：定時(shí)器控制寄存器TCON，串行口控制寄存器SCON，中斷允許控制寄存器IE，中斷優(yōu)先級控制寄存器IP等。內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，全雙工方式的串行接口（UART），兩極中斷優(yōu)先權(quán)的6個(gè)中斷源/5個(gè)中斷矢量的中斷邏輯。哈佛結(jié)構(gòu)的存儲器組織，支持高達(dá)64K為單周期指令，支持六種尋址方式。最高時(shí)鐘振蕩頻率可達(dá)12MHZ，大部分指令執(zhí)行時(shí)間為1µs，乘、除指令為4µs。</p>&

58、lt;p>　　3.2.2 AT89C51的管腳圖</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)采用40引腳雙列直插式封裝（DIP），其引腳排列和邏輯符號如圖2-3所示，4個(gè)并行口共有32根引腳，可分別作地址線、數(shù)據(jù)線和I/O線；2根電源線；2根時(shí)鐘振蕩電路引腳和4根控制線。</p><p>　　3.2.3 AT89C51 單片機(jī)的引腳介紹</p><p>　　A

59、T89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有許多引腳具有第二功能，各引腳功能說明如下：</p><p>　　（1）輸入/輸出口線</p><p>　　A． 口8位雙向口線</p><p>　　B． 口8位雙向口線</p><p>　　C． 口8位雙向口線</p><p>　　D． 口8

60、位雙向口線</p><p>　?。?）ALE地址鎖存控制信號</p><p>　　在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把口輸出的底8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。</p><p>　　（3）外部程序存儲器讀選通信號</p><p&g

61、t;　　在讀外部ROM時(shí)有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。</p><p>　?。?）訪問程序存儲器控制信號</p><p>　　當(dāng)信號為低電平時(shí)，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當(dāng)信號為高電平時(shí)，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。</p><p>　　（5）RST 復(fù)位信號</p><p>

62、;　　當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。</p><p>　?。?）XTAL1和XTAL2外接晶體引線端</p><p>　　當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，這兩個(gè)引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號。</p><p>　?。?）電源、地線GND</p><p>　　V

63、CC、GND。VCC一般接+5V電源，GND接地。</p><p><b>　　3.3 晶振電路</b></p><p>　　MCS-51片內(nèi)有一個(gè)高增益的反相放大器，其輸入端為引腳XTAL1和輸出端為引腳為XTAL2，用于外接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路，如圖3-2所示。電容C1和C2對頻率有微調(diào)作用，電容一般

64、取20pF左右。晶體振蕩頻率范圍是1．2MＨz～12MHz，一般情況下，選用振蕩頻率為12MHz的石英晶體。振蕩脈沖信號經(jīng)過內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘信號。</p><p><b>　　圖3-2 晶振電路</b></p><p><b>　　3.4 揚(yáng)聲器電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是采用

65、蜂鳴器用來發(fā)出聲音，由于在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)輸出的標(biāo)準(zhǔn)高電平為5伏，輸出功率很有限，所以本設(shè)計(jì)中，理論聯(lián)系實(shí)際，用一個(gè)PNP型三極管驅(qū)動蜂鳴器，由于三極管具有放大作用，在實(shí)際應(yīng)用中，輸出功率將會提高很多。 </p><p><b>　　3.5 顯示電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)顯示是采用液晶顯示器LM016L進(jìn)行顯示， LM016L的功能、顯示原理以及使

66、用方法將會在后文中介紹，P0口是一個(gè)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用的雙向I/O口，當(dāng)使用P0口訪問外部存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口內(nèi)部已有上拉電阻，當(dāng)P0口作程序檢驗(yàn)，輸出指令字節(jié)時(shí)，必須外接上拉電阻。LM016L的控制信號RS、</p><p>　　RW、E分別接到單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2。本設(shè)計(jì)中主要用LM016L顯示開機(jī)畫面、作者信息、播放剩余時(shí)間、歌曲號/鍵號。電路如圖3-4所示。</p>&l

67、t;p><b>　　圖3-4顯示電路</b></p><p>　　3.6 更換歌曲電路</p><p>　　采用4*4行列式鍵盤來實(shí)現(xiàn)選擇歌曲播放，以及對歌曲號做基本的操作，即上一曲、下一曲以及暫停/播放。在本設(shè)計(jì)中1-A號按鍵用于選擇歌曲的曲號播放，C、D、E分別為下一曲、上一曲、播放/暫停按鈕，此外F鍵用于開機(jī)畫面顯示，0號按鍵在本設(shè)計(jì)中未使用，留作擴(kuò)展功能

68、使用。用P1.0~P1.7控制按鍵，其中P1.0~P1.3掃描行，P1.4~P1.7掃描列。電路如圖3-5所示。</p><p><b>　　3.7 復(fù)位電路</b></p><p>　　AT89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個(gè)施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。</p><p>　　本

69、設(shè)計(jì)是采用上電自動復(fù)位，上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。 </p><p>　　圖 3-6 復(fù)位電路</p><p>　　3.8 程序存儲器外部擴(kuò)展電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)是采用了一個(gè)74LS373鎖存器和一個(gè)27512程序存儲器外部擴(kuò)展組成，其主要的功能就是為

70、了在外部擴(kuò)展單片機(jī)內(nèi)存，使它有足夠的空間存放系統(tǒng)中的程序，而達(dá)到使它實(shí)現(xiàn)所要得到的功能和應(yīng)用的領(lǐng)域，其圖如圖3-7所示。</p><p>　　4 液晶顯示原理及LM016L簡介</p><p>　　4.1 液晶顯示原理及分類</p><p>　　4.1.1液晶顯示原理</p><p>　　液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯

71、示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。</p><p>　　4.1.2液晶顯示器的分類</p><p>　　液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯

72、示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動（Static）、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）三種。</p><p>　　4.1.3液晶顯示器各種圖形的顯示原理</p><p><b>　　(1) 線段的顯示</b></p><p>　　點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)L

73、CD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H

74、）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。</p><p><b>　　(2) 字符的顯示</b></p><p>　　用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示

75、屏幕上某幾個(gè)位置對應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。</p><p><b>　　(3) 漢字的顯示</b>

76、</p><p>　　漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。<

77、/p><p>　　4.2 LCD1602簡介</p><p>　　LM016l 與LCD1602原理是一樣的，只不過PROTEUS中016沒顯示調(diào)</p><p>　　1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個(gè)字符</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V</p>

78、;<p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p><p>　　(1) 引腳功能說明</p><p>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表4-1

79、所示:</p><p>　　表4-1：引腳接口說明表</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度。</p>

80、<p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成

81、低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　(2) 1602LCD的指令說明及時(shí)序</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編

82、程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p>

83、<p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動顯示的文字，低電平時(shí)移動光標(biāo)。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為

84、8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。<

85、/p><p>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　5 穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　5.1 穩(wěn)壓電源的功能</p><p>　?。?） 穩(wěn)定電壓：當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)瞬間波動時(shí)，穩(wěn)壓電源會以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在±2%以內(nèi)。 </p>

86、;<p>　?。?） 多功能綜合保護(hù)：穩(wěn)壓器除了最基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還應(yīng)具有過壓保護(hù)（超過輸出電壓的+10%）、欠壓保護(hù)（低于輸出電壓的-10%）、缺相保護(hù)、短路過載保護(hù)最基本的保護(hù)功能。 </p><p>　　（3） 尖脈沖抑制（可選）：電網(wǎng)有時(shí)會出現(xiàn)幅值很高，脈寬很窄的尖脈沖，它會擊穿耐壓較低的電子元件。穩(wěn)壓電源的抗浪涌組件能夠?qū)@樣的尖脈沖起到很好的抑制作用。 </p>&

87、lt;p>　?。?） 隔離傳導(dǎo)性EMI電磁干擾（可選）：數(shù)控設(shè)備多采用AC/DC整流+PFC高頻功率因數(shù)校正，自身有一定的干擾性同時(shí)對干擾源也有嚴(yán)格要求。穩(wěn)壓電源的濾波組件能夠有效隔離電網(wǎng)對設(shè)備的干擾同時(shí)也能有效隔離設(shè)備對電網(wǎng)的干擾。 </p><p>　　（5） 防雷（可選）：應(yīng)具有的防雷擊能力。</p><p>　　5.2 直流穩(wěn)壓電源</p><p>　

88、　它的供電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大?。缓笳弑硎据斎腚妷夯蜇?fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)間。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)

89、壓電路得到穩(wěn)定電壓(或電流)。這種電源線路簡單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低(常低于40%～60%)。后者以改變調(diào)整元件(或開關(guān))的通斷時(shí)間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。這類電源功耗小，效率可達(dá)85%左右，但缺點(diǎn)是紋波大、相互干擾大。所以，80年代以來發(fā)展迅速。從工作方式上可分為： </p><p>　?、倏煽卣餍?。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)整輸出電壓。 </p><p&g

90、t;　　②斬波型。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。 </p><p>　?、圩儞Q器型。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。</p><p>　　5.3 ２２０v交流電轉(zhuǎn)５v直流電的電源設(shè)計(jì)</p><p

91、>　　平時(shí)對于5v 的直流電源需求的情況比較多，在單片機(jī)，以及一些電路中應(yīng)用的較多，因此，為了更方便快捷的由220v 的交流電得到這樣的電源，故設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 直流電源設(shè)計(jì)電路</p><p>　　5.3.1電路工作原理</p><p>　　從圖5-1看,變壓器輸入端經(jīng)過一個(gè)保險(xiǎn)連接電源插頭,如果變壓器或后面的電

92、路發(fā)生短路，保險(xiǎn)內(nèi)的金屬細(xì)絲就會因大電流引發(fā)的高溫溶化后斷開。 </p><p>　　變壓器后面由4個(gè)二極管組成一個(gè)橋式整流電路，整流后就得到一個(gè)電壓波動很大的直流電源，所以在這里接一個(gè)330uF/25V的電解電容。 </p><p>　　變壓器輸出端的9V電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波，在電容C1兩端大約會有11V多一點(diǎn)的電壓，假如從電容兩端直接接一個(gè)負(fù)載，當(dāng)負(fù)載變化或交流電源有少許波動都會使

93、C1兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個(gè)比較穩(wěn)定的電壓，在這里接一個(gè)三端穩(wěn)壓器的元件。 </p><p>　　三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，內(nèi)部由一些三極管和電阻等構(gòu)成，在分析電路時(shí)可簡單的認(rèn)為這是一個(gè)能自動調(diào)節(jié)電阻的元件，當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻自動變小，而當(dāng)負(fù)載電流變小時(shí)三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻又會自動變大，這樣就能保持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變。 </p><p>　　因

94、為我們要輸出5V的電壓，所以選用7805，7805前面的字母可能會因生產(chǎn)廠家不同而不同。LM7805最大可以輸出1A的電流，內(nèi)部有限流式短路保護(hù)，短時(shí)間內(nèi)，例如幾秒鐘的時(shí)間，輸出端對地（2腳）短路并不會使7805燒壞，當(dāng)然如果時(shí)間很長就不好說了，這跟散熱條件有很大的關(guān)系。 </p><p>　　三端穩(wěn)壓器后面接一個(gè)105的電容，這個(gè)電容有濾波和阻尼作用。 </p><p>　　最后在C2兩

95、端接一個(gè)輸出電源的插針，可用于與其它用電器連接,比如MP3等。 </p><p>　　雖然7805最大電流是一安培，但實(shí)際使用一般不要超過500mA,否則會發(fā)熱很大，容易燒壞。一般負(fù)載電有200mA以上時(shí)需要散熱片。</p><p>　　5.3.2電路原理圖</p><p>　　78XX系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖5-2所示，這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源

96、電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容。當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。</p><p>　　圖5-2穩(wěn)壓電源電路原理圖</p><p>　　6 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　6.1播放音樂的原理</p><p>　　發(fā)音原理：播放一段音樂需要的是兩個(gè)元素，一個(gè)是音調(diào)，另一

97、個(gè)是音符。首先要了解對應(yīng)的音調(diào)，音調(diào)主要由聲音的頻率決定，同時(shí)也與聲音強(qiáng)度有關(guān)。對一定強(qiáng)度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降；對一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強(qiáng)增加而下降，高頻純音的音調(diào)卻隨強(qiáng)度增加而上升。另外，音符的頻率有所不同?；谏厦娴膬?nèi)容，這樣就對發(fā)音的原理有了一些初步的了解。 </p><p>　　音符的發(fā)音主要靠不同的音頻脈沖。利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0，使其工作在模式1，定時(shí)中斷，然后控制P3

98、.0引腳的輸出音樂。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，利用定時(shí)器計(jì)時(shí)這個(gè)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I/O反相，就可在I/O腳上得到此頻率的脈沖。</p><p>　　6.2音符頻率的產(chǎn)生</p><p>　　音符及定時(shí)器初始值：</p><p>　　例如：中音1（do）的音頻

99、=523HZ,周期T=1/523s=1912</p><p>　　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的定時(shí)時(shí)間為：T/2=1912/2=956</p><p>　　定時(shí)器956的計(jì)數(shù)值=定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期=956/1=956(時(shí)鐘頻率=12MHZ)</p><p>　　裝入T0計(jì)數(shù)器初值為65536-956=64580</p><p>　　將64580裝入T0

100、寄存器中，啟動T0工作后，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將產(chǎn)生溢出中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)時(shí)，每次對P3.0引腳的輸出值進(jìn)行取反，就可得到中音DO（523HZ）的音符音頻。將51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器工作在計(jì)數(shù)器模式1下，改變計(jì)數(shù)初值TH0,TL0以產(chǎn)生不同的頻率。表6-1是C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值T的對照表： </p><p>　　表6-1 C調(diào)各音符頻率與計(jì)數(shù)初值T的對照表</p><p>　　音符、音符編碼

101、及定時(shí)器初始值：</p><p>　　為了產(chǎn)生音符，必須求出音符低音5—高音5的計(jì)數(shù)初值。例如C調(diào)的低1DO的THTL=65536-50000/262=63627，中音DO的THTL=65536-500000/523=64580,高音DO的THTL=65536-500000/1042=65056。為了方便寫譜，對其進(jìn)行簡單的編碼，在編程時(shí)，根據(jù)音符編碼查找對應(yīng)的計(jì)數(shù)初值。比如說音樂是C調(diào)的，那么出現(xiàn)低音的5SO，

102、直接將代碼寫為1；出現(xiàn)低音6LA,直接寫一個(gè)2的代碼；出現(xiàn)低音7SI，直接寫一個(gè)3代碼。表6-2是音符編碼表。</p><p>　　表6-2 音符編碼表</p><p>　　6.3節(jié)拍頻率的產(chǎn)生</p><p>　　音樂中的節(jié)拍用延時(shí)時(shí)間產(chǎn)生。例如，1拍=0.4s,1/4拍=0.1s，以此類推。假設(shè)1/4拍執(zhí)行一次延時(shí)程序，則1/2拍就執(zhí)行兩次延時(shí)程序，所以只要求

103、出1/4拍的延時(shí)時(shí)間，其余節(jié)拍就是它的倍數(shù)。為了方便，將節(jié)拍數(shù)也進(jìn)行了編碼，并且計(jì)算了樂譜節(jié)拍編程時(shí)的延時(shí)時(shí)間，如表6-3和表6-4所示。</p><p>　　表6-3 節(jié)拍數(shù)編碼表</p><p>　　表6-4 樂譜節(jié)拍編程時(shí)的時(shí)間延時(shí)表</p><p>　　音符編碼和節(jié)拍編碼完成后，在編程時(shí)，每個(gè)音符占一個(gè)字節(jié)，高四位是音符編碼，低四位是節(jié)拍編碼。</

104、p><p>　　6.4 軟件流程設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)采用了自定下下的設(shè)計(jì)流程，即在編制一個(gè)程序時(shí)，先考慮程序的總體結(jié)構(gòu)而忽略一些細(xì)節(jié)問題，然后逐步的一步一步的細(xì)化，直至用程序語言完全描述每一個(gè)細(xì)節(jié)為止。主要程序流程有：主程序、判斷有無按鍵子程序、鍵盤掃描子程序、顯示鍵號/歌曲號子程序、開機(jī)畫面子程序、按鍵值播放歌曲子程序、播放時(shí)間初始化子程序、液晶顯示屏寫指令子程序、液晶顯示

105、屏寫數(shù)據(jù)、字符串顯示子程序播放時(shí)間顯示子程序、播放歌曲子程序、播放時(shí)間更新子程序。程序中使用了兩個(gè)定時(shí)中斷，定時(shí)中斷0用于產(chǎn)生整個(gè)音程的頻率，以便驅(qū)動揚(yáng)聲器。定時(shí)器T1用于刷新播放時(shí)間，當(dāng)發(fā)生一秒定時(shí)中斷時(shí)，將秒加一，達(dá)到60秒時(shí)，將分加一，達(dá)到60分時(shí)，將時(shí)加一。程序設(shè)置了溢出處理，即當(dāng)時(shí)間為23：59：59時(shí)，自動將時(shí)間更新為00：00：00。程序的總體流程是當(dāng)P1由按鍵按下時(shí)，讀鍵盤，并儲存鍵值，若為F鍵則通過查表的方式，調(diào)用字符

106、串顯示子程序顯示開機(jī)畫面，同時(shí)用查表的方式求出鍵號的ASCII值，并調(diào)用顯示鍵號/曲號自稱序，將鍵號顯示出來。若為1-A，程序根據(jù)儲存的鍵號，將相應(yīng)歌曲的表頭地址賦給DPTR，取出曲譜，判斷是否為休止符，通過查表的方式將表</p><p>　?。?）播放音樂子程序流程圖如圖6-2所示。</p><p><b>　　6.5性能分析</b></p><

107、p>　　在本設(shè)計(jì)中，一共設(shè)置了9首MID樂曲，分別是第一首《精忠報(bào)國》、第二首《月亮代表我的心》、第三首《看我七十二變》、第四首《同一首歌》、第五首《大?！贰⒌诹住秲芍缓?、第七首<<世上只有媽媽好>>、第八首歌《彩云追月》、第九首<<十年>>、第十首<<你的愛給了誰>>。在本設(shè)計(jì)中由于對音樂知識欠缺，曲譜為網(wǎng)絡(luò)下載。采用LCD顯示，穩(wěn)定清晰，可靠性高，為

108、了及時(shí)響應(yīng)按鍵，在每段子程序里面都調(diào)用了按鍵判斷子程序，并且主程序是以按鍵掃描為主線編寫的，系統(tǒng)的靈敏度高。除此之外，在按鍵掃描子程序中還帶有延時(shí)再判斷，軟件去抖動功能，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。采用定時(shí)中斷更新播放時(shí)間，增強(qiáng)了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，鑒于于作者水平有限，播放歌曲程序?yàn)榱撕唵螌?shí)用，節(jié)拍碼被設(shè)置為固定的30ms，演奏也只是在一個(gè)八度里面完成，系統(tǒng)適應(yīng)性有待提高。</p><p><b>　　總結(jié)與展

109、望</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)報(bào)告主要介紹了用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的音樂發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)介紹了該電路的硬件構(gòu)成和軟件工作過程，系統(tǒng)以AT89C51為核心，主要采用中斷控制系統(tǒng)，結(jié)合所學(xué)的單片機(jī)的知識，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。設(shè)計(jì)中很好的使軟、硬件相結(jié)合，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對單片機(jī)及其附屬電路有了一定的了解，對課本上的知識有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。</p

110、><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過幾個(gè)月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這短短幾個(gè)月的制作，我感覺到自己從課本上學(xué)到的理論知識和實(shí)踐仍有很大的差距。很多元器件根本不知道有什么功效，在仿真儀器中是什么代碼。有的

111、知識，自己感覺已經(jīng)掌握得差不多了，但是實(shí)際操作起來就有問題出現(xiàn)了。我遇到了不少問題，花費(fèi)了很多的時(shí)間。這讓我重新反思我們的學(xué)習(xí)，深刻領(lǐng)悟到我們這個(gè)專業(yè)動手實(shí)踐的重要性。理論不經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)，是沒法實(shí)施的，就像我們編的程序，很多方面考慮的都不夠，幾乎沒有涉及到實(shí)際應(yīng)用時(shí)的防范方法措施。知識是永無止境的，在今后的工作中，我會理論聯(lián)系實(shí)際，不停的去學(xué)習(xí)，不停的去感悟，以彌補(bǔ)我先天的不足以及后天的差距。</p><p>　

112、　在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我真正體會到了實(shí)踐的重要性，很多自己認(rèn)為萬無一失的軟件代碼或者硬件電路，在調(diào)試的過程中都不會是風(fēng)平浪凈的，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)歷了從概念到成品的漫長過程，在此過程中我學(xué)習(xí)了許多以前沒有掌握而又是電子類畢業(yè)生必須掌握的知識，從設(shè)計(jì)的第一天起，我就被proteus的強(qiáng)大功能所折服，學(xué)會了proteus，就相當(dāng)于擁有一個(gè)電子設(shè)計(jì)開發(fā)平臺。兩個(gè)多月來，我有過驚喜、失落、樂觀、自信、自卑，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也磨練了我的心志，堅(jiān)定了我的信念