簡易電子琴設(shè)計報告

1、 桂林電 子 科 技 大 學(xué)簡易電子琴設(shè)計 設(shè) 計 報 告 指導(dǎo)老師： 學(xué) 生： 學(xué) 號： 機電工程學(xué)院 年 月簡易電子琴設(shè)計報告目錄一、設(shè)計題目3二、設(shè)計內(nèi)容與要求3三、設(shè)計的目的與意義3四、設(shè)計方案與選擇4.1設(shè)計方案34.2方案選擇5五、系統(tǒng)硬件與電路圖5.1 電路原理總圖125.2 復(fù)位電路135.3 起振電路135.4 放大電路145.5 pcb圖155.6 其他16六、程序流程圖與源程序6.1程序流程圖166.2源程序17七、系統(tǒng)設(shè)計與說明7.1 at89s51單片機237.2 dac0832297.3焊接過程357.4系統(tǒng)調(diào)試36八、設(shè)計體會37九、參考文獻(xiàn) 39一、設(shè)計題目簡易

2、電子琴的設(shè)計二、設(shè)計內(nèi)容與要求用8031單片機控制電子琴發(fā)出1、2、3、4、5、6、7七個音符的聲音，音調(diào)可控。三、設(shè)計的目的與意義1. 進(jìn)一步熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)及工作原理，加深對單片機理論知識的理解。2. 掌握單片機內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用。3. 掌握單片機的接口及相關(guān)外圍芯片特性、使用與控制方法。4. 掌握單片機編程方法、調(diào)試方法。5. 掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建和使用，為以后設(shè)計和實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。4、 設(shè)計方案及方案選擇4.1設(shè)計方案4.1.1 設(shè)計思路 聲音是由物體振動產(chǎn)生，正在發(fā)聲的物體叫聲源。聲音以波的形式傳播。聲音是聲波通過任何物質(zhì)傳播形成的運動。聲波振動內(nèi)耳的聽小

3、骨，這些振動被轉(zhuǎn)化為微小的電子腦波，它就是我們覺察到的聲音。內(nèi)耳采用的原理與麥克風(fēng)捕獲聲波或揚聲器的發(fā)音一樣，它是移動的機械部分與氣壓波之間的關(guān)系。聲音按音調(diào)可分為：高音、中音、低音。音高是由發(fā)聲物體振動頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低。音持續(xù)時間的長短即時值，一般用拍數(shù)表示。休止符表示暫停發(fā)音。音樂是由許多不同的音符組成的，而每個音符對應(yīng)著不同的頻率,這樣就可以利用不同的頻率組合，加以拍數(shù)對應(yīng)的延時，構(gòu)成音樂。如果單片機要自己播放音樂就必須考慮到節(jié)拍的設(shè)置。對于at80c51而言要產(chǎn)生一定頻率的方波一般是先將某口線輸出高電平，延遲一段時間后再輸出低電平。通過改變延遲時間可以改

4、變單片機的輸出頻率。單片機的延時主要有兩種方式，即軟件延時和使用定時/計數(shù)器延時。其中軟件延時不是很精確，而電子琴電路由于每個音符的頻率值要求比較嚴(yán)格，因此我們選用定時/計數(shù)器延時。簡易的電子琴系統(tǒng)主要是采用at89c51單片機，單片機工作于12mhz的時鐘頻率，使用其定時/計數(shù)器t0，工作模式為1，設(shè)計2*4鍵盤矩陣，設(shè)置成8個音，可隨意彈奏想要表現(xiàn)的音樂，因為單片機產(chǎn)生的音頻脈沖沒有足夠的驅(qū)動能力，所以用三極管放大電路實現(xiàn)音頻的放大，保證揚聲器能產(chǎn)生所要實現(xiàn)的音符聲音。4.1.2 設(shè)計方法方案一：以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設(shè)有9個按鍵和揚聲器

5、。定時器按設(shè)置的定時參數(shù)產(chǎn)生中斷，由于定時參數(shù)不同，就會發(fā)出不同頻率的脈沖，不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動電路放大濾波后，就會發(fā)出不同音調(diào)。方案二：程序可分如下：初始化模塊、判斷按鍵模塊、鍵值處理模塊、音樂處理模塊、中斷模塊、0處理模塊、表單模塊。初始化模塊：對8279鍵盤的部分進(jìn)行初始化和中斷初始化。鍵值處理模塊：用8279的狀態(tài)字來判斷它是否按鍵（fiforam不能清除已處理的數(shù)據(jù)，但8279的狀態(tài)字會發(fā)生相應(yīng)改變）。輸入的鍵值與1-8的物理值01h-08h進(jìn)行比較，如果與其中某個數(shù)相等，則跳到1-8的鍵值處理模塊；如果是9或者a，則跳到音樂處理模塊。如果輸入是0，則跳到0處理模塊。結(jié)尾跳到初始

6、化模塊。音樂處理模塊：專門處理音樂中的1-8的發(fā)音。它們發(fā)音不同是因為波的頻率不同，所以要發(fā)出不同的音，只要實現(xiàn)發(fā)出的波的頻率不同即可。于是，可通過定時的方法來中斷產(chǎn)生不同的方波?？砂?-8的定時初值放在一個表單內(nèi)。中斷模塊：t0中斷是為鍵值處理模塊服務(wù)；t1中斷是為音樂處理模塊服務(wù)。0處理模塊：在音樂處理過程中，按下0則音樂暫停，此時可如其他按鍵（包括音樂按鍵）。當(dāng)再按下0鍵時，則最近繼續(xù)的音樂中斷。表單模塊：tab音符表單存放1-8的ascii碼值；frequency音符初值表單存放1-8音符的中斷初值；dat、dat1分別存放兩首歌曲相應(yīng)的中斷初值和節(jié)拍等信息。方案三：用可控硅制作電子琴

7、。將220v交流電經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)過整流、濾波，獲得+13.5v直流電壓。將單向可控硅scr和電阻、電容組成馳張振蕩器電路。但該設(shè)計方案制作成本高且復(fù)雜。 由單片機控制的電子琴，單片機工作于12mhz時鐘頻率，使用其定時/計數(shù)器t0，工作模式為1，改變計數(shù)值th0和tl0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號。該設(shè)計具有11個音節(jié)的鍵盤，用戶可以根據(jù)樂譜在鍵盤上進(jìn)行演奏，音樂發(fā)生器會根據(jù)用戶的彈奏，通過揚聲器將音樂播放出來。由于本例實現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。用單片機產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動揚聲器并不能產(chǎn)生所要實現(xiàn)的音樂，因為它沒有足夠的驅(qū)動能力，這就

8、需要音頻功率放大電路。通過討論，與同學(xué)交流，上網(wǎng)查資料得出方案一較優(yōu)，故選方案一做！4.2 方案選擇4.2.1單片機的選擇at89s51是一個低功耗，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(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存儲單元，at89s51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。at89s51具有如下特點：40個引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序

9、存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，at89s51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時計數(shù)器，串行口，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。4.2.2 揚聲器的選擇揚聲器是一種把電平轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘柕膿Q能器件，揚

10、聲器和性能對音質(zhì)的高低音響很大。揚聲器的主要性能指標(biāo)有：靈敏度、頻率響應(yīng)、額定功率、額定阻抗、指向性以及失真度等參數(shù)。1、額定功率揚聲器的功率有標(biāo)稱功率和最大功率之分。標(biāo)稱功率稱額定功率、不失真功率。它是指揚聲器在額定不失真范圍內(nèi)容許的最大輸入功率，在揚聲器的商標(biāo)、技術(shù)說明書上標(biāo)注的功率即為該功率值。最大功率是指揚聲器在某一瞬間所能承受的峰值功率。為保證揚聲器工作的可靠性，要求揚聲器的最大功率為標(biāo)稱功率的23倍。2、額定阻抗揚聲器的阻抗一般和頻率有關(guān)。額定阻抗是指音頻為400hz時，從揚聲器輸入端測得的阻抗。它一般是音圈直流電阻的1.21.5倍。一般動圈式揚聲器常見的阻抗有4、8、16、32等

11、。3、頻率響應(yīng)給一只揚聲器加上相同電壓而不同頻率的音頻信號時，其產(chǎn)生的聲壓將會產(chǎn)生變化。一般中音頻時產(chǎn)生的聲壓較大，而低音頻和高音頻時產(chǎn)生的聲壓較小。當(dāng)聲壓下降為中音頻的某一數(shù)值時的高、低音頻率范圍，叫該揚聲器的頻率響應(yīng)特性。理想的揚聲器頻率特性應(yīng)為2020khz，這樣就能把全部音頻均勻地重放出來，然而這是做不到的。每一只揚聲器只能較好地重放音頻的某一部分。4、失真揚聲器不能把原來的聲音逼真地重放出來的現(xiàn)象叫失真。失真有兩種：頻率失真和非線性失真。頻率失真是由于對某些頻率的信號放音較強，而對另一些頻率的信號放音較弱造成的，失真破壞了原來高低音響度的比例，改變了原聲音色。而非線性失真是由于揚聲器

12、振動系統(tǒng)的振動和信號的波動不夠完全一致造成的，在輸出的聲波中增加一新的頻率成分。5、指向特性用來表征揚聲器在空間各方向輻射的聲壓分布特性，頻率越高指向性越狹，紙盆越大指向性越強。揚聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動式、靜電式、電磁式、壓電式等幾種，后兩種多用于農(nóng)村有線廣播網(wǎng)中，按頻率范圍可分為低音揚聲器、中音揚聲器，這些常在音箱中作為組合揚聲器使用。在本次試驗作品中使用電磁式揚聲器。4.2.3 電解電容電解電容是電容的一種，金屬箔為正極（鋁或鉭），與正極緊貼金屬的氧化膜（氧化鋁或五氧化二鉭）是電介質(zhì)，陰極由導(dǎo)電材料、電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成，因電解質(zhì)是陰極的主要部

13、分，電解電容因此而得名。同時電解電容正負(fù)不可接錯。電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負(fù)電極由浸過電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負(fù)電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負(fù)電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。電解電容器特點一：單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。電解電容器特點二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬f甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。電解電容器特點三：價格比其它種類具有壓倒

14、性優(yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對比較低。常見的日系電解電容以nippon chemi-con(黑金剛）、nichicon（尼吉康）、rubycon（紅寶石）、matsushita(松下電器，從2005年改為panasonic)、hitachi（日立）、elna（埃爾納，俗稱依娜）為代表，臺系電容則以lelon（立隆）、suscon（冠坤）、teapo（智寶）、capxon（豐賓）為代表，港系:samxon（萬裕）,國內(nèi)以th（華裕）、yadacon(雅達(dá)康 )、beryl（綠寶石）、acon（中元）、

15、chang（華威）、xunda（訊達(dá))等為代表，歐美以elebasic、itedcon、kendeil、cde、bhc，everalpha為代表。有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時，其陽極（正極）應(yīng)與電源電壓的正極端相連接，陰極（負(fù)極）與電源電壓的負(fù)極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。無極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機s校正電路及單相電動機的起動電路。電解電容器廣泛應(yīng)用于家用電器和各種電子產(chǎn)品中，其容量范圍較大，一般為11000f，額定工作電壓范圍為6

16、.3450v。其缺點是介質(zhì)損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為 100%、-20%），耐高溫性較差，存放時間長容易失效。電解電容的極性，注意觀察在電解電容的側(cè)面有“”，是負(fù)極，如果電解電容上沒有標(biāo)明正負(fù)極，也可以根據(jù)它的引腳的長短來判斷，長腳為正極，短腳為負(fù)極。4.2.4電容電容指的是在給定電位差下的電荷儲藏量；記為c，國際單位是法拉（f）。一般來說，電荷在電場中會受力而移動，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上；造成電荷的累積儲存，最常見的例子就是兩片平行金屬板。也是電容器的俗稱。在電路學(xué)里，給定電勢差，電容器儲存電荷的能力，稱為電容（capacitance），標(biāo)記為c。

17、采用國際單位制，電容的單位是法拉（farad），標(biāo)記為f。電容（capacitance）亦稱作“電容量”，是指在給定電位差下的電荷儲藏量，記為c，國際單位是法拉（f）。一般來說，電荷在電場中會受力而移動，當(dāng)導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上，造成電荷的累積儲存，儲存的電荷量則稱為電容。因電容是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，所以廣泛應(yīng)用于隔直、耦合、旁路、濾波、調(diào)諧回路、能量轉(zhuǎn)換、控制電路等方面。電容器的基本作用就是充電與放電，但由這種基本充放電作用所延伸出來的許多電路現(xiàn)象，使得電容器有著種種不同的用途，例如：在電動馬達(dá)中，用它來產(chǎn)生相移；在照相閃光燈中，用它來產(chǎn)生高能

18、量的瞬間放電等等。而在電子電路中，電容器不同性質(zhì)的用途尤多，這許多不同的用途，雖然也有截然不同之處，但因其作用均來自充電與放電。下面是一些電容的作用列表：耦合電容：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。濾波電容：用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一定頻段內(nèi)的信號從總信號中去除。退耦電容，用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路，退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。高頻消振電容：用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電

19、容，在音頻負(fù)反饋放大器中，為了消振可能出現(xiàn)的高頻自激，采用這種電容電路，以消除放大器可能出現(xiàn)的高頻嘯叫。諧振電容：用在lc諧振電路中的電容器稱為諧振電容，lc并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路。旁路電容：用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據(jù)所去掉信號頻率不同，有全頻域（所有交流信號）旁路電容電路和高頻旁路電容電路。中和電容：用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器，電視機高頻放大器中，采用這種中和電容電路，以消除自激。定時電容：用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進(jìn)行時間控制的電路

20、中使用定時電容電路，電容起控制時間常數(shù)大小的作用。積分電容：用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中，采用這種積分電容電路，可以從場復(fù)合同步信號中取出場同步信號。微分電容：用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號，采用這種微分電容電路，以從各類（主要是矩形脈沖）信號中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號。補償電容：用在補償電路中的電容器稱為補償電容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。自舉電容：用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容，常用的otl功率放大器輸出級電路采用這種自舉電容電路，以通

21、過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。分頻電容：在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚聲器工作在高頻段，中頻揚聲器工作在中頻段，低頻揚聲器工作在低頻段。負(fù)載電容：是指與石英晶體諧振器一起決定負(fù)載諧振頻率的有效外界電容。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有16pf、20pf、30pf、50pf和100pf。負(fù)載電容可以根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，通過調(diào)整一般可以將諧振器的工作頻率調(diào)到標(biāo)稱值。調(diào)諧電容：連接在諧振電路的振蕩線圈兩端，起到選擇振蕩頻率的作用。襯墊電容：與諧振電路主電容串聯(lián)的輔助性電容，調(diào)整它可使振蕩信號頻率范圍變小，并能顯著地提高低頻端的振蕩頻率。

22、中和電容：并接在三極管放大器的基極與發(fā)射極之間，構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，以抑制三極管極間電容造成的自激振蕩。穩(wěn)頻電容：在振蕩電路中，起穩(wěn)定振蕩頻率的作用。定時電容：在rc時間常數(shù)電路中與電阻r串聯(lián)，共同決定充放電時間長短的電容。加速電容：接在振蕩器反饋電路中，使正反饋過程加速，提高振蕩信號的幅度?？s短電容：在uhf高頻頭電路中，為了縮短振蕩電感器長度而串聯(lián)的電容?？死娙荩涸陔娙萑c式振蕩電路中，與電感振蕩線圈串聯(lián)的電容，起到消除晶體管結(jié)電容對頻率穩(wěn)定性影響的作用。錫拉電容：在電容三點式振蕩電路中，與電感振蕩線圈兩端并聯(lián)的電容，起到消除晶體管結(jié)電容的影響，使振蕩器在高頻端容易起振。穩(wěn)幅電容：在鑒頻器

23、中，用于穩(wěn)定輸出信號的幅度。預(yù)加重電容：為了避免音頻調(diào)制信號在處理過程中造成對分頻量衰減和丟失，而設(shè)置的rc高頻分量提升網(wǎng)絡(luò)電容。去加重電容：為了恢復(fù)原伴音信號，要求對音頻信號中經(jīng)預(yù)加重所提升的高頻分量和噪聲一起衰減掉，設(shè)置rc在網(wǎng)絡(luò)中的電容。移相電容：用于改變交流信號相位的電容。反饋電容：跨接于放大器的輸入與輸出端之間，使輸出信號回輸?shù)捷斎攵说碾娙?。降壓限流電容：串?lián)在交流回路中，利用電容對交流電的容抗特性，對交流電進(jìn)行限流，從而構(gòu)成分壓電路。逆程電容：用于行掃描輸出電路，并接在行輸出管的集電極與發(fā)射極之間，以產(chǎn)生高壓行掃描鋸齒波逆程脈沖，其耐壓一般在1500伏以上。s校正電容：串接在偏轉(zhuǎn)線

24、圈回路中，用于校正顯像管邊緣的延伸線性失真。自舉升壓電容：利用電容器的充、放電儲能特性提升電路某點的電位，使該點電位達(dá)到供電端電壓值的2倍。消亮點電容：設(shè)置在視放電路中，用于關(guān)機時消除顯像管上殘余亮點的電容。軟啟動電容：一般接在開關(guān)電源的開關(guān)管基極上，防止在開啟電源時，過大的浪涌電流或過高的峰值電壓加到開關(guān)管基極上，導(dǎo)致開關(guān)管損壞。啟動電容：串接在單相電動機的副繞組上，為電動機提供啟動移相交流電壓，在電動機正常運轉(zhuǎn)后與副繞組斷開。運轉(zhuǎn)電容：與單相電動機的副繞組串聯(lián)，為電動機副繞組提供移相交流電流。在電動機正常運行時，與副繞組保持串接。4.2.5電阻電阻的英文名稱為resistance，通?？s寫

25、為r，它是導(dǎo)體的一種基本性質(zhì)，與導(dǎo)體的尺寸、材料、溫度有關(guān)。歐姆定律指出電壓、電流和電阻三者之間的關(guān)系為i=u/r，亦即r =u/i。電阻的基本單位是歐姆，用希臘字母“”來表示。 通?！半娮琛庇袃芍睾x，一種是物理學(xué)上的“電阻”這個物理量，另一個指的是電阻這種電子元件。電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1時電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能電阻測量 用萬用表測量大值電阻：31/2位和41/2位數(shù)字萬用表電阻檔的最大量程一般是20m。對于31

26、/2位數(shù)字萬用表而言，使用不同的電阻量程也只能測量0.119.99m范圍內(nèi)的電阻；而對于41/2位數(shù)字萬用表，則只能測量0.0119.999m范圍內(nèi)的電阻。當(dāng)被測電阻rx20m時，儀表將顯示溢出符號“1”。實驗證明，采用下述的“并聯(lián)電阻法”，可將31/2位或41/2位數(shù)字萬用表20m電阻檔的量程擴(kuò)展到100m。1、測量方法預(yù)先準(zhǔn)備一只十幾兆歐的電阻r1，將數(shù)字萬用表撥至20m檔后測出電阻值r1。然后把被測電阻rx并聯(lián)在r1兩端，再測出并聯(lián)總電阻r。根據(jù)電阻并聯(lián)的計算公式很容易推導(dǎo)出。測量舉例：被測電阻為一只標(biāo)記不明的高阻值電阻rx，r1選用標(biāo)稱阻值為10m的電阻。使用dt830型數(shù)字萬用表的2

27、0m電阻檔，實測r1的阻值為10.05m。將rx與r1并聯(lián)后，再用dt830進(jìn)行測量，測得總阻值r=7.70m。由此判定，被測電阻的標(biāo)稱值應(yīng)為33m。2、測量注意事項1）當(dāng)被測量電阻rx的阻值超過100m時，并聯(lián)后的總阻值r與選用的標(biāo)準(zhǔn)電阻r1的阻值非常接近，加之?dāng)?shù)字萬用表本身存在1個字的誤差，會使測量誤差增大。因而，本法不適合用來測量阻值大于100m的電阻。2）測量操作時，應(yīng)將被測電阻rx與標(biāo)準(zhǔn)電阻r1并聯(lián)接觸牢靠，必要時可用鱷魚夾將兩者固定。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。4.2.6聲音頻率以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控

28、制模塊，在主控模塊上設(shè)有9個按鍵和揚聲器。定時器按設(shè)置的定時參數(shù)產(chǎn)生中斷，由于定時參數(shù)不同，就會發(fā)出不同頻率的脈沖，不同頻率的脈沖經(jīng)喇叭驅(qū)動電路放大濾波后，就會發(fā)出不同音調(diào)。音符頻率域計數(shù)器t的對照表 t的值決定了th0和tl0的值，其關(guān)系為：th0=t/256，tl0=t%256五、系統(tǒng)硬件電路圖5.1 電路原理總圖5.2 復(fù)位電路當(dāng)mcs-51單片機的復(fù)位引腳rst出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果rst持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號。直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位

29、信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。51單片機的復(fù)位是由reset引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，51單片機即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到reset引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查ea引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。由于本設(shè)計只采用內(nèi)部存儲器，不會執(zhí)行外部程序，因此ea端一般為高電平。單片機的復(fù)位操作使單片機進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器pc0000h，這表明程序從0000h地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內(nèi)ram為隨機值，運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)ram區(qū)中的內(nèi)容，2

30、1個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。與其它計算機一樣，mcs-51單片機系統(tǒng)常常有上電復(fù)位和操作復(fù)位兩種方法。操作復(fù)位指用戶按下“復(fù)位”按鈕使計算機進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。上電復(fù)位電路是種簡單的復(fù)位電路，只要在rst復(fù)位引腳接一個電容到vcc，接一個電阻到地就可以了。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時，復(fù)位電路通過電容加到rst復(fù)位引腳一個短暫的高電平信號，這個復(fù)位信號隨著vcc對電容的充電過程而回落，所以rst引腳復(fù)位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位，rst引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。mcs-51單片機的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。5.3 起振電路晶振一般叫做

31、晶體諧振器，是一種機電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產(chǎn)生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫機電效應(yīng)。它們有一個很重要的特點，其振蕩頻率與它們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個電磁振蕩回路，即諧振回路。它們的機電效應(yīng)是機-電-機-電.的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場-磁場的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實際上是把

32、它當(dāng)作一個高q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即q值非常高，做振蕩器用時，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，晶振是石英振蕩器的簡稱，英文名為crystal，它是時鐘電路中最重要的部件，它的作用是提供基準(zhǔn)頻率，它就像個標(biāo)尺，工作頻率不穩(wěn)定會造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定，自然容易出現(xiàn)問題。在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，它結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。晶振是一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體，在共振的狀

33、態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十，高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（vco）。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。5.4 放大電路放大電路（能夠?qū)⒁粋€微弱的交流小信號（疊加在直流工作點上），通過一個裝置（核心為三極管、場效應(yīng)管），得到一

34、個波形相似（不失真），但幅值卻大很多的交流大信號的輸出。實際的放大電路通常是由信號源、晶體三極管構(gòu)成的放大器及負(fù)載組成。增加電信號幅度或功率的電子電路。應(yīng)用放大電路實現(xiàn)放大的裝置稱為放大器。它的核心是電子有源器件，如電子管、晶體管等。為了實現(xiàn)放大，必須給放大器提供能量。常用的能源是直流電源，但有的放大器也利用高頻電源作為泵浦源。放大作用的實質(zhì)是把電源的能量轉(zhuǎn)移給輸出信號。輸入信號的作用是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大器輸出信號的變化重復(fù)或反映輸入信號的變化?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)中，電信號的產(chǎn)生、發(fā)送、接收、變換和處理，幾乎都以放大電路為基礎(chǔ)。20世紀(jì)初，真空三極管的發(fā)明和電信號放大的實現(xiàn)，標(biāo)志著電子學(xué)發(fā)展到一個

35、新的階段。20世紀(jì)40年代末晶體管的問世，特別是60年代集成電路的問世，加速了電子放大器以至電子系統(tǒng)小型化和微型化的進(jìn)程?，F(xiàn)代使用最廣的是以晶體管（雙極型晶體管或場效應(yīng)晶體管）放大電路為基礎(chǔ)的集成放大器。大功率放大以及高頻、微波的低噪聲放大，常用分立晶體管放大器。高頻和微波的大功率放大主要靠特殊類型的真空管，如功率三極管或四極管、磁控管、速調(diào)管、行波管以及正交場放大管等。放大電路的前置部分或集成電路元件變質(zhì)引起高頻振蕩產(chǎn)生咝咝聲，檢查各部分元件，若元件無損壞，再在磁頭信號線與地間并接一個1000pf0047f的電容，咝咝聲若不消失，則需要更換集成塊。5.5pcb圖5.5 其他排線6、 程序流程

36、圖與源程序6.1 程序流程圖開始行列式鍵盤按鍵按下成功否？識別按鍵功能根據(jù)按鍵功能，裝入音符t值到t0中啟動t0工作行列式鍵盤按鍵釋放成功否？停止t0工作t0初始化并開中斷允放t0中斷音調(diào)選擇開關(guān)按下否？t0中斷入口6.2程序org 0000hstart:mov sp,60hmov dptr,#0ff20hmov a,#03hmovx dptr,amov 70h,#00hkey1:acall ks1jnz lk1n1:acall dirajmp key1lk1:acall diracall dir acall ks1jnz lk2acall dirajmp key1lk2:mov r2,#0f

37、ehmov r4,#0lk4:mov dptr,#0ff21hmov a,r2movx dptr,ainc dptrinc dptrmovx a,dptrjb acc.0,lonemov a,#0ajmp lkplone:jb acc.1,ltwomov a,#08hajmp lkpltwo:jb acc.1,lthrmov a,#10hajmp lkplthr: jb acc.3,lformov a,#18hsjmp lkplfor:jb acc.4,nextmov 70h,#19hajmp key1lkp:add a,r4mov 70h,apush accled1:clr 70hajmp

38、lk3led2:clr 70h ajmp lk3led3:clr 70hajmp lk3led4:clr 70hajmp lk3lk3:acall diracall ks1jnz lk3pop accajmp key1next:inc r4mov a,r2jnb acc.7,kndrl amov r2,aajmp lk4knd:ajmp key1ks1:mov dptr,#0ff21hmov a,#0movx dptr,ainc dptrinc dptrmovx a,dptrcpl aanl a,#1fhretdir:mov r0,#70hmov a,r0anl a,#0fhmov 30h,a

39、mov a,r0swap aanl a,#0fhmov 31h,amov r0,#30h mov r3,#01hd01:mov a,r3mov dptr,#0ff21hmovx dptr,ainc dptrmov a,r0 cjne a,#08h,ttclr p1.0setb p1.1setb p1.2setb p1.3setb p1.4setb p1.5setb p1.6setb p1.7tt: cjne a,#0ah,tt1clr p1.1setb p1.0setb p1.2setb p1.3setb p1.4setb p1.5setb p1.6setb p1.7tt1: cjne a,#

40、0ch,tt2clr p1.2setb p1.0setb p1.1setb p1.3setb p1.4setb p1.5setb p1.6setb p1.7tt2: cjne a,#01h,tt3clr p1.3setb p1.0setb p1.2setb p1.1setb p1.4setb p1.5setb p1.6setb p1.7tt3: cjne a,#03h,tt4clr p1.4setb p1.0setb p1.2setb p1.3setb p1.1setb p1.5setb p1.6setb p1.7tt4: cjne a,#05h,tt5clr p1.5setb p1.0set

41、b p1.2setb p1.3setb p1.4setb p1.1setb p1.6setb p1.7tt5: cjne a,#00h,tt6clr p1.7setb p1.0setb p1.2setb p1.3setb p1.4setb p1.1setb p1.5setb p1.6tt6: cjne a,#06h,tt8clr p1.7setb p1.0setb p1.2setb p1.3setb p1.4setb p1.1setb p1.6setb p1.5tt8:add a,#0dhmovc a,a+pcdir1:movx dptr,aacall dl1mov a,r3rl ajb ac

42、c.2,ld1mov r3,ainc r0ajmp d01ld1:retdesh:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8hdb 80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,086h,08eh,0ffh,0c0hdl1:mov r7,#2dl:mov r6,#0ffhdl6:djnz r6,dl6djnz r7,dlretend七、系統(tǒng)設(shè)計與說明7.1、at89s51單片機 at89s51是一個低功耗，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存

43、儲器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(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存儲單元，at89s51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。7、1.1、at89s51主要功能列舉如下：1. 為一般控制應(yīng)用的8位單芯片2. 晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12mhz）3. 內(nèi)部程式存儲器（rom）為4kb4. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ram）為128b5. 外部程序存儲器可擴(kuò)充至64kb6. 外部數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)充至64kb7. 32條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做i/o的控制8. 5個中斷向量源9. 2組獨

44、立的16位定時器10. 1個全多工串行通信端口11. 8751及8752單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能12、單芯片提供位邏輯運算指令7.1.2、at89s51各引腳功能介紹：vcc： at89s51電源正端輸入，接+5v。vss： 電源地端。xtal1： 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。xtal2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在xtal1和xtal2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一20pf的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。reset： at89s51的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個

45、機器周期以上的時間，at89s51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000h處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。ea/vpp： ea為英文externalaccess的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部eprom中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，ea引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部eprom時，可以利用此引腳來輸入21v的燒錄高壓（vpp）。ale/prog：ale

46、是英文addresslatchenable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。at89s51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74ls373），將端口0的地址總線（a0a7）鎖進(jìn)鎖存器中，因為at89s51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ale引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。psen： 此為programstoreenable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（ea=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到ep

47、rom的oe腳。at89s51可以利用psen及rd引腳分別啟用存在外部的ram與eprom，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64k的定址范圍。port0（p0.0p0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（opendrain）雙向輸出入端口，共有8個位，p0.0表示位0，p0.1表示位1，依此類推。其他三個i/o端口（p1、p2、p3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，p0在當(dāng)做i/o用時可以推動8個ls的ttl負(fù)載。如果當(dāng)ea引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），p0就以多工方式提供地址總線（a0a7）及數(shù)據(jù)總線（d0d7）。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口0送

48、出的地址栓鎖住成為a0a7，再配合端口2所送出的a8a15合成一完整的16位地址總線，而定址到64k的外部存儲器空間。port2（p2.0p2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，每一個引腳可以推動4個ls的ttl負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。p2除了當(dāng)做一般i/o端口使用外，若是在at89s51擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)a8a15，這個時候p2便不能當(dāng)做i/o來使用了。port1（p1.0p1.7）： 端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動4個lsttl負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電

49、平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，p1.0又當(dāng)做定時器2的外部脈沖輸入腳，而p1.1可以有t2ex功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。port3（p3.0p3.7）： 端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動4個ttl負(fù)載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：p3.0：rxd，串行通信輸入。p3.1：txd，串行通信輸出。p3.2：int0，外部中斷0輸入。p3.3：int1，外部中斷1輸入。p3.4：t0，計時計數(shù)器0輸入。p3.5：t1，計時

50、計數(shù)器1輸入。p3.6：wr：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。p3.7：rd，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。7.1.3、下載程序1、控制線，共4根。（1）輸入：rst復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器工作時，在rst上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。ea/vpp片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。在編程時，其上施加12v的編程電壓。輸入，輸出： ale/prog地址鎖存允許信號，輸出。用做片外存儲器訪問時，低字節(jié)地址鎖存。ale以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對外輸出的時鐘或用于定時。在eprom編程期間，作輸入。輸入編程脈沖。ale可以驅(qū)動8個lsttl負(fù)載。輸出： psen片外程

51、序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取指期間，在每個機器周期中，當(dāng)psen有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送上p0口（數(shù)據(jù)總線）。psen可以驅(qū)動8個lsttl負(fù)載。 2、 i/o口：4個口，32根 單片機51系列共有四個8位雙向并行i/o通道口，分別是p0、p1、p2、p3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。在這四個8位雙向并行i/o通道口中，我們應(yīng)該選擇哪一個通道口作為輸入信號和輸出信號的端口呢？下面

52、我們先來了解一下四個通道口的結(jié)構(gòu)。p0口介紹 p0口在訪問外部存儲器時，p0口既是一個真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是從分時輸出8位地址口。它包括一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，一個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制電路p1口介紹p1口是專門為用戶使用的i/o口，是準(zhǔn)雙向口，p1口為8位準(zhǔn)雙向口，每一位均可單獨定義為輸入或輸出口。在編程校驗期間，用做輸入低位字節(jié)地址。p1口可以驅(qū)動4個lsttl負(fù)載。p2口介紹p2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴(kuò)展時輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴(kuò)展時，也可以作為用戶的i/o口使用。p2口作為外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器的地址總線的高8位輸出口ab8-ab15，p0口由ale選通作為

53、地址總線的低8位輸出口ab0-ab7。外部的程序存儲器由psen信號選通，數(shù)據(jù)存儲器則由wr和rd讀寫信號選通，因為2=64k，所以89s51最大可外接64kb的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器p3口介紹p3口是個雙功能口，第一功能作通用i/o口，第二功能是作變異功能用，為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說明。p3口的輸入輸出及p3口鎖存器、中斷、定時/計數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，p3口的第一功能和p1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。對四個8位雙向并行i/o口有了初步的了解后，根據(jù)以上的介紹我們知道只有p1口是標(biāo)準(zhǔn)的i/o口，所以我們選用p0口作為數(shù)據(jù)端口，p0口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線。3、89s51單片機的中斷系統(tǒng)89s51有5個中斷源：int0：外部中斷0請求，低電平有效。通過p3.2引腳輸入。(2)int1：外部中斷1請求，低電平有效。通過