基于单片机的电子音乐门铃设计.doc

精品资料 重重庆庆大学大学 本科生毕业论文 设计 题题 目 目 基于基于单单片机的片机的电电子音子音乐门铃设计乐门铃设计 专业专业代代码码 作者姓名 作者姓名 学学 号 号 单单 位 位 指指导导教教师师 2010 年年 5 月月 5 日日 精品资料 原创性声明 本人郑重声明 所提交的学位论文是本人在导师指导下 独 立进行研究取得的成果 除文中已经注明引用的内容外 论文 中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得 聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料 对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标 明 本人承担本声明的相应责任 学位论文作者签名 日期 指 导 教 师 签名 日期 精品资料 目目 录录 前前 言言 1 1 绪论绪论 1 1 1 单片机门铃发展概述 1 1 2 单片机的简单介绍 2 2 单单子音子音乐门铃乐门铃系系统简统简介介 2 2 1 分析功能要求 2 2 2 系统原理与控制方法 3 2 2 1 设计原理 3 2 3 单片机的发音概述 4 2 3 1 音调控制 4 2 3 2 节拍控制 6 3 系 系统统的硬件的硬件设计设计 7 3 1 芯片简介 7 3 2 原理简介 8 3 3 单片机的引脚说明 9 3 4 主电路的设计 11 3 5 时钟电路 13 3 6 复位电路 13 3 7 功放电路设计 13 3 7 1 硬件简介 13 精品资料 3 7 2 特性 14 3 7 3 应用电路 14 4 系 系统统的的软软件件设计设计 15 精品资料 4 1 程序设计 15 4 1 1 主程序的流程图 16 4 1 2 程序编写 16 结结 论论 20 参考文献参考文献 21 致致 谢谢 22 精品资料 摘摘 要要 由于电子音乐门铃具有悦耳动听 价格低廉 耗电少等优点 在现代家居中的应 用越来越流行 运用单片机技术 采用 AT89C51 单片机最小系统 再加上 LM386 做 音频小功放 输出到扬声器的基本硬件设计思路 在利用画图工具完成基本电路设计 后 再焊接电路 最后再进入变成部分 用汇编语言编写音乐门铃的程序 然后将编 好的语言用 keil 软件生成 hex 文件下载到 stc89c51 集成芯片中 利用不同的频率发 出不同的音调 利用延时产生不同的节拍 通过功率放大器传送到喇叭使其发出美妙 的音乐 关关键词键词 单片机 音乐门铃 程序 智能化 精品资料 精品资料 Abstract Because the electronic music doorbell with melodious low price the advantages of low power consumption application in the modern home furnishing in the increasingly popular Using SCM technology using AT89C51 MCU minimum system plus the LM386 audio power amplifier output to a small basic hardware design of speaker in using the drawing tools to complete the basic circuit design welding circuit finally entered into part Using assembly language to write music doorbell program and then compiled language used to generate the hex file of keil software is downloaded to the STC89C51 chip a different tone using different frequencies different rhythm by the delay making it a wonderful music through the power amplifier is transmitted to the horn Keywords single chip microcomputer music doorbell program intelligent 精品资料 基于基于单单片机的片机的电电子音子音乐门铃乐门铃的的设计设计 前言前言 近几年来 随着市场上智能化楼宇的不断升温 门铃系统已作为智能化办公室和 智能化住宅小区的一个重要组成部分 被各商家和用户所接受 人们已开始习惯用门 铃系统代替传统的铁钥匙去管理各通道门 这使门铃系统得到了飞跃性的发展 随着 单片机技术的飞速发展 通过单片机实现人们对物质生活的满足 这将会日益成为今 后的一个重要发展的方向 1 绪论绪论 1 1 单单片机片机门铃发门铃发展概述展概述 随着微型计算机的出现和大量使用 人类社会已经进入了一个崭新的时代 单片 微型计算机 简称单片机 占据了这个时代里举足轻重的地位 它渗透在人们工作生 活中需要控制和计算等智能活动的各个角落 由于单片机的控制功能强大 体积小 可靠性高 价格低廉等特点 近年来在工业生产和产品设计的各个领域都得到了广泛 的应用 对各种产品的技术改造和升级换代起了重要的推动作用 深刻的影响了人们 的生活质量 目前在家庭住宅中使用的电子门铃大多数是没用音乐 只有简单的叮咚叮当的 声音 比较单调 其中绝大多数没有按钮提示以及其他功能 要不就是造价昂贵 诸 多缺点 社会在飞速的发展 而传统的门铃都是简简单单的叮咚声 功能较少 而且 精品资料 结构相对复杂 这已无法满足人们的需求水平 经市场了解得知 现在销售的门铃主要有以下几种 1 敲击式电子音乐门铃 采用声控触发电路和音乐集成电路组成 通过一个可 调电阻来控制喇叭的灵敏度 一个电容快速充电来维持后续工作 2 不用按钮的音乐门铃 采用红外线发射接收电路和自激多谐振荡电路构成 当发出的红外线被人遮挡住的一瞬间 扬声器就发出有没动听的音乐 3 带们演示电路的音乐门铃 采用低功耗交流继电器 TLP3502 和高频小功率管 组成 只要按下门铃按钮就会同时打开门灯 使主人可以通过门镜来识别来客身份 门灯经一段时间的延时后自动熄灭 4 无限遥控门铃 采用脉冲调制发射 及石英晶振稳频技术 实现远距离遥控 在控制智能化 仪器小型化 功耗微小化这些领域中 单片机起到了举足轻重的 作用 这就把单片机的应用提升到重要的地位 单片机应用系统设计就成为新的技术 热点 1 由于电子音乐门铃具有铃声悦耳动听 价格低廉 耗电少等优点 在现代家 具中的应用越来越流行 有了电子音乐门铃 在有客人在拜访时 听到的将不再是单 调的提示等候音 而是不同凡响的流行音乐旋律 特效音等个性化的电子声乐 1 2 单单片机的片机的简单简单介介绍绍 一台能够工作的计算机要有这样几个部分构成 CPU 进行运算 控制 RAM 数据存储 输入 输出设备 串行口 并行输出口等 在个人计算机上这些部 分被分成若干块芯片 安装在一个被称为主板的印刷线路板上 而在单片机中 这些 部分 全部被做到一块集成电路芯片中了 所以就称为单片机 而且有一些单片机中 除了上述部分外 还集成了其它部分如 A D D A 等 单片机的体积也不大 一般用 40 脚封装 当然功能多一些的单片机也有引脚比 精品资料 较多的 如 68 脚 功能少的只有 10 多个或 20 多个引脚 有的甚至只有 8 只引脚 MCS 51 是指由美国 INTEL 公司生产的一系列单片机的总称 这一系列单片机包括 了如 8031 8051 8751 8032 8052 8752 等品种 其中 8051 是最早最典型的产品 该系列其他产品都是在 8051 的基础上进行功能增减 改变而来的 所以人们习惯于 用 8051 来称呼 MCS 51 系列单片机 而 8031 是前些年在我国最流行的单片机 所以 很多公司在做以 8051 为核心的单片机 当然功能或多或少有些改变 以满足不同的 需求 其中 89C51 就是这几年在我国非常流行的单片机 它是由美国 ATMEL 公司 开发生产的 2 本设计就是用 89C51 来完成的 2 电电子音子音乐门铃乐门铃系系统简统简介介 2 1 分析功能要求分析功能要求 本设计意在完成低成本音乐门铃设计 芯片可采用 51 芯片 89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压 高性能 CMOS 8 位微处理器 俗称单 片机 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机 单片机 的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 AT89C2051 是它的一种精简版本 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 主要 特性 与 MCS 51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命 1000 写 擦循环 数据保留 时间 10 年 全静态工作 0Hz 24MHz 三级程序存储器锁定 128 8 位内部 RAM 2 可编程 I O 线 两个 16 位定时器 计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的 精品资料 闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 3 因为需要用到播放音乐功能 所以需要用到功放电路 其中采用 LM386 芯片 LM386 是一种音频集成功放 具有自身功耗低 电压增益可调整 电源电压范围大 外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器 广泛应用于录音机和收音机之中 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器 主要应用于低电压消费 类产品 为使外围元件最少 电压增益内置为 20 但在 1 脚和 8 脚之间增加一只外接 电阻和电容 便可将电压增益调为任意值 直至 200 输入端以地位参考 同时输出 端被自动偏置到电源电压的一半 在 6V 电源电压下 它的静态功耗仅为 24mW 使 得 LM386 特别适用于电池供电的场合 2 2 系系统统原理与控制方法原理与控制方法 2 2 1 设计原理 音乐是由音符组成 不同的音符是由相应频率的振动产生 通过控制定时器的定 时时间来产生不同频率的方波 驱动喇叭发出不同音阶的声音 再利用延迟来控制发 音时间的长短 即可控制音调中的节拍 产生不同的音频需要有不同固定周期的脉冲 信号 4 要产生音频脉冲 只要算出某一音频的周期 T 1 f 然后将此周期 T 除以 2 即为半周期的时间 把乐谱中的音符和相应的节拍变换为定常数和延迟常数 作 为数据表格存放在存储器中 由程序查表得到定时常数和延迟常数 分别用以控制定 时分别代表某一频率的声音 我们利用单片机的内部定时器 TO 使其工作在计数器模式 MODEl 下 初始化 适当的计数值 THO 及 TLO 以计时这个半周期时间 每当计时时间到后就将输出脉 冲的 P1 0 口反相 然后重复计时此半周期时间 再对 P1 0 口反相 就可在单片机 Pl 0 引脚上得到此频率的脉冲 P1 0 引脚脉冲接 LM386 作音频功放 然后辅出到扬 精品资料 声器 从而发出美妙的乐音 例如设单片机晶振为 12MHz 每计数一次用时 1 s 我们要产生 f 低音 DO 其 频率为 392Hz 周期 T 1 392 2551 s 半周期时间为 1276 s 因此计数器应每计数 1276 次时将 P1 0 口反相 即计数初值应设定为 THxTLx 一 1276 64260 就可 得到低音 D0 5 P3 5 口作为控制门铃的按钮 每按一次 产生的电子音乐就改变一 次 按完 3 次 再重复循环 3 首歌曲分别为 两只老虎 三只小猫 哈巴狗 2 3 单单片机片机发发音概述音概述 一般来说 单片机不像其他专业乐器那样能奏出多种音色的声音 即不包含相应 幅度的谐振频率 单片机演奏的音乐基本都是单音频率 因此单片机演奏音乐比较简 单 只需能清楚 音调 和 节拍 两个概念即可 音调表示一个音符唱多高的频率 知道了一个音符的频率后 便可以让单片机发 出相应频率的振荡信号 从而产生相应的音符声音 通过单片机的定时器进行定时中 断 在中断服务程序中将单片机上完结 LM386 的 I O 口来回置高电平或者是低电平 的 从而让扬声器发出声音 节拍表示一个音符唱多长的时间 通过节拍计算出每个 音符所需要的时间 采用循环延时的方法来实现控制一个音符唱多长的时间 从而构 成一首完整的音乐 2 3 1 音调控制 音调主要由声音的频率决定 对一定强度的纯音 音调随频率的升降而升降 对 一定频率的纯音 低频纯音的音调随响度增加而下降 高频纯音的音调却随响度增加 而上升 音调的高低还与发声体的结构有关 因为发声体的结构影响了声音的频率 大体 上 2000 赫兹以下的低频纯音的音调随响度的增加而下降 3000 赫兹以上高频纯音 精品资料 的音调随响度的增加而上升 6 例如 在音乐中常常把中音 C 上方的 A 音定位标准高音 其频率 F 440HZ 其 余音均与其进行比较 F1 和 F2 为两个音符 如果这两个音符的频率相差一倍时 也 即 F2 2 F1 时 则称 F2 比 F1 高一个频程 在音乐中音符 1 与音符 2 音符 2 与音符 3 等等之间正好相差一个倍频程 在音乐学中称它相差一个八度音 在一个八度内 有 12 个半音 由于人耳的听觉效 果 这 12 个音阶的分度基本上是以对数的关系来划分的 只要知道 12 个音符的音高 也就是其基本频率 就可以根据音符之间的倍频关系得到其他音符的基本音调频率 以标准高音 A 的频率 F 440HZ 其对应的周期为 T 1 F 1 440 2272us 因此需要在单片机 I O 端口输出周期为 T 2272us 的方波脉冲 也就是 t T 2 2272 2 1136us 也就是说 单片机上定时器的中断出发时间为 1136us 如果单片机采用定时器为工 作方式 1 它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲 7 定时器初始值的求法如下 T 65536 N 65536 Fi 2 Fr 例如 设 K 65536 F 1000000 Fi 1MHz 求低音 DO 261Hz 中音 DO 523Hz 高音的 DO 1046Hz 的定时器初始值 T 65536 N 65536 Fi 2 Fr 65536 1000000 2 Fr 65536 500000 Fr 低音 DO T 65536 500000 262 63627 中音 DO T 65536 500000 523 64580 高音 DO T 65536 500000 1047 65059 表 1 音符对应的简谱码 频率 定时常数 音符 简谱码 频率 HZ 定时常数 T 低 SO139264260 低 LA244064400 低 TI349464524 精品资料 中 DO452364580 中 RE558764684 中 MI665964777 中 FA769864820 中 SO878464898 中 LA988064968 中 TIA98865030 高 DOB104665058 高 REC117565110 高 MID131865157 高 FAE139765178 高 SOF156865217 不发音 0 2 3 2 节拍控制 在音乐中 时间被分成均等的基本单位 每个单位叫做一个 拍子 或 称一拍 拍 子的时值是以音符的时值来表示的 一拍的时值可以是四分音符 即以四分音符为一 拍 也可以是二分音符 以二分音符为一拍 或八分音符 以八分音符为一拍 拍子的时值是一个相对的时间概念 比如当乐 曲的规定速度为每分钟 60 拍时 每拍占用的时间是一秒 半拍是二分之一秒 当规定速度为每分钟 120 拍时 每拍的 时间是半秒 半拍就是四分之一秒 依此类推 拍子的基本时值确定之后 各种时值 的音符就与拍子联系在一起 8 例如 当以四分音符为一拍时 一个全音符相当于四 拍 一个二分音符相当于两拍 八分音符相当于半拍 十六分音符相当于四分之一拍 如果以八分音符做为 一拍 则全音符相当于八拍 二分音符是四拍 四分音符是两 拍 十六分音符是半拍 对于一拍的发音时间 如果乐曲没有特殊说明 一般来说 一拍大约为 400 450ms 对于计算机编程 节拍码及节拍数如表 2 所示 表 2 节拍码及节拍数 精品资料 节拍数节码数 11 4 拍 22 4 拍 33 4 拍 41 拍 51 又 1 4 拍 61 又 1 2 拍 82 拍 A2 又 1 2 拍 C3 拍 F3 又 3 4 拍 3 系系统统的硬件的硬件设计设计 系统以AT89C51单片机为核心 加上外围电源时钟电路 LM386功放电路及扬声 器电路组成 AT89C51单片机是一种低功耗 低电压 高性能的8位单片机 内部除CPU外 还 包括128字节RAM 4个8位并行I O口 5个中断优先级 2层中断嵌套中断 2个16位 可编程定时计数器 片内集成4K字节可改变程序Flash存储器 具有低功耗 速度快 程序擦写方便等优点 完全满足本系统设计需要 系统通过P3连接功放电路从而驱动扬声器产生电子声乐 P1口连接门铃按键 3 1 芯片芯片简简介介 AT89C51 单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有 限的集成电路芯片上 如果按功能划分 它由如下功能部件组成 即微处理器 数据 存储器 程序存储器 并行 I O 口 串行口 定时器 计数器 中断系统及特殊功能寄 存器 他们都是通过片内单一总线连接而成 其基本结构依旧是 CPU 加上外围芯片 的传统结构模式 但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式 精品资料 9 1 微处理器 该单片机中有一个 8 位的微处理器 与通用的微处理器基本相同 同样包括了运算 器和控制器两部分 只是增加了面向控制的处理功能 不仅可处理数据 还可以进行 位变量的处理 2 数据存储器 片内为 18 个字节 2 片外最多可外扩至 64k 字节 用来存储程序在运行期间的 工作变量 运算的中间结果 数据暂存和缓冲 标志位等 所以称为数据存储器 3 程序存储器 由于受集成度限制 片内只读存储器一般容量较小 如果片内的只读存储器的容 量不够 则需要扩展片外的只读存储器 片外最多可外扩至 64k 字节 4 中断系统 具有 5 个中断源 2 个中断优先权 5 定时器 计数器 芯片内有 2 个 16 位的定时器 计数器 具有四种工作方式 6 串行口 1 个全双工的串行口 具有四种工作方式 可用来进行串行通讯 扩展并行 I O 口 甚至与多个单片机相连接构成多机系统 从而使单片机的功能更强且应用更广 7 I O 口 4 个并行 8 位 I O 口 8 特殊功能寄存器 共有 21 个 用于对片内的各功能的部件进行管理 控制 监视 实际上是一些控 制寄存器和状态寄存器 是一个具有特殊功能的 RAM 区 由上可见 AT89C51 单片机的硬件结构具有功能部件种类全 功能强等特点 特 别值得一提的是该单片机 CPU 中的微处理器实际上是一个完整的 1 位微计算机 这 个 1 位微计算机有自己的 CPU 位寄存器 I O 口和指令集 其在开关决策 逻辑电 路仿真 过程控制方面非常有效 而 8 位机在数据采集 运算处理方面有明显的长处 MCS 51 单片机中 8 位机和 1 位机的硬件资源复合在一起 二者相辅相成 它是单片 机技术上的一个突破 也是 MCS 51 单片机在设计上的精美之处 3 2 原理原理简简介介 精品资料 总体设计方案本系统采用 STC89C51 作为系统核心 音乐是由音符组成 不同的 音符是由相应频率的振动产生 产生不同的音频需要有不同固定周期的脉冲信号 要 产生音频林冲 只要算出某一音颉的周期 T 将此周期 T 除 2 即为毕周期的时间 我们利用单片机的内部定时器 TO 使其工作在计数器模式 MODEl 下 韧始化 适当的计数值 THO 及 TLO 以计时这个半周期时间 每当计时时间到后就将输出脉 冲的 P1 0 口反相 然后重复计时此半周期时间 再对 P1 0 口反相 就可在单片机 Pl 0 引脚上得到此频率的脉冲 P1 0 引脚脉冲 接 LM386 作音频功放 然后辅出到扬声器 从而发出美妙的乐音 通过音频功放电路 把信号输出到扬声器 播出美妙的音乐 只要一按下按钮 就会有音乐播出 等一首歌播放完毕后 当再次按下按钮 就会播放下一首音乐 如 此循环 知道再次出现第一首音乐为止 本系统可以奏出三首不同旋律的歌曲 此电子音乐门铃的电路设计方案如图 3 1 所示 图 3 1 PCB 绘制电路图 精品资料 3 3 单单片机引脚片机引脚说说明明 AT89C51 单片机是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片 引脚分布可如下 图 3 2 所示 图 3 2 AT89C51 单片机引脚分布图 P0 0 P0 7 P0 口 8 位双向线 在引脚的 32 39 号端子 P1 0 P1 7 P1 口 8 位双向线 在引脚的 1 8 号端子 P2 0 P2 7 P2 口 8 位双向线 在引脚的 21 28 号端子 P3 0 P3 7 P3 口 8 位双向线 在引脚的 10 17 号端子 1 P0 口有三个功能 外部扩展存储器时 当作数据总线 如图中的 D0 D7 为数 据总线接口 外部扩展存储器时 当作地址总线 如图中的 A0 A7 为地址总线接口 不扩展时 可作一般的 I O 口使用 但内部无上拉电阻 作为输入输出时应在外部接 精品资料 上拉电阻 2 P1 口功能 P1 口只作 I O 口使用 其内部有上拉电阻 3 P2 口功能 扩展外部存储器时 当作地址总线使用 作一般 I O 口使用 其内 部有上拉电阻 4 P3 口功能 除了作为 I O 口使用外 其内部有上拉电阻 还有一些特殊功能 由特殊寄存器来设置 当作为输入时 上拉电阻将其电位拉高 若输入为低电平则可提供电流源 所以 如果 P0 口作为输入时 或处在高阻抗状态 只有外接一个上拉电阻才能有效 5 ALE PROG 地址锁存控制信号 在系统扩展时 ALE 用于控制把 P0 口的输出低 8 位地址送锁存器锁存起来 以 实现低位地址和数据的隔离 PROG 为编程脉冲的输入端 在 AT89C51 单片机内部有一个 4kB 的程序存储器 ROM ROM 的作用就是用来存放用户需要执行的程序 我们如何把编写好的程序 存入这个 ROM 中的呢 实际上是通过编程脉冲输入采能写进去 而这个脉冲的输 入端口就是 PROG 10 6 PSEN 外部程序存储器读选通信号 在读外部 ROM 时 PSEN 低电平有效 以实现外部 ROM 单元的读操作 内部 ROM 读取时 PSEN 不动作 外部 ROM 读取时 在每个机器周期会动作两次 外部 RAM 读取时 两个 PSEN 脉冲被跳过不会输出 外接 ROM 时 与 ROM 的 OE 脚相 接 7 EA VPP 访问程序存储器控制信号 接高电平时 CPU 读取内部程序存储器 ROM 接低电平时 CPU 读取外部程序存储器 ROM 8031 单片机内部是没有 ROM 的 因此在应用 8031 单片机时 这个脚时一直接低电平的 精品资料 8 RST 复位信号 当输入的信号连续 2 个机器周期以上高电平时即为有效 用以 完成单片机的复位初始化操作 当复位后程序计数器 PC 0000H 即复位后将从程序 存储器的 0000H 单元读取第一条指令码 9 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引脚 当使用芯片内部时钟时 此二引脚用于外 接石英晶体和微调电容 当使用外部时钟时 用于接外部时钟脉冲信号 10 VCC 电源 5V 输入 11 GND 接地 3 4 主主电电路路设计设计 AT89C51 是片内有 ROM EPROM 的单片机 因此 这种芯片构成的系统简单 可靠 本设计利用单片机芯片构成应用系统时 主要是将单片机街上时钟电路和复位 电路 其应用特点 1 有可供用户使用的大量 I O 线 2 内部存储器容量有限 3 应用系统开发具有特殊性 ATMEL89 系列单片机具有下列优点 内部含 Flsah 存储器 在系统开发过程中 可以十分容易进行程序的修改 大大缩短了系统的开发周期 同时 在系统工作过程中 能有效地保存一些数据信息 即使外界电源损坏也不 影响到信息的保存 静态时钟方式 89 系列单片机采用静态时钟方式 所以可以节省 电能 这对降低产品的功耗十分有利 错误编程亦无废品产生错误编程之后仍可以重 新编程 直到正确为止 故不存在废品 可进行反复系统试验到最优 11 而且随用户 的需要和发展 还可以修改 使系统不断适应用户的最新要求 AT89C51 其最小系统实物电路如图 3 3 所示 精品资料 图 3 3 最小系统实物电路图 AT89C51 其仿真系统电路如图 3 4 所示 图 3 4 仿真系统电路 3 5 时钟电时钟电路路 AT89C51 虽然有内部振荡电路 但要形成时钟 必须外部附加电路 AT89C51 单片机的时钟产生方法有两种 内部时钟方式和外部时钟方式 本设计采用最常用的内部时钟方式 即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路 震荡晶体可在 1 2MHZ 到 12MHZ 之间选择 电容值无严格要求 单电容取值对振荡 频率输出的稳定性 大小 振荡电路起振速度有少许影响 CX1 CX2 可在 20pF 到 精品资料 100pF 之间取值 但在 60pF 到 70pF 时振荡器有较高的频率稳定性 所以本设计中 震荡晶体频率选择 12MHZ 电容选择 20pF 在设计印刷电路板时 晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装 以减少寄生电 容 更好的保证振荡器稳定和可靠工作 3 6 复位复位电电路路 AT89C51 的复位是由外部的复位电路来实现的 复位引脚 RST 通过一个施密特 触发器来抑制噪声 在每个机器周期的 S5P2 施密特触发器的输出电平由复位电路 采样一次 然后才能得到内部复位操作所需要的信号 复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式 最简单的上电自动复位 电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的 只要 VCC 的上升时 间不超过 1ms 就可以实现自动上电复位 时钟频率采用 12MHZ 时 C 取 10 F R 取 1k 12 除了上电复位外 有时还需要按键手动复位 本设计就是用的按键手动复位 按 键手动复位有电平方式和脉冲方式两种 其中电平复位是通过 RST 端经电阻与电源 VCC 接通而实现的 3 7 功放功放电电路路设计设计 3 7 1 硬件简介 LM386 是音频功率放大器 输入端以地位参考 同时输出端以地位参考 被自动 偏置到电源电压的一半 在 5V 电源电压下 它的静态功耗仅为 24mW 使得 LM386 特别适用于电池供电的场合 本实验采用 LM386 的封装形式 8 引线双列直插式 其 封装图如 3 5 所示 精品资料 图 3 5 LM386 引脚图 3 7 2 特性 静态功耗低 约为 4mA 可用于电池供电 工作电压范围宽 4 12V or 5 18V 外围元件少 电压增益可调 20 200 低失真度 LM386 电源电压 4 12V 音频功率 0 5w LM386 音响功放是由 NSC 制造的 它 的电源电压范围非常宽 最高可使用到 15V 消耗静态电流为 4mA 当电源电压为 12V 时 在 8 欧姆的负载情况下 可提供几百 mW 的功率 它的典型输入阻抗为 50K 3 7 3 应用电路 如图 3 6 所示 图 3 6 功放电路图 焊接功放电路实物图如 3 7 所示 精品资料 图 3 7 功放电路实物图 喇叭实物图如 3 8 所示 图 3 8 喇叭实物图 4 软软件件设计设计 4 1 程序程序设计设计 本系统采用 MCS 51 汇编语言编程 软件程序由主程序 定时器 TO 中断服务程 序和延时子程序组成 系统初始化后 系统扫描按键 P3 5 口的电平 判断是否有键按 下 有键按下时 根据按下键的次数 向音频字符码指针赋以不同歌曲的地址 通过 精品资料 定时器 TO 中断子程序使 P1 0 口输出相应频率的音频脉冲 以达到发声目的 主程 序流程图如图 3 所示 4 1 1 程序流程图 N Y 图 3 程序流程图 4 1 2 编程编写 主程序开始 初始化变量 初始化定时器 等待按键 是否有按键 演奏乐曲 精品资料 MAIN ORG 00H 主程序的起始地址 JMPSTART 跳至主程序 ORG 0BH TIMER0中断起始地址 LJMPTIM0 跳至TIMER0中断子程序 START MOVTMOD 00000001B 设TIMER0在MODE1 MOVIE 10000010B 中断使能 JBP3 4 第一次按T0 CALLDELAY1 消除抖动 JNBP3 4 T0放开 MOV31H 00 按T0计数指针初始值为00H START0 MOV30H LOW SONG 取简谱码指针 第1首 NEXT MOVA 30H MOVDPTR TABLE MOVCA A DPTR 至相关页取码 MOVR2 A 低4位为音符的节拍 JZEND0 检查简谱码是否已结束 有无00 ANLA 0FH 取节拍 低4位 MOVR5 A 存入R5节拍的时间 MOVA R2 SWAPA ANLA 0FH 取音频值 高4位 JNZSING 是否为0 是0则不发音 CLRTR0 JMPD1 SING DECA 因0不列入 MOV22H A 存入 22H RLA 乘2 MOVDPTR TABLE MOVCA A DPTR 至TABLE取码 取T的值 MOV TH0 A 取到的高位字节才存入TH0 MOV21H A 取到的高位字节存入 21H MOVA 22H 在载入取到的音符码 RLA 乘2 INCA 加1 MOVCA A DPTR 至TABLE取相对的低位字节计数值 MOVTL0 A 取到的低位字节存入TL0 MOV20H A 取到的低位字节存入 21H SETBTR0 启动TIMER0 D1 CALLDELAY INC30H 取简谱码指针加1 JMPNEXT END0 CLRTR0 停止计数器 精品资料 MOVA 31H 载入计数器指针 XRLA 00H 是否按第1次 JNZEND1 不是则跳至END1 JBP3 4 按第2次 CALLDELAY1 消除抖动 JNB P3 4 放开否 INC31H 计次地址 31H 加1 MOV30H LOW SONG1 第2首歌指针 JMPNEXT END1 MOVA 31H 载入计数器指针 XRLA 01H 是否按第2次 JNZEND2 不是则跳至END2 JBP3 4 按第3次 CALLDELAY1 消除抖动 JNBP3 4 放开否 INC31H 计次地址 31H 加1 MOV30H LOW SONG2 第3首歌指针 JMPNEXT END2 JMPSTART 回到第1次位置 TIM0 PUSHACC 将A的值暂存于堆栈 PUSHPSW 将PSW的值暂存于堆栈 SETBRS0 设工作寄存器库1 RS0 1 RS1 0 CLRRS1 MOVTL0 20H 重设计数值 MOVTH0 21H CPLP1 0 将P1 0位反相 POPPSW 至堆栈取回PSW的值 POPACC 至堆栈取回A的值 RETI 返回主程序 DELAY MOVR7 02 延时125毫秒 D2 MOVR4 125 D3 MOVR3 248 DJNZR3 DJNZ R4 D3 DJNZR7 D2 DJNZR5 DELAY 决定节拍 RET DELAY1 MOVR4 20 D4 MOVR3 248 DJNZR3 DJNZR4 D4 精品资料 RET ORG300H 定时常数T值表 TABLE DW64260 64400 64524 64580 DW64684 64777 64820 64898 DW64968 65030 65058 65110 DW65157 65178 65217 音符节拍码数据表 SONG 两只老虎 1 DB44H 54H 64H 44H DB44H 54H 64H 44H DB64H 74H 88H DB64H 74H 88H 2 DB82H 92H 82H 72H 64H 44H DB82H 92H 82H 72H 64H 44H DB44H 84H 48H DB44H 14H 48H DB00H SONG1 三只小猫 1 DB62H 82H 82H 62H 98H DB92H 0B2H 0B2H 82H 98H DB62H 82H 82H 52H 68H DB92H 0B2H 0B2H 82H 98H 2 DB62H 82H 82H 62H 92H