第10章 单片机系统开发.ppt

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1、第第10章章 单片机系统开单片机系统开发发单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 1.了了解解单单片片机机应应用用系系统统设设计计的的过过程程和和要要求求；知知道道单单片片机机应应用用系系统统硬硬件件设设计计的的内内容容和和要要求求；知知道道单单片片机机应应用用系系统统软软件件设设计计的的步步骤骤和和要要求求；理理解解软件设计与硬件设计的关系。软件设计与硬件设计的关系。2.了了解解单单片片机机开开发发工工具具的的主主要要作作用用；了了解解单单片片机机开开发发系系统统的的分分类类；知知道道单单片片机机开开发发系系统统的的功功能；理解单片机应用系

2、统软、硬件调试的方法。能；理解单片机应用系统软、硬件调试的方法。教学目标教学目标单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 3.理理解解单单片片机机应应用用系系统统设设计计实实例例：数数码码管管数数字字时时钟钟电电路路的的设设计计、数数字字式式音音乐乐盒盒设设计计设设计计步步骤骤、设设计计方方案案、硬硬件件设设计计、软软件件设设计计等等知知识识。举举一一反反三三，具具备备简简单单常常用用单单片片机机系系统统的的设设计计开开发发能能力。力。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.1 单片单片机

3、系统设计步骤机系统设计步骤 一一个个完完备备的的单单片片机机应应用用系系统统包包括括硬硬件件和和软软件件两两大大部部分分，硬硬件件是是躯躯体体，软软件件是是灵灵魂魂。只只有有系系统统的的软软、硬硬件件紧紧密密配配合合、协协调调一一致致才才能能发发挥挥其其高高性性能能作作用用。在在单单片片机机应应用用系系统统的的开开发发过过程程中中，涉涉及及多多种种开开发发技技术术和和工工具具，需需要要反反复复修修改改调调整整软软、硬硬件，以便尽可能提高系统的工作效率。件，以便尽可能提高系统的工作效率。单单片片机机应应用用系系统统的的功功能能不不同同，其其硬硬件件和和软软件件结结构构也也不不相相同同，但但研研制

4、制、开开发发的的方方法法和和步步骤骤基基本本一致。一致。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.1.1 总体设计总体设计 1.可行性调研可行性调研 可可行行性性调调研研的的目目的的，是是分分析析完完成成该该项项目目的的可可能能性性。进进行行这这方方面面的的工工作作，可可参参考考国国内内外外有有关关资资料料，看看是是否否有有人人进进行行过过类类似似的的工工作作。如如果果有有，则则可可分分析析他他人人是是如如何何进进行行的的，有有什什么么优优缺缺点点，有有何何值值得得借借鉴鉴的的地地方方；如如果果没没有有，则则需需作作进进一一步步的的研研究究

5、，此此时时的的重重点点应应放放在在能能否否实实现现目目标标这这个个环环节节，首先从理论上进行分析，探讨实现的可能性，所首先从理论上进行分析，探讨实现的可能性，所单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 要要求求的的客客观观条条件件是是否否具具备备（环环境境、测测试试手手段段、仪仪器器设设备备、资资金金、人人员员等等），然然后后结结合合实实际际情情况况，确定能否立项的问题。确定能否立项的问题。2.拟制设计任务书拟制设计任务书 设设计计者者首首先先应应对对系系统统的的任任务务、控控制制对对象象、工工作作环环境境作作周周密密的的调调查查研研究究，必必

6、要要时时还还要要勘勘察察工工业业现现场场，明明确确系系统统的的各各项项指指标标。进进而而编编写写设设计计任任务务书书，整整个个系系统统的的设设计计开开发发都都要要围围绕绕着着如如何何达达到到技技术指标来进行。术指标来进行。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 3.建立数学模型建立数学模型 设设计计任任务务书书拟拟定定后后，接接下下来来应应对对被被控控对对象象的的物物理理过过程程和和计计算算任任务务进进行行全全面面分分析析，并并从从中中抽抽象象出出数数学学表表达达式式，即即建建立立数数学学模模型型。数数学学模模型型的的形形式式是是多多种种多多

7、样样的的，可可以以是是一一系系列列的的数数学学表表达达式式，可可以以是是数数学学推推理理和和判判断断，也也可可以以是是运运行行状状态态的的模模拟拟等等。数数学学模模型型要要能能真真实实描描述述客客观观控控制制过过程程，要要精确而简单。精确而简单。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束4.总体方案设计总体方案设计 在在上上述述基基础础上上，对对系系统统各各部部分分构构成成进进行行总总体规划。主要考虑以下几个问题：体规划。主要考虑以下几个问题：系系统统组组成成：根根据据系系统统功功能能，确确定定系系统统主主要要由由哪哪些些功功能能模模块块构构成成

8、：如如键键盘盘、显显示示、输输入入/输输出出通道、通信等。通道、通信等。单单片片机机选选型型：根根据据系系统统的的精精度度和和速速度度要要求求合合理理选选择择单单片片机机机机型型。可可以以综综合合考考虑虑单单片片机机的的实实用性、性价比、开发工具和研发人员的熟悉程用性、性价比、开发工具和研发人员的熟悉程单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 等方面因素。等方面因素。软软硬硬件件功功能能分分配配：确确定定哪哪些些功功能能由由硬硬件件实实现现，哪哪些些功功能能由由软软件件完完成成。在在不不影影响响系系统统技技术术指指标标的的前提下，提倡尽量用软件

9、实现。前提下，提倡尽量用软件实现。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.1.2 硬件设计硬件设计 根根据据总总体体方方案案画画出出硬硬件件电电路路原原理理图图，然然后后在在单单片片机机开开发发仪仪或或实实验验板板上上搭搭出出电电路路，并并且且在在调调试试和和运运行行软软件件中中随随时时加加以以修修改改和和补补充充，最最后后制制作作印印制电路板并装成样机。制电路板并装成样机。为为使使硬硬件件设设计计合合理理，系系统统的的电电路路设设计计应应注注意意以下几个方面：以下几个方面：尽尽可可能能选选择择标标准准化化、模模块块化化的的典典型型电电路

10、路，提高设计的成功率和结构的灵活性。提高设计的成功率和结构的灵活性。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 尽量选用功能强、集成度高的电路或芯片。尽量选用功能强、集成度高的电路或芯片。选择通用性强、市场货源充足的元器件。选择通用性强、市场货源充足的元器件。系系统统扩扩展展及及各各功功能能模模块块在在设设计计满满足足应应用用系系统统功能要求基础上，应适当留有余地。功能要求基础上，应适当留有余地。尽量采用新技术。尽量采用新技术。充分考虑各部分的驱动能力。充分考虑各部分的驱动能力。系统的抗干扰设计。系统的抗干扰设计。单片机原理及其接口技术单片机原理

11、及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.1.3 软件设计软件设计 在在进进行行应应用用系系统统的的总总体体设设计计时时，软软件件设设计计和和硬硬件件设设计计应应统统一一考考虑虑，相相互互结结合合。当当系系统统硬硬件件电电路路确确定后，软件的任务也就明确了。定后，软件的任务也就明确了。系系统统中中的的应应用用软软件件是是根根据据系系统统功功能能要要求求设设计计的的。一一般般地地讲讲，软软件件的的功功能能可可分分为为两两大大类类：一一类类是是执执行行软软件件，它它能能完完成成各各种种实实质质性性的的功功能能，如如测测量量、计计算算、显显示示、打打印印、输输出出控控制制等等；

12、另另一一类类是是监监控控软软件件，它它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 统统软软件件中中充充当当组组织织调调度度角角色色。由由于于应应用用系系统统种种类类繁繁多多，程程序序编编制制者者风风格格不不一一，因因此此应应用用软软件件因因系系统统而而异异。尽尽管管如如此此，作作为为优优秀秀的的系系统统软软件件还还是是有有其共同点及规律的。其共同点及规律的。1.程序的总体设计程序的总体设计 程程序序总总体体设设计计是是指指从从系系统统的的高高度度考考虑虑程程序

13、序结结构、数据形式和程序功能的实现方法和手段。构、数据形式和程序功能的实现方法和手段。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 在在拟拟定定总总体体设设计计方方案案时时，设设计计者者必必须须合合理理选选择择切切合合实实际际的的程程序序设设计计方方法法。常常用用的的程程序序设设计计方方法有三种：法有三种：模模块块化化程程序序设设计计：把把一一个个复复杂杂的的应应用用程程序序按按整整体体功功能能划划分分成成若若干干相相对对独独立立的的程程序序模模块块，各各模模块块可可以以单单独独设设计计、编编程程、调调试试，然然后后装装配配起起来来联调，最终成为一

14、个有实用价值的程序。联调，最终成为一个有实用价值的程序。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 结结构构化化程程序序设设计计：在在编编程程过过程程中中，对对程程序序结结构构进进行行适适当当限限制制，特特别别是是限限制制转转移移指指令令的的使使用用，用用于于控控制制程程序序的的复复杂杂程程序序，使使程程序序上上下下文文与与执执行行流流程程保保持持一一致致。这这是是一一种种比比较较理理想想的的程程序序设设计方法。计方法。自自顶顶向向下下程程序序设设计计：从从系系统统一一级级的的主主干干程程序序开开始始，集集中中精精力力解解决决全全局局问问题题，然

15、然后后层层层层细化逐步求精，最终完成一个复杂的程序。细化逐步求精，最终完成一个复杂的程序。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 2.画程序流程图画程序流程图 不不论论采采用用哪哪种种设设计计方方法法，程程序序总总体体结结构构确确定定后后，应应结结合合数数学学模模型型确确立立各各子子任任务务的的具具体体算算法法和和步步骤骤，画出流程图画出流程图,以方便程序编写。以方便程序编写。3.程序的编制程序的编制 在在开开始始编编写写程程序序之之前前，应应先先对对程程序序地地址址空空间间的的分分配配、工工作作寄寄存存器器的的安安排排、数数据据结结构构、端

16、端口口地地址址等等进进行行分分配配。然然后后再再根根据据程程序序流流程程图图用用汇汇编编语语言言或或其他高级语言编写程序。其他高级语言编写程序。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 4.程序的检查和修改程序的检查和修改 上上机机调调试试前前，可可借借助助一一定定的的编编译译软软件件对对程程序序中的语法错误查找出来并修改。中的语法错误查找出来并修改。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.1.4 系统的调试与运行系统的调试与运行 调调试试包包括括硬硬件件调调试试、软软件件调调试试和和系系

17、统统联联调调。调调试试通通过过后后还还要要进进行行一一段段时时间间的的试试运运行行，以以验验证证系系统统能能否否经经受受实实际际环环境境的的考考验验。经经过过一一段段时时间间的的试试运运行行就就可可投投入入正正式式运运行行，在在正正式式运运行行中中还还要要建建立一套健全的维护制度，以确保系统的正常工作。立一套健全的维护制度，以确保系统的正常工作。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.2 单单片机应用系统开发工具片机应用系统开发工具 1.单片机开发系统的功能单片机开发系统的功能 在线在线仿真仿真功能；功能；系统系统调试调试功能；功能；软件

18、软件辅助设计辅助设计功能；功能；程序固化程序固化功能。功能。2.开发系统的类型开发系统的类型 通用型通用型单片机开发系统；单片机开发系统；实用型实用型开发系统；开发系统；通用机通用机开发系统；开发系统；模拟开发模拟开发系统。系统。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.3.1 数码管数字时钟电路的设计数码管数字时钟电路的设计 1.设计要求设计要求 (1)以以AT89C51单单片片机机为为核核心心器器件件，构构成成一一个个数数字式电子时钟。字式电子时钟。(2)用用6位位数数码码管管分分别别显显示示时时、分分、秒秒，采采用用24小时计时方式。

19、小时计时方式。(3)时时钟钟具具有有显显示示时时间间、调调整整时时间间、省省电电状状态态（数码管不亮，时钟不停）三种功能。（数码管不亮，时钟不停）三种功能。10.3 单片机开发系统应用实例单片机开发系统应用实例单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 2.总体设计总体设计 (1)6位位数数码码管管采采用用动动态态显显示示方方式式，段段选选线线用用P1口口控制，控制，位选线用位选线用P2口低口低6位位控制。控制。(2)功能键由功能键由P2.7引入。引入。(3)为节省硬件，采用为节省硬件，采用定时计数器产生时间基准定时计数器产生时间基准。单片机原理

20、及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 3.硬件设计硬件设计 根据总体设计，硬件电路框图如图根据总体设计，硬件电路框图如图10.1所示。所示。单片机驱动电路6位LED数码管按键时钟和复位电路图图10.1 硬件电路框图硬件电路框图 硬硬件件电电路路由由4部部分分组组成成：单单片片机机、时时钟钟与与复复位电路位电路、LED显示及驱动电路显示及驱动电路、按键输入电路按键输入电路。电路原理图如下：电路原理图如下：单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束gfedcbaP2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.

21、0P2.6P2.7+5V+5VP1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0RSTXTAL1XTAL2+5V图图10.2 数字时钟电路图数字时钟电路图单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束4.软件设计软件设计 片片内内RAM 50H55H作作为为显显示示缓缓冲冲区区，共共6个个单单元元分分别别存存放放秒秒、分分、时时的的BCD码码个个位位在在低低地地址址单单元元，十十位位在在高高地地址址单单元元。时时钟钟的的基基本本单单位位为为秒秒，定定时时器器T0定定时时50ms，定定时时20次次即即为为1S。秒秒、分逢分逢60进位，时逢进位，时

22、逢24回零。回零。按按键键具具有有以以下下功功能能：当当按按下下时时间间小小于于1S，进进入入省省电电状状态态（时时钟钟继继续续运运行行，但但不不显显示示）；按按下下时间大于时间大于1S，进入，进入调分状态调分状态，时钟停止，等待继，时钟停止，等待继单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 续续按按键键，若若再再次次按按键键时时间间小小于于0.5S，分分加加1；若若大大于于0.5S，进进入入小小时时调调整整状状态态。在在小小时时调调整整状状态态下下，按按键键时时间间小小于于0.5S，时时加加1，若若大大于于0.5S，退出退出时钟调整，时钟按新设

23、置的时间运行。时钟调整，时钟按新设置的时间运行。在在时时钟钟调调整整状状态态下下，当当前前被被调调整整的的时时间间每每0.3S闪闪烁显示，定时器烁显示，定时器T1定时闪烁时间间隔定时闪烁时间间隔0.3S。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(1)主程序设计主程序设计 主程序流程图如下：主程序流程图如下：开始开始内存单元清内存单元清0T0、T1初始化初始化调显示子程序调显示子程序P2.7=0？调时程序调时程序NY图图10.3 主程序流程图主程序流程图单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束主程

24、序如下：主程序如下：ORG 0000H AJMP MAINT ORG 000BH AJMP INT01 ORG 001BH AJMP INT11 MAINT：MOV R0，#7FH CLR A WZ1：MOV R0，A DJNZ R0，WZ1单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 MOV SP，#30H MOV 5AH，#0AH MOV TMOD，#11H MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH MOV TL1，#0B0H MOV TH1，#3CH SETB EA SETB ET0 SETB TR0 MOV R4，#14H单片机

25、原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束MAINT1：LCALL XZCX JNB P2.7，SJTZ0 SJMP MAINT1 SJTZ0：LCALL XSZCX JNB P2.7，SJTZ1 SJMP MAINT1 SJTZ1:CLR ET0 CLR TR0 LCALL YS1S JB P2.7,KMTES MOV R2,#06H单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 SETB ET1 SETB TR1 XYZ2:JNB P2.7,XYZ1 CLR 01H XYZ4:JB P2.7,XYZ3 L

26、CALL YS05S JNB P2.7,XYZHH MOV R0,#53H LCALL ADD1 MOV A,R3 CLR C单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 CJNE A,#60H,QWE QWE:JC XYZ4 CLR A MOV R0,A DEC R0 MOV R0,A CLR C AJMP XYZ4 KMTES:SETB ET0 SETB TR0 KMA:JB P2.7,$单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 LCALL XSZCX JB P2.7,KMA KMA1:JNB

27、P2.7,$LJMP MAINT1XYZHH:JNB P2.7,XYZ5 SETB 01H XYZ6:JB P2.7,XYZ7 LCALL YS05S JNB P2.7,XYZOUT MOV R0,#55H LCALL ADD1单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 MVO A,R3 CLR C CJNE A,#24H,KMB1 KMB1:JC XYZ6 CLR A MOV R0,A DEC R0 MOV R0,A AJMP XYZ6XYZOUT:JNB P2.7,XYZOUT1 LCALL XSZCX单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口

28、技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 JNB P2.7,XYZOUT MOV 20H,#00H MOV 56H,52H MOV 57H,53H MOV 58H,54H MOV 59H,55H CLR TR1 CLR ET1 SETB TR0 SETB ET0 LJMP MAINT1单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 XYZ1:LCALL XSZCX AJMP XYZ2 XYZ3:LCALL XSZCX AJMP XYZ4 XYZ5:LCALL XSZCX AJMP XYZHH XYZ7:LCALL XSZCX AJMP XY

29、Z6 XYZOUT1:LCALL XSZCX AJMP XYZOUT单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(2)显示子程序设计显示子程序设计XSZCX:MOV R1,#50H MOV R5,#0FEH MAXY:MOV A,R5 MOV P2,A MOV A,R1 MOV DPTR,#ABC MOVC A,A+DPTR MOV P1,A LCALL YS1MS INC R1单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 MOV A,R5 JNB ACC.5,ENDOUT RL A MOV R5,A

30、AJMP MAXYENDOUT:MOV P2,#0FFH MOV P1,#0FFH RET单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(3)T0中断服务程序设计中断服务程序设计INT01:PUSH ACC PUSH PSW CLR ET0 CLR TR0 MOV A,#0B7H ADD A,TL0 MOV TL0,A MOV A,#3CH ADDC A,TH0 MOV TH0,A单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 SETB TR0 DJNZ R4,INT0U AD1:MOV R4,#14H M

31、OV R0,#51H LCALL ADD1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#60H,AD2 AD2:JC INT0U CLR A MOV R0,A单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 DEC R0 MOV R0,A MOV R0,#57H ACALL ADD1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#60H,AD3AD3:JC INT0U CLR A MOV R0,A DEC R0单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 MOV R0,A MOV R0,#59H ACAL

32、L ADD1 MOV A,R3 CLR C CJNE A,#24H,AD4AD4:JC INT0U CLR A MOV R0,A DEC R0 MOV R0,A单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束INT0U:MOV 52H,56H MOV 53H,57H MOV 54H,58H MOV 55H,59H POP PSW POP ACC SETB ET0 RETI单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(4)T1中断服务程序设计中断服务程序设计INT11:PUSH ACC PUSH PSW MO

33、V TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH DJNZ R2,INT1U MOV R2,#06H CPL 02H JB 02H,CCC1 MOV 52H,56H MOV 53H,57H单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 MOV 54H,58H MOV 55H,59HINT1U:POP PSW POP ACC RETI CCC1:JB 01H,CCC2 MOV 52H,5AH MOV 53H,5AH MOV 54H,58H MOV 55H,59H AJMP INT1U单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下

34、一页下一页结结 束束CCC2:MOV 52H,56H MOV 53H,57H MOV 54H,5AH MOV 55H,5AH AJMP INT1U(5)加加1子程序子程序ADD1:MOV A,R0 DEC R0 SWAP A ORL A,R0单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 ADD A,#01H DA A MOV R3,A ANL A,#0FH MOV R0,A MOV A,R3 INC R0 SWAP A ANL A,#0FH MOV R0,A RET 单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结

35、结 束束(6)延时子程序延时子程序YS1MS:MOV R6,#14H YS1:MOV R7,#19H YS2:DJNZ R7,YS2 DJNZ R6,YS1 RET YS1S:LCALL YS05S LCALL YS05S RET单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 YS05S:MOV R3,#51HYS05S1:LCALL XSZCX DJNZ R3,YS05S1 RETABC:DB 0C0H,0F9H,0A4H DB 0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,0FFH END点击观看仿真演示点击观看仿真演示单片机

36、原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束10.3.2 数字式音乐盒设计数字式音乐盒设计 本本节节以以一一个个音音乐乐盒盒为为例例，通通过过设设计计一一个个音音乐乐盒盒，了了解解用用单单片片机机产产生生音音频频的的方方法法及及音音乐乐程程序序的的设计。设计。音音乐乐盒盒的的音音符符范范围围：C调调低低音音1高高音音7，内内部存储一首歌曲，循环播放。部存储一首歌曲，循环播放。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 1.基本基本乐理知识乐理知识 在音乐中使用的各个固定频率的音叫音级，常在音乐中使用的各个固

37、定频率的音叫音级，常用符号用符号C、D、E、F、G、A、B表示。两音之表示。两音之间音高的距离叫音程。表间音高的距离叫音程。表12-1列出列出C调高、中、低音调高、中、低音对应的频率值。对应的频率值。乐曲即是由不同的音符组成的，而每个音符都乐曲即是由不同的音符组成的，而每个音符都有其特定的频率，这样我们就可以利用不同的频率有其特定的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了。音符频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了。音符频率单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束的产生可以使用定时计数器产生的产生可以使用定时计数器产

38、生，T0工作于定时工作于定时方式方式1，晶振为，晶振为12MHz。则。则T0定时时间为某音符定时时间为某音符周期的周期的1/2，定时时间到则将输出取反，就可以得，定时时间到则将输出取反，就可以得到固定频率的方波信号。到固定频率的方波信号。低音低音1：频率：频率=262，定时时间，定时时间=T/2=1/2*262(S)T0初值初值=65536-1000000/52463628。低音低音2：频率：频率=294，定时时间，定时时间=T/2=1/2*294(S)T0初值初值=65536-1000000/58863835。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结

39、结 束束音符音符 频率频率(Hz)(Hz)定时初值定时初值音符音符 频率频率(Hz)(Hz)定时初值定时初值低低1 12622626362863628中中5 57847846489864898低低2 22942946383563835中中6 68808806496864968低低3 33303306402164021中中7 79889886503065030低低4 43493496410364103高高1 1104610466505865058低低5 53923926426064260高高2 2117511756511065110低低6 64404406440064400高高3 3131813

40、186515765157低低7 74944946452464524高高4 4139713976517865178中中1 15235236458064580高高5 5156815686521765217中中2 25875876468464684高高6 6176017606525265252中中3 36596596477764777高高7 7196719676528365283中中4 46986986482064820单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 2.总体设计总体设计 选择选择AT89C2051单片机，通过单片机，通过T0的定时中断，的

41、定时中断，配合配合P3.0引脚输出音频频率。引脚输出音频频率。P3.0引脚输出，经音引脚输出，经音频放大后接扬声器。系统组成框图如图频放大后接扬声器。系统组成框图如图10.4所示。所示。单片机音频放大电路扬声器时钟和复位电路图图10.4 音乐盒硬件电路框图音乐盒硬件电路框图单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 音符持续时间的长短即时值，一般用拍数表示。音符持续时间的长短即时值，一般用拍数表示。1/8拍拍=0.05s，1/4拍拍=0.1s，以此类推，以此类推，1拍就是拍就是0.4S。节拍的产生，可以用定时器节拍的产生，可以用定时器T1或延时方

42、法产生，或延时方法产生，以以1/8拍为基准。若某个音符节拍为拍为基准。若某个音符节拍为1/4拍，则延时拍，则延时两次即可。两次即可。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束3.硬件设计硬件设计 电路原理图如下：电路原理图如下：图图10.5 音乐盒电路图和音乐盒电路图和AT89C2051引脚排列引脚排列P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0RSTXTAL1XTAL2+5V+5V单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束

43、4.软件设计软件设计 为了产生音频信号，需先对音符进行编码。在为了产生音频信号，需先对音符进行编码。在程序中安排一张定时初值表，程序通过音符编码查程序中安排一张定时初值表，程序通过音符编码查表得到对应的定时初值。编码如下表所示。表得到对应的定时初值。编码如下表所示。单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束音符音符编码编码定时初值定时初值音符音符编码编码定时初值定时初值低低1 101H01H6362863628中中5 50CH0CH6489864898低低2 202H02H6383563835中中6 60DH0DH6496864968低低3 30

44、3H03H6402164021中中7 70EH0EH6503065030低低4 404H04H6410364103高高1 10FH0FH6505865058低低5 505H05H6426064260高高2 210H10H6511065110低低6 606H06H6440064400高高3 311H11H6515765157低低7 707H07H6452464524高高4 412H12H6517865178中中1 108H08H6458064580高高5 513H13H6521765217中中2 209H09H6468464684高高6 614H14H6525265252中中3 30AH0AH6

45、477764777高高7 715H15H6528365283中中4 40BH0BH6482064820不发音不发音00H00H单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 以以1/8拍为延时单位，对节拍也进行编码如下。拍为延时单位，对节拍也进行编码如下。乐谱节拍乐谱节拍编码编码乐谱节拍乐谱节拍编码编码乐谱节拍乐谱节拍编码编码1/817/87D1/4218E3/839F1/24A210H5/85B3/46C118114138112158134178单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 有了上述两张

46、编码表，任何一首乐曲都可以用有了上述两张编码表，任何一首乐曲都可以用其编码来表示。例如：生日快乐歌曲谱如下：其编码来表示。例如：生日快乐歌曲谱如下：C 1=3/4单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 对此进行编码，音符编码在前，节拍编码在后，对此进行编码，音符编码在前，节拍编码在后，得曲谱简码表如下：得曲谱简码表如下：SONG:DB 0CH,04H,00H,02H,0CH,02H,0DH,08HDB 0CH,08H,0FH,08H,0EH,08H,00H,08H,0CHDB 04H,00H,02H,0CH,02H,0DH,08H,0CH,0

47、8HDB 10H,08H,0FH,08H,00H,08H,0CH,04H,00HDB 02H,0CH,02H,13H,08H,11H,08H,0FH,08HDB 0EH,08H,0DH,08H,12H,04H,00H,02H,12HDB 02H,11H,08H,0FH,08H,10H,08H,0FH,08HDB 00H,08H,0FFH ；结束符；结束符单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束(1)主程序框图主程序框图开始开始初始化初始化取音符编码取音符编码结束符？结束符？查定时初值查定时初值发音符？发音符？NY取节拍编码取节拍编码N调节拍控制

48、调节拍控制Y(2)T0中断服务程序框图中断服务程序框图保护现场保护现场重装初值重装初值P3.0取反取反恢复现场恢复现场中断返回中断返回图图10.6 主程序与中断服务程序框图主程序与中断服务程序框图单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束程序清单：程序清单：ORG 0000H LJMP MUSIC ORG 000BH LJMP SERT0 ORG 0030HMUSIC:MOV TMOD,#01H ;T0定时方式定时方式1 SETB EA SETB ET0 ;开开T0中断中断 SETB P3.0 ;不发音不发音单片机原理及其接口技术单片机原理及其接

49、口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束STA:MOV 30H,#00H ;简码指针清简码指针清0NEXT:MOV DPTR,#SONG;DPTR指向简码表首址指向简码表首址 MOV A,30H ;简码指针送简码指针送A INC 30H ;指针加指针加1，指向节拍码，指向节拍码 MOVC A,A+DPTR;取简码取简码 MOV R2,A ;暂存简码暂存简码 CPL A JNZ NEXT1 ;简码结束否？简码结束否？CLR TR0 ;T0停止停止 SJMP STA单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束NEXT1:MOV A,R2 ;

50、简码送简码送A JNZ SING ;是发音符，转是发音符，转SING CLR TR0 ;不发音不发音 SJMP D1 ;转节拍控制转节拍控制 SING:DEC A ;根据音符码取定时初值根据音符码取定时初值 RL A MOV 22H,A MOV DPTR,#STAB MOVC A,A+DPTR MOV TH0,A ;送高字节定时初值送高字节定时初值单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术主目录主目录上一页上一页下一页下一页结结 束束 MOV 21H,A ;保存至保存至21H MOV A,22H INC A MOVC A,A+DPTR MOV TL0,A ;送低字节定时初值送低字节定时初值