1、 . . . 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院技能考核培訓(xùn)姓 名： 申鵬飛 學(xué)號(hào)： 22120768專(zhuān) 業(yè)： 信息12-2班 題 目： 基于單片機(jī)的技能考核 專(zhuān) 題： 簡(jiǎn)易的電子琴制作，數(shù)據(jù)收發(fā) 指導(dǎo)教師： 有鵬 設(shè)計(jì)地點(diǎn)：電工電子實(shí)驗(yàn)室時(shí) 間： 2015年 6月 通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)訓(xùn)練任務(wù)書(shū)學(xué)生 申鵬飛 專(zhuān)業(yè)年級(jí) 信息12-2班 學(xué)號(hào) 22120768 設(shè)計(jì)日期：2015 年 6 月 20 日 至 2015 年7 月3日設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)專(zhuān)題題目：設(shè)計(jì)主要容和要求：1. 主要容：（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與說(shuō)明（2）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與說(shuō)明（3）單片機(jī)學(xué)習(xí)板主要功能介紹（4）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2. 功能擴(kuò)展要求（1）2.4GHz

2、射頻收發(fā)芯片nRF2401與其應(yīng)用（2）簡(jiǎn)易的電子琴制作的步驟和功能指導(dǎo)教師簽字：摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)與音樂(lè)的結(jié)合不斷加深。由此而產(chǎn)生的電子琴在這種形勢(shì)下，因其體積小，易于攜帶，經(jīng)濟(jì)適用，是一般家庭都能承受得了的經(jīng)濟(jì)投入。而且電子琴鍵盤(pán)操作直觀(guān)易于掌握。這樣對(duì)初學(xué)者，尤其對(duì)識(shí)譜的人來(lái)說(shuō)是很容易彈奏的，一首簡(jiǎn)單的曲子靈感好的人甚至不用很多的練習(xí)和教師的指導(dǎo)就能很快的彈奏出來(lái)。這樣就強(qiáng)烈地激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，迅速地提高了電子琴的普與率。關(guān)鍵詞：51單片機(jī)，電子琴 ，數(shù)據(jù)收發(fā)目錄第一章 前言61.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景61.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)意義6第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求7第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與

3、說(shuō)明83.1系統(tǒng)組成與總體框圖8第四章 單片機(jī)學(xué)習(xí)板主要功能介紹94.1AT89S52簡(jiǎn)介94.1.1功能特性：104.1.2主要性能114.1.3管腳說(shuō)明114.2 LED數(shù)碼管124.3顯示電路134.4鍵盤(pán)掃描模塊電路圖134.5數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖144.6電源模塊電路原理圖15第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)165.1音樂(lè)相關(guān)知識(shí)165.2如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的節(jié)拍165.3如何用單片機(jī)產(chǎn)生音頻脈沖165.4系統(tǒng)總體功能流程圖18第六章2.4GHz射頻收發(fā)芯片nRF2401 模塊介紹216.1芯片結(jié)構(gòu)216.2引腳說(shuō)明216.3工作模式236.3.1收發(fā)模式236.3.2直接收發(fā)模式246.

4、3.3配置模式256.3.4空閑模式256.3.5關(guān)機(jī)模式256.4.器件配置256.5.應(yīng)用電路266.6無(wú)線(xiàn)音頻系統(tǒng)27第七章 51單片機(jī)與NRF24L01模塊融合28第八章 收獲與總結(jié)29第九章 參考文獻(xiàn)30附錄一31附錄二43第一章 前言1.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)背景隨著電子科技的飛速發(fā)展，電子技術(shù)正在逐漸改善著人們的學(xué)習(xí)、生活、工作，因此開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)希望能夠給人們多帶來(lái)一點(diǎn)生活上的樂(lè)趣。基于當(dāng)前市場(chǎng)上的玩具市場(chǎng)需求量大，其中電子琴就是一個(gè)很好的應(yīng)用方面。單片機(jī)技術(shù)使我們可以利用軟硬件實(shí)現(xiàn)電子琴的功能，從而實(shí)現(xiàn)電子琴的微型化，可以用作玩具琴、音樂(lè)轉(zhuǎn)盤(pán)以與音樂(lè)童車(chē)等等。并且可以進(jìn)行一定的功能擴(kuò)展。鑒

5、于傳統(tǒng)電子琴可以用鍵盤(pán)上的“k1”到“k7”鍵演奏從低So到高DO等7個(gè)音，從而可以用來(lái)彈奏喜歡的樂(lè)曲。1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)意義該設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可以隨意彈奏想要表達(dá)的音樂(lè)；(2)制作簡(jiǎn)單，成本低。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1. 設(shè)計(jì)51單片機(jī)最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易電子琴操作的電路；2. 設(shè)置至少7個(gè)按鍵，能發(fā)出do re mi fa sol la SI DO;能播示曲；3. 能夠調(diào)節(jié)低音、高音和中音。4.說(shuō)明系統(tǒng)工作原理，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與說(shuō)明3.1系統(tǒng)組成與總體框圖硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、

6、電路原理圖。該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)一種由單片機(jī)控制的電子琴，單片機(jī)工作于12MHZ時(shí)鐘頻率，使用其定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，工作模式為1，改變計(jì)數(shù)值TH0和TL0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)。該設(shè)計(jì)具有11個(gè)音節(jié)的鍵盤(pán)，用戶(hù)可以根據(jù)樂(lè)譜在鍵盤(pán)上進(jìn)行演奏，音樂(lè)發(fā)生器會(huì)根據(jù)用戶(hù)的彈奏，通過(guò)揚(yáng)聲器將音樂(lè)播放出來(lái)。由于本例實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)發(fā)生器是由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入彈奏樂(lè)曲的，所以節(jié)拍由用戶(hù)掌握，不由程序控制。用單片機(jī)產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器并不能產(chǎn)生所要實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)，因?yàn)樗鼪](méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這就需要音頻功率放大電路。鍵盤(pán)掃描AT89S52數(shù)碼管顯示揚(yáng)聲器播放音樂(lè)電源部分圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第四章 單片機(jī)學(xué)習(xí)板主要功能介紹4

7、.1AT89S52簡(jiǎn)介AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)與80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。  AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳（引腳圖如圖3-1所示），4k Bytes Flash片程序存儲(chǔ)器，128 byte

8、s的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)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(shí)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。4.1.1功能特性：AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編

9、程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU

10、 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。4.1.2主要性能MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz 、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、32個(gè)可編程I/O口線(xiàn) 、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。4.1.3管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口

11、，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。  P1口：P1口是一個(gè)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)

12、TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這

13、是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下表所示：管腳備選功能:P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程

14、脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0

15、000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。4.2 LED數(shù)碼管本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的顯示電路采用LED數(shù)碼管顯示，LED（Light-Emitting Diode）是一種外加電壓從而流過(guò)電流并發(fā)出可見(jiàn)光的器件。LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。LED有單個(gè)LED和八段LED之分，也有共陰和共陽(yáng)兩種。常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖下圖所示。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱(chēng)為共陽(yáng)極顯示器(如圖b所示)，陰極連在一起的稱(chēng)為共陰極顯示器(如圖c所示

16、)。1位顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管ag控制七個(gè)筆畫(huà)（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫(huà)式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開(kāi)頭有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。此外，要畫(huà)出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引腳圖后才能進(jìn)行正確的字型段碼編碼。才能顯示出正確的數(shù)字來(lái)。 （a）外形 （b）共陽(yáng)極 (C)共陰極4.3顯示電路本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的顯示電路采用LED數(shù)碼管顯示，由于 LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。通過(guò)單片機(jī)查表得出數(shù)碼管顯示編碼，傳送給數(shù)碼管顯示，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵與顯示程序的一致性。4.4鍵盤(pán)掃描模塊電路圖對(duì)鍵盤(pán)掃描電路

17、的掃描方式有行掃描法和線(xiàn)反轉(zhuǎn)法，在此次程序編寫(xiě)中，采用行掃描法，通過(guò)在p20p23上循環(huán)送出0掃描信號(hào)，p24p27輸入按鍵上的高低電平信息給單片機(jī)，經(jīng)處理程序，判斷出是哪個(gè)開(kāi)關(guān)按下，并送主程序以實(shí)現(xiàn)不同功能。圖3-8 鍵盤(pán)掃描模塊電路圖4.5數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖數(shù)碼管顯示模塊核心是共陽(yáng)級(jí)數(shù)碼管，通過(guò)來(lái)自單片機(jī)I/O口的電平高低來(lái)點(diǎn)亮和熄滅數(shù)碼管上的發(fā)光二極管，通過(guò)單片機(jī)送來(lái)的數(shù)碼管顯示編碼可以在數(shù)碼管上顯示數(shù)字和字符，使應(yīng)用人員可以很容易的理解按鍵按下所對(duì)應(yīng)的音符。圖3-9 數(shù)碼管顯示模塊電路原理圖3.4.4蜂鳴器模塊電路圖4.6電源模塊電路原理圖由于本次設(shè)計(jì)的芯片的工作電壓都為5V，為

18、了排除因?yàn)殡妷翰环€(wěn)定或者不準(zhǔn)確影響電路的工作和軟件的調(diào)試，本次設(shè)計(jì)單獨(dú)用LM7805設(shè)計(jì)了一個(gè)輸出5V的電壓的電路，如圖3-11所示,其中J0為一變壓器插排接口，輸出電壓在7.5V，為交流電壓，經(jīng)過(guò)整流橋進(jìn)行整流，電容濾波，再經(jīng)過(guò)LM7805穩(wěn)壓后，得到本次設(shè)計(jì)所需的5V直流電源。圖3-11 電源模塊電路原理圖第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本軟件設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)一種由單片機(jī)控制的簡(jiǎn)單音樂(lè)發(fā)生器，它由16個(gè)音節(jié)組成的的鍵盤(pán)，用戶(hù)可以根據(jù)樂(lè)譜在鍵盤(pán)上進(jìn)行演奏，音樂(lè)發(fā)生器會(huì)根據(jù)用戶(hù)的彈奏，通過(guò)揚(yáng)聲器將音樂(lè)播放出來(lái)。5.1音樂(lè)相關(guān)知識(shí)樂(lè)音聽(tīng)起來(lái)有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動(dòng)頻率的高低決定的，頻

19、率高聲音就高，頻率低，聲音就低，不同音調(diào)的樂(lè)音是用C、D、E、F、G、A、B表示的，這7個(gè)字母就是樂(lè)音的音名，它們一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI，這是唱曲時(shí)樂(lè)音的發(fā)音，所以叫唱名。音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短即時(shí)值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂(lè)是由許多不同的音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂(lè)。5.2如何用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的節(jié)拍除了音符以外，節(jié)拍也是音樂(lè)的關(guān)鍵組成部分。節(jié)拍實(shí)際上就是音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果1/4拍的延時(shí)是0.4秒，則1拍的延時(shí)是1.6秒，只要知道1/4拍的延時(shí)

20、時(shí)間，其余的節(jié)拍延時(shí)時(shí)間就是它的陪數(shù)。如果單片機(jī)要自己播放音樂(lè)，那么必須在程序設(shè)計(jì)中考慮到節(jié)拍的設(shè)置，由于本例實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)發(fā)生器是由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入彈奏樂(lè)曲的，所以節(jié)拍由用戶(hù)掌握，不由程序控制。對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另外一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)完成。音樂(lè)的音拍，一個(gè)節(jié)拍為單位（C調(diào)）具體如下表：表4-1 音樂(lè)節(jié)拍表曲調(diào)值DELAY曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125ms調(diào)4/462ms調(diào)3/4187ms調(diào)3/494ms調(diào)2/4250ms調(diào)2/4125ms5.3如何用單片機(jī)產(chǎn)生音頻脈沖了解音樂(lè)的一些基本知識(shí)后可知，產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂(lè)，對(duì)于單片機(jī)而言，產(chǎn)生不同頻率有脈沖非常方便，可以

21、利用它的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)產(chǎn)生這樣的方波頻率信號(hào)，因此，需要弄清楚音樂(lè)中的音符和對(duì)應(yīng)的頻率，以與單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)的關(guān)系。在本實(shí)驗(yàn)中，單片機(jī)工作于12MHZ時(shí)鐘頻率，使用其定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，工作模式為1，改變計(jì)數(shù)值TH0和TL0可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，在此情況下，C調(diào)的各音符頻率與計(jì)數(shù)值T的對(duì)照如下表：表4-2 音符頻率與計(jì)數(shù)值T的對(duì)照表音符頻率（HZ）計(jì)數(shù)值（T值）音符頻率（HZ）計(jì)數(shù)值（T值）低1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763737中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83194934#2RE#31163928中6LA88064968低3

22、MI33064021#6LA#93264994低4FA34964103中7SI96865030#4FA#37064185低1DO104665058低SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#6LA#46664463高3MI131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#149065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764633#5SO#166165235#2RE#62264884高6LA1760

23、65252中3MI65964732#6LA#186565268中4FA69864820高7SI196765283T的值決定了TH0和TL0的值，其關(guān)系為：TH0=T/256，TL0=T%256一首音樂(lè)是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了，當(dāng)然對(duì)于單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來(lái)產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。    若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），再將此周期除以2，即為半周期的時(shí)間。利

24、用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)終止后就將P1.0反相，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。    利用AT89C51的部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（MODE1）下，改變計(jì)數(shù)值TH0與TL0以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T1/5231912s，因此只要令計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956s/1s956，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。    計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式(如式4-1所示)是：       

25、                  Nfi÷2÷fr                         4-1式中，N是計(jì)數(shù)值；fi是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為12MHz時(shí)，其

26、頻率為1MHz）；fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計(jì)數(shù)初值T的求法如下：                        T65536N65536fi÷2÷fr    例如：設(shè)K65536，fi1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計(jì)數(shù)值。    T6

27、5536N65536fi÷2÷fr655361000000÷2÷fr65536500000/fr    低音DO的T65536500000/26263627    中音DO的T65536500000/52364580    高音DO的T65536500000/1046650595.4系統(tǒng)總體功能流程圖N定時(shí)器初始化數(shù)碼管顯示0主程序開(kāi)始循環(huán)檢測(cè)按鍵Y數(shù)碼管顯示蜂鳴器出聲按鍵子程序流程圖如下：S1鍵按下S2鍵按下S3鍵按下S4鍵按下K5鍵按下K6鍵按下K7鍵按下數(shù)碼管

28、顯示1，并播放DO的低音數(shù)碼管顯示2.，并播放RE的低音數(shù)碼管顯示3.，并播放MI的低音S13鍵按下數(shù)碼管顯示4.，并播放fa的低音數(shù)碼管顯示5.，并播放SO的低音數(shù)碼管顯示6，并播放LA的中音數(shù)碼管顯示7，并播放SI的中音發(fā)送鍵圖5-2 鍵盤(pán)子程序第六章2.4GHz射頻收發(fā)芯片nRF2401 模塊介紹6.1芯片結(jié)構(gòu)nRF2401置地址解碼器、先入先出堆棧區(qū)、解調(diào)處理器、時(shí)鐘處理器、GFSK濾波器、低噪聲放大器、頻率合成器，功率放大器等功能模塊，需要很少的外圍元件，因此使用起來(lái)非常方便。QFN24引腳封裝， 外形尺寸只有5×5mm。nRF2401的功能模塊如圖1所示。6.2引腳說(shuō)明6

29、.3工作模式nRF2401有工作模式有四種： 收發(fā)模式、配置模式、空閑模式和關(guān)機(jī)模式。nRF2401的工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN和CS三個(gè)引腳決定，詳見(jiàn)表2。6.3.1 收發(fā)模式nRF2401的收發(fā)模式有ShockBurstTM收發(fā)模式和直接收發(fā)模式兩種，收發(fā)模式由器件配置字決定，具體配置將在器件配置部分詳細(xì)介紹。（1） ShockBurstTM收發(fā)模式ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速?gòu)奈⒖刂破魉腿耄咚?1Mbps)發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。 這種做法的好處：盡量節(jié)能；低的系

30、統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。 在ShockBurstTM收發(fā)模式下，nRF2401自動(dòng)處理字頭和CRC校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和CRC校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過(guò)程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。（2） ShockBurstTM發(fā)射流程接口引腳為CE，CLK1，DATAA. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，其把CE置高，使nRF2401工作；B. 把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時(shí)序送入nRF2401；C. 微控制器把CE置低，激發(fā)nRF2401進(jìn)行ShockBur

31、stTM發(fā)射；D. nRF2401的ShockBurstTM發(fā)射E. 給射頻前端供電；F. 射頻數(shù)據(jù)打包(加字頭、CRC校驗(yàn)碼)；G. 高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；H. 發(fā)射完成，nRF2401進(jìn)入空閑狀態(tài)。（3） ShockBurstTM發(fā)射流程接口引腳為CE，CLK1，DATAA. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，其把CE置高，使nRF2401工作；B. 把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時(shí)序送入nRF2401；C. 微控制器把CE置低，激發(fā)nRF2401進(jìn)行ShockBurstTM發(fā)射；D. nRF2401的ShockBurstT

32、M發(fā)射E. 給射頻前端供電；F. 射頻數(shù)據(jù)打包(加字頭、CRC校驗(yàn)碼)；G. 高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；H. 發(fā)射完成，nRF2401進(jìn)入空閑狀態(tài)。6.3.2直接收發(fā)模式（1）直接發(fā)送模式接口引腳為CE、DATAA. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，把CE置高；B. nRF2401射頻前端被激活；C. 所有的射頻協(xié)議必須在微控制器程序中進(jìn)行處理 (包括字頭、地址和CRC校驗(yàn)碼) 。（2）直接接收模式接口引腳為CE、CLK1和DATAA. 一旦nRF2401被配置為直接接收模式，DATA引腳將根據(jù)天線(xiàn)接收到的信號(hào)開(kāi)始高低變化(由于噪聲的存在)

33、；B. CLK1引腳也開(kāi)始工作；C. 一旦接收到有效的字頭，CLK1引腳和DATA引腳將協(xié)調(diào)工作，把射頻數(shù)據(jù)包以其被發(fā)射時(shí)的數(shù)據(jù)從DATA引腳送給微控制器；D. 這頭必須是8位；E. DR引腳沒(méi)用上，所有的地址和CRC校驗(yàn)必須在微控制器部進(jìn)行。 在直接收發(fā)模式下，nRF2401如傳統(tǒng)的射頻收發(fā)器一樣工作。6.3.3配置模式在配置模式，15字節(jié)的配置字被送到nRF2401，這通過(guò)CS、CLK1和DATA三個(gè)引腳完成，具體的配置方法在后面的器件配置部分。6.3.4 空閑模式nRF2401的空閑模式是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)節(jié)

34、能的同時(shí)，縮短芯片的起動(dòng)時(shí)間。在空閑模式下，部分片晶振仍在工作，此時(shí)的工作電流跟外部晶振的頻率有關(guān)，如外部晶振為4MHz時(shí)工作電流為12uA，外部晶振為16MHz時(shí)工作電流為32uA。在空閑模式下，配置字的容保持在nRF2401片。6.3.5 關(guān)機(jī)模式在關(guān)機(jī)模式下，為了得到最小的工作電流，一般此時(shí)的工作電流小于1uA。關(guān)機(jī)模式下，配置字的容也會(huì)被保持在nRF2401片，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。6.4.器件配置nRF2401的所有配置工作都是通過(guò)CS、CLK1和DATA三個(gè)引腳完成，把其配置為ShockBurstTM收發(fā)模式需要15字節(jié)的配置字，而如把其配置為直接收發(fā)模式只需要

35、2字節(jié)的配置字。nRF2401一般工作于ShockBurstTM收發(fā)模式，這樣，系統(tǒng)的程序編制會(huì)更加簡(jiǎn)單，并且穩(wěn)定性也會(huì)更高，因此，下面著重介紹把nRF2401配置為ShockBurstTM收發(fā)模式的器件配置方法。ShockBurstTM的配置字使nRF2401能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在nRF2401工作的過(guò)程中，只需改變其最低一個(gè)字節(jié)中的容，以實(shí)現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。ShockBurstTM的配置字可以分為以下四個(gè)部分： 數(shù)據(jù)寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。這使得nRF2401能夠區(qū)分接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和CRC校驗(yàn)碼； 地址寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中地址占用的位數(shù)。 這使得

36、nRF2401能夠區(qū)分地址和數(shù)據(jù)； 地址：接收數(shù)據(jù)的地址，有通道1的地址和通道2的地址； CRC：使nRF2401能夠生成CRC校驗(yàn)碼和解碼。當(dāng)使用nRF2401片的CRC技術(shù)時(shí)，要確保在配置字中CRC校驗(yàn)被使能，并且發(fā)送和接收使用一樣的協(xié)議。 nRF2401配置字的各個(gè)位的描述如表3所示。在配置模式下，注意保證PWR_UP引腳為高電平，CE引腳為低電平。配置字從最高位開(kāi)始，依次送入nRF2401。在 CS引腳的下降沿，新送入的配置字開(kāi)始工作。6.5.應(yīng)用電路單片機(jī)與nRF2401芯片的接口電路6.6無(wú)線(xiàn)音頻系統(tǒng) nRF24Z1能夠以高達(dá)1.54Mbit/s的速率處理音頻流，音頻數(shù)據(jù)的輸入/輸

37、出、射頻協(xié)議和射頻連接等工作由片的硬件完成。圖1所示為使用nRF24Z1的無(wú)線(xiàn)音頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，在該系統(tǒng)中，只需使用簡(jiǎn)單的或低速的微控制器或DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)即可完成系統(tǒng)的控制，微控制器通常通過(guò)串行口或并行口控制一些簡(jiǎn)單的任務(wù)，如音量調(diào)節(jié)等。由圖可見(jiàn)，音頻數(shù)據(jù)的傳輸是由一對(duì)nRF24Z1實(shí)現(xiàn)的，音頻數(shù)據(jù)最終提供給接收端的立體聲DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)。nRF24Z1的初始配置由微控制器通過(guò)SPI或I2S接口進(jìn)行控制。在接收端，外圍電路如DAC的控制可以由發(fā)送端的nRF24Z1通過(guò)控制信道進(jìn)行控制1。如果設(shè)計(jì)中沒(méi)有使用微控制器，則配置數(shù)據(jù)可以通過(guò)片外的EEPROM/FLASH存儲(chǔ)器進(jìn)行加載。

38、在無(wú)線(xiàn)音頻流處理系統(tǒng)中，音頻數(shù)據(jù)的流向總是從聲源(如CD播放器)到聲宿(如揚(yáng)聲器)。本系統(tǒng)中，在聲源端使用nRF24Z1進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的發(fā)送，在聲宿端使用nRF24Z1進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的接收。鑒于上述的收發(fā)差異性，nRF24Z1可能通過(guò)MODE引腳設(shè)置其工作于發(fā)射器模式或接收器模式，這兩種模式下，nRF24Z1片工作的模塊和I/O引腳功能都有很大差異。第七章 51單片機(jī)與NRF24L01模塊融合因?yàn)閷W(xué)習(xí)板用的是5v的USB供電，而NRF24L01 大致在1.9v-3.6v左右。所以?xún)蓚€(gè)之間需要連接二極管分壓。最終電路如圖所示第八章 收獲與總結(jié)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我加深了大一學(xué)的C編程知識(shí)的學(xué)習(xí)。讓我

39、們能夠充分利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，同時(shí)也增強(qiáng)了自己調(diào)試、分析程序、設(shè)計(jì)聊天軟件功能與頁(yè)面美化的能力。通過(guò)上網(wǎng)查詢(xún)和查閱相關(guān)書(shū)籍資料，讓我知道了大量關(guān)于單片機(jī)功能與工作原理，同時(shí)體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。從而讓我更深一步提高了對(duì)VB編程的掌握，學(xué)會(huì)了做課程設(shè)計(jì)的一般步驟。通過(guò)各方面努力，本次設(shè)計(jì)任務(wù)完成，系統(tǒng)部分功能已實(shí)現(xiàn)。可以隨意演奏一首喜歡的曲子，并可以顯示在數(shù)碼管上。可以通過(guò)NRF24L01模塊發(fā)送到對(duì)方，對(duì)方的蜂鳴器也能相應(yīng)的聆聽(tīng)音樂(lè)。基本達(dá)到預(yù)定的效果。畢業(yè)設(shè)計(jì)是專(zhuān)科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次系統(tǒng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)提高了我運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)解決面臨實(shí)際問(wèn)題的能力第

40、九章 參考文獻(xiàn)1 鑫，亮，齊兆群數(shù)字電路設(shè)計(jì)M機(jī)械工業(yè)，2005年 6月第一版2 家健，柏榮，汪志鋒單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M高等教育3 朝青單片機(jī)原理與接口技術(shù)M：航天航空大學(xué)出版色，20014 胡漢才單片機(jī)原理與其接口技術(shù)M：清華大學(xué)，2004 5 靖武，周靈彬單片機(jī)原理、應(yīng)用與PROTEUS仿真，20088 6 百度文wenku.baidu./view/37ecc218964bcf84b9d57ba4.html附錄一 基于51單片機(jī)簡(jiǎn)易電子琴音樂(lè)設(shè)計(jì)程序如下#include <AT89X52.h>#include <nRF24L01_api.h>#define uch

41、ar unsigned char#define dispseg P0#define dispbit P2/*/#define TX_ADR_WIDTH 5 / 5字節(jié)寬度的發(fā)送/接收地址#define TX_PLOAD_WIDTH 1 / 數(shù)據(jù)通道有效數(shù)據(jù)寬度sbit beer=P25;/蜂鳴器int num,count;uchar keyvalue;uchar temp_TL0;uchar temp_TH0;int code lab=63826,63835,64021,64103,64260,64400,64524,64580;unsigned char code showtab= 0xC0

42、,/*0*/ 0xF9,/*1*/ 0xA4,/*2*/ 0xB0,/*3*/ 0x99,/*4*/ 0x92,/*5*/ 0x82,/*6*/ 0xF8,/*7*/ 0x80,/*8*/ 0x90,/*9*/ 0x88,/*A*/ 0x83,/*b*/ 0xC6,/*C*/ 0xA1,/*d*/ 0x86,/*E*/ 0x8E,/*F*/;unsigned char code showbit=0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;uchar code TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH = 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; / 定義一個(gè)靜態(tài)發(fā)送地址uchar R

43、X_BUFTX_PLOAD_WIDTH;uchar TX_BUFTX_PLOAD_WIDTH;/uchar DATA = 0x01;uchar key;uchar bdata sta;sbit RX_DR = sta6;sbit TX_DS = sta5;sbit MAX_RT = sta4;bit transflag;/*/*函數(shù): init_io()描述: 初始化IO/*/void init_io(void)CE = 0; / 待機(jī)CSN = 1; / SPI禁止SCK = 0; / SPI時(shí)鐘置低IRQ = 1; / 中斷復(fù)位dispbit = 0xff;/ 關(guān)閉指示燈/*/*/void

44、 delayus(unsigned char us)/delay us while(-us);/*/*函數(shù)：delay_ms()描述： 延遲x毫秒/*/void delayms(unsigned char ms)/delay Ms while(-ms) delayus(250); delayus(250); /*/*函數(shù)：SPI_RW()描述： 根據(jù)SPI協(xié)議，寫(xiě)一字節(jié)數(shù)據(jù)到nRF24L01，同時(shí)從nRF24L01讀出一字節(jié)/*/uchar SPI_RW(uchar byte)uchar i; for(i=0; i<8; i+) / 循環(huán)8次 MOSI = (byte & 0x8

45、0); / byte最高位輸出到MOSI byte <<= 1; / 低一位移位到最高位 SCK = 1; / 拉高SCK，nRF24L01從MOSI讀入1位數(shù)據(jù)，同時(shí)從MISO輸出1位數(shù)據(jù) byte |= MISO; / 讀MISO到byte最低位 SCK = 0; / SCK置低 return(byte); / 返回讀出的一字節(jié)/*/*函數(shù)：SPI_RW_Reg()描述： 寫(xiě)數(shù)據(jù)value到reg寄存器/*/uchar SPI_RW_Reg(uchar reg, uchar value)uchar status; CSN = 0; / CSN置低，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù) status =

46、 SPI_RW(reg); / 選擇寄存器，同時(shí)返回狀態(tài)字 SPI_RW(value); / 然后寫(xiě)數(shù)據(jù)到該寄存器 CSN = 1; / CSN拉高，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸 return(status); / 返回狀態(tài)寄存器/*/*函數(shù)：SPI_Read()描述： 從reg寄存器讀一字節(jié)/*/uchar SPI_Read(uchar reg)uchar reg_val; CSN = 0; / CSN置低，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù) SPI_RW(reg); / 選擇寄存器 reg_val = SPI_RW(0); / 然后從該寄存器讀數(shù)據(jù) CSN = 1; / CSN拉高，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸 return(reg_val)

47、; / 返回寄存器數(shù)據(jù)/*/*函數(shù)：SPI_Read_Buf()描述： 從reg寄存器讀出bytes個(gè)字節(jié)，通常用來(lái)讀取接收通道數(shù)據(jù)或接收/發(fā)送地址/*/uchar SPI_Read_Buf(uchar reg, uchar * pBuf, uchar bytes)uchar status, i; CSN = 0; / CSN置低，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù) status = SPI_RW(reg); / 選擇寄存器，同時(shí)返回狀態(tài)字 for(i=0; i<bytes; i+) pBufi = SPI_RW(0); / 逐個(gè)字節(jié)從nRF24L01讀出 CSN = 1; / CSN拉高，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸 return(status); / 返回狀態(tài)寄存器/*/*函數(shù)：SPI_Write_Buf()描述： 把pBuf緩存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到nRF24L01，通常用來(lái)寫(xiě)入發(fā)射通道數(shù)據(jù)或接收/發(fā)送地址/*/uchar SPI_Write_Buf(uchar reg, uchar * pBuf, uchar bytes)uchar status, i; CSN = 0; / CSN置低，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù) status = SPI_RW(reg); / 選擇寄存器，同時(shí)返回狀態(tài)字 f