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    图3  AT89C55引脚排列图
    然而AVR系列单片机刚刚兴起,它的兴起必然有它的优势所在,在原有单片机的基础上,它不但拥有高性能、高速度,而且还具有更低的功耗性能。但是,在功能更新、性能更加优化的背后还存在一些问题。32个通用寄存器的前16个不可以和立即数直接打交道,然而51系列单片机所有的通用寄存器都不存在这个问题,另外,性价比较低,这就无疑降低了AVR系列单片机的通用性。所以说,高性价比、低实用性便阻碍了它在市场中的推广。
    综合考虑,51系列单片机足以满足本系统设计的功能需求,性价比较高,AT89C55单片机具有20KB的Flash存储器,与工业上的80C51单片机产品指令和引脚完全兼容,拥有灵巧的8位CPU,256字节RAM,32位I/O口线,全双工串行口,具有高灵活性、超有效性[5],所以本系统设计采用AT89C55作为MCU中心控制模块,已经完全满足了设计的需求。
    2.3 外部控制模块
    AT89C55单片机作为中心主控模块,外围控制模块则由单片机复位电路及外接晶振组成。
    外接晶振电路由电容C5和C6再加一个12M晶振组成,与单片机引脚XTAL1和XTAL2相连。在AT89C55单片机中有一个高增益的反相放大器,用于构成振荡器,引脚XTAL1作为此放大器的输入端,XTAL2作为此放大器的输出端。引脚XTAL1和XTAL2的两端跨接晶体,构成稳定的自激振荡器。振荡器发出的脉冲送到单片机的内部时钟电路,作为单片机的工作时序。内部的反相放大器、电容C5和C6通过XTAL1端和XTAL2端连接起来,组成了并联谐振电路,电容C5、C6取值为22pF,微调频率。本系统晶振电路如图4所示。
     
    图4  晶振电路
    复位电路的复位条件是在时钟电路工作的条件下,在RST引脚通过外部电路施加连续2个机器周期以上高电平,系统复位[6]。一般情况下要保证单片机安全复位,只需保持正脉冲宽度为10微秒。本系统采用的复位方式是按键手动复位,上电的瞬间,RST引脚的电位和VCC相同,电容上充电电压逐渐增加,RST引脚的电位也随着逐渐下降。当单片机运行时,若按下按键,电容瞬间放电,RST引脚的电位与VCC相同,则系统复位;待按键断开,电容又开始慢慢充电,RST引脚的电位逐渐下降,系统又开始处于正常工作状态。本系统复位电路如图5所示。
     
    图5  复位电路
    2.4 按键电路
    按键在单片机应用系统中是至关重要的一部分,由此实现向计算机输入数据,传送命令,是人工干预计算机的主要手段[7]。
    常见的非编码的结构有两种:一种是独立式键盘,一种是矩阵式键盘。因为单片机的I/O有限,所以独立式按键适合于单片机端口充足的系统,如若单片机负载比较繁重,I/O口比较缺乏,适宜采用矩阵式键盘。
    本系统的按键电路分为两部分,一部分采用的是4×4矩阵键盘,另一部分采用3个独立式的按键。此外,在设计键盘的时候还要考虑去抖动的问题。有两种常用的去抖动的方法:一种是硬件方法,另外一种是软件方法。在单片机中,常常采用的是软件方法,所以在此硬件设计处不予考虑。
    本系统的4*4按键作为电子琴弹奏的键盘,S1-S16共16个按键分别对应着乐曲里的16个音符,电路连接图如6所示。3个独立按键,K1作为电源开关,K2作为功能选择按键,调控音乐盒工作在乐曲播放模式或者是电子琴模式,K3在乐曲播放模式下起作用,选择不同的播放曲目,电路连接如图7所示。
     
    图6  4*4矩阵按键
     
    图7  独立按键
    2.5 LCD显示电路
    当前市场上的液晶显示器主要包括两种,一种是1602型的,一种是12864型的。1602是字符型的液晶显示器,显示字母、数字和符号都是比较方便的,它内部本身具有字符库,能显示16*2个字符。12864是点阵图形液晶显示模块,显示的分辨率为128*64,它的内部置有8192个16*16点汉字和128个16*8点ASCII码字符集,可显示8*4行16*16点阵的汉字,另外还可以显示图形。
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