陸偉

摘要：本文介紹了一種數(shù)字式音樂盒。本設(shè)計(jì)是基于STC89C51單片機(jī)芯片電路，加上外部的播放設(shè)備，通過軟件程序來控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器演奏出優(yōu)美動(dòng)聽的音樂，該設(shè)計(jì)可以通過功能鍵來選擇樂曲、播放或暫停，可以通過數(shù)碼管顯示正在播放的歌曲的序號(hào)，還可以根據(jù)選用的單片機(jī)CPU存儲(chǔ)容量的大小，存儲(chǔ)盡可能多的歌曲。本設(shè)計(jì)軟硬件上具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，成本低，電路制作簡(jiǎn)單。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 音樂盒 動(dòng)態(tài)顯示 LM386

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0194-02

傳統(tǒng)音樂盒一般是笨重的機(jī)械型的，發(fā)音單調(diào)的，制造工藝復(fù)雜，成本高，不能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)的音樂盒是以單片機(jī)為核心元件的電子式音樂盒，體積小，重量輕，功能多，易于使用，并且能演奏和弦音樂，具有較高的商業(yè)價(jià)值。

1 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)包括：主控機(jī)模塊、音樂機(jī)模塊、按鍵模塊、LM386功放模塊。

2 模塊設(shè)計(jì)

2.1 主控機(jī)模塊

主控機(jī)模塊為整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊。具有：顯示控制、按鍵控制、向下位機(jī)傳輸控制信號(hào)三大功能， 如圖1所示。

2.2 音樂機(jī)模塊

音樂機(jī)的作用就是根據(jù)主控機(jī)傳輸?shù)南鄳?yīng)信號(hào)進(jìn)行判斷，相應(yīng)的播放對(duì)應(yīng)的歌曲。通過主控機(jī)的P2.5～P2.7傳過來的數(shù)據(jù)給音樂機(jī)的P1.0～P1.2，實(shí)現(xiàn)兩塊單片機(jī)的通訊，最終通過音樂機(jī)的P0.0口傳輸出音樂信號(hào)，定義單片機(jī)的一個(gè)I/O端口為聲音輸出口，在規(guī)定的節(jié)拍內(nèi)，根據(jù)音符有幾個(gè)字節(jié)產(chǎn)生不同的延時(shí)，將聲音輸出口不斷的置高電平和置低電平（即不斷的取反），就可以得到該音調(diào)。選擇適當(dāng)?shù)膯卧g隔時(shí)間延遲，音樂機(jī)就可以輸出美妙的音樂。如圖2所示。

2.3 顯示模塊

顯示模塊主要包括數(shù)碼管，單片機(jī)等其他元件，如圖3所示。該模塊有播放開機(jī)動(dòng)畫和顯示點(diǎn)歌的曲目?jī)纱蠊δ堋?/p>

采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a ，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的輸入輸出線來控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管接收相同的字形代碼，需要顯示的數(shù)碼管的選通控制被打開，顯示字形；而不需要顯示的數(shù)碼管的選通控制沒有被打開，數(shù)碼管不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的公共端COM 端，使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示。各個(gè)LED管被依次點(diǎn)亮，循環(huán)進(jìn)行顯示，利用人體的視覺暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，再加上掃描的速度足夠快，不會(huì)有閃爍感，達(dá)到了多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示的效果。和靜態(tài)顯示相比，動(dòng)態(tài)顯示的效果相同，并且能夠節(jié)省大量的I/O端口，降低功耗。

2.4 按鍵模塊

按鍵是輸入信號(hào)的主要工具，該模塊主要由五個(gè)獨(dú)立按鍵組成：復(fù)位鍵；上一曲鍵；按鍵3：?jiǎn)?dòng)；按鍵4：下一曲；按鍵5：停止。

因?yàn)榘存I較少，本設(shè)計(jì)選擇了獨(dú)立式鍵盤，其特點(diǎn)是每一個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根檢測(cè)線與CPU相連。當(dāng)某個(gè)按鍵被按下時(shí)，相對(duì)應(yīng)的I/O接口變?yōu)榈碗娖?，沒有被按下的按鍵，由于內(nèi)部有上拉電阻，CPU對(duì)應(yīng)的I/O接口的輸入為高電平。通過判斷I/O接口的狀態(tài)，就可以知道哪個(gè)鍵被按下。

2.5 LM386功放模塊

LM386是低電壓小功率音頻放大集成電路，采用8腳雙列直插式塑封包裝。外接元件極少，不需要用輸入耦合電容；負(fù)反饋電路在內(nèi)部，增益有26db 和46db兩種可供選用；輸入級(jí)采用儀表用放大器的形式，帶有同相輸入和反相輸入兩個(gè)引腳；靜態(tài)功耗小，當(dāng)電源電壓為6伏時(shí)，靜態(tài)功耗為24mw，特別適用于電池供電的場(chǎng)合，而數(shù)字式音樂盒的動(dòng)力來源是電池，所以非常適合用作音樂盒的放大電路。功放電路如圖4所示。

3 結(jié)語

基于單片機(jī)制作的電子式音樂盒，當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，判斷鍵值，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0，產(chǎn)生一定頻率的脈沖，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，放出樂曲?？筛鶕?jù)需要選歌，也可以根據(jù)需要設(shè)置所放歌曲的節(jié)奏，還可以根據(jù)選用的單片機(jī)CPU存儲(chǔ)容量的大小，存儲(chǔ)盡可能多的歌曲?？刂乒δ軓?qiáng)大，有較高的商業(yè)價(jià)值。

功率因數(shù)、交流頻率等參數(shù)的測(cè)量，而且具有檢測(cè)供電狀態(tài)的功能。在基站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控中發(fā)揮著重要的作用。

3.2 電池組供電狀態(tài)采集模塊

電池組供電狀態(tài)采集模塊的應(yīng)用，通過傳感器和信號(hào)對(duì)供電電路進(jìn)行調(diào)理，同時(shí)采用12位AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換對(duì)模塊進(jìn)行處理，為動(dòng)力電參數(shù)采集模塊提供供電狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了電池組電壓、電流、充電等參數(shù)的監(jiān)測(cè)。電池組供電狀態(tài)及電參數(shù)采集模塊的組成圖2所示。

3.3 開關(guān)狀態(tài)參數(shù)采集模塊

對(duì)于移動(dòng)通信基站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，我們需要嚴(yán)格檢測(cè)開關(guān)量參數(shù)。這些開關(guān)量主要包括以下三種類型：交流、直流供電線路供電狀態(tài)和環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器輸出干接點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)。這幾種類型的開關(guān)輸入信號(hào)主要是通過采光電隔離器進(jìn)行信號(hào)變換。

交流供電線路供電狀態(tài)采用AC/DC輸入模式。同時(shí)為了防止輸入交流信號(hào)過零現(xiàn)象的發(fā)生，我們采用開關(guān)輸入量濾波技術(shù)進(jìn)行開關(guān)信號(hào)的采樣。具體來說，就是在開關(guān)信號(hào)采樣時(shí)，其周期應(yīng)為2mS，采樣次數(shù)為十次，且確保連續(xù)采樣；當(dāng)?shù)碗娖酱螖?shù)超過6次時(shí)，被監(jiān)測(cè)交流支路供電處于正常狀態(tài)。直流供電線路供電狀態(tài)采用DC/DC輸入模式，當(dāng)被監(jiān)測(cè)支路供電處理正常狀態(tài)時(shí)，為低電平的輸出端。而環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器輸出干接點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)同樣采用DC/DC輸入模式，端陽極通過輸入限流電阻，并連接高電平。且將光電隔離器陰極與環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器繼電器常開點(diǎn)接地進(jìn)行連接。采用光電隔離器實(shí)現(xiàn)水浸、震動(dòng)、煙霧等狀態(tài)的監(jiān)控目標(biāo)。

3.4 通訊設(shè)備供電狀態(tài)采集模塊

動(dòng)力電參數(shù)采集模塊與電池組供電狀態(tài)采集模塊之間的通信和動(dòng)環(huán)數(shù)據(jù)采集器與環(huán)境監(jiān)測(cè)參數(shù)采集模塊之間的通信都是通過RS-485方式來實(shí)現(xiàn)的；在串行通信中，串口波特率為9600bit/S。數(shù)據(jù)格式為：1起始位，8 數(shù)據(jù)位，1停止位，校驗(yàn)方式位，每一字節(jié)的校驗(yàn)方式位為無校驗(yàn)；且各個(gè)數(shù)據(jù)包的校驗(yàn)方式均采用CRC16方式。

3.5 人機(jī)接口設(shè)計(jì)

為了掌握好現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，管理人員在數(shù)據(jù)采集器上設(shè)置了LCD320240液晶顯示屏和1個(gè)翻頁按鍵、2個(gè)數(shù)據(jù)增減按鍵、1個(gè)設(shè)置選擇按鍵等幾個(gè)按鍵。管理人員可以通過顯示屏設(shè)備觀察到交流供電參數(shù)、直流供電參數(shù)，報(bào)警信息以及傳感器的工作狀態(tài)；同時(shí)還可以設(shè)置各種報(bào)警參數(shù)。

4 結(jié)語

綜上所述，本文探討了移動(dòng)通信基站動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，此監(jiān)控系統(tǒng)主要采用功能模塊化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了基站運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，在監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)功能模塊連接時(shí)，我們采用串行通信方式，這種通信方式具有操作靈活、監(jiān)控方便的特點(diǎn)，大大滿足了移動(dòng)通信基站運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求。目前來說，該監(jiān)控系統(tǒng)在我國通信行業(yè)基站監(jiān)控中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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