1、 題目：電話網(wǎng)信號(hào)音發(fā)生器的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2016年 3月 15日 摘 要 在打電話的過(guò)程中，我們常常會(huì)在電話里聽到“嘟嘟嘟”的聲音，但是有時(shí)候“嘟”的聲音持續(xù)長(zhǎng)短不一，而這種持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短不一的聲音，代表的也是不同的信息，這就是信號(hào)音。信號(hào)音是一種由交換機(jī)向用戶終端發(fā)出的進(jìn)程提示音，在各種交換機(jī)上都有著統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其中在電話網(wǎng)中的信號(hào)音主要有：撥號(hào)音，忙音，擁塞音，回鈴音，空號(hào)音，長(zhǎng)途通知音，振鈴音和催掛音，不同的信號(hào)音，含義，結(jié)構(gòu)和頻率都有所不同。論文首先闡述了研究信號(hào)音的背景及目的，講解了各種信號(hào)音產(chǎn)生含義，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生原

2、理和電路圖，然后介紹了基本設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)當(dāng)中主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和測(cè)試各種信號(hào)音的程序設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)電路中主要用到80C5-1單片機(jī)，DA轉(zhuǎn)換器，喇叭的焊接。論文最后介紹了對(duì)各種信號(hào)音在信號(hào)音發(fā)生器上的運(yùn)行結(jié)果，結(jié)果表明該發(fā)生器對(duì)不同的信號(hào)音都有著不同的反饋，符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵字：電話； 信號(hào)音； 單片機(jī)； 分頻； 程控交換 ABSTRACT In the call of the process, we often hear "toot toot" the voice on the phone, but sometimes a "beep" sound

3、 continuously varying lengths, and the continuous sound of varying lengths of time, representative of the information is different. This is the signal tone. Sound signal is a process which is issued by the switch to the user terminal tone, has a unified standard in all switch, the signal tone in the

4、 telephone network is main: dial tone, busy tone, congestion tone, ring back tone, vacant tone, long-distance notification sound, ringing sound and howler tone, different tone, meaning, structure and frequency are different。 First of all, the paper expounds the significance and purpose of the study

5、of the signal tone, explains the backgrounds, structure, generating principle and circuit diagram of the signals, and then introduces the basic design ideas. The design includes hardware circuit design and testing of various signal tone of the program design, hardware design circuit is mainly used i

6、n the MC5-1 single chip microcomputer, DA converter, AD converter, speaker of the welding. This paper introduces the various signal in the signal tone generator on the operating results, the results show that the signal generator of the sound different have different feedback, meet the design requir

7、ements.Keywords:Telephone; signal tone; single chip microcomputer; frequency division; program controlled exchange1.緒 論1.1課題的提出的背景隨著美國(guó)人A. G. 貝爾于1876年發(fā)明第一臺(tái)電話機(jī)以來(lái)，到如今，電話網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，電話機(jī)已經(jīng)從最初的電話通信只能完成一部話機(jī)與一部話機(jī)的固定通信到如今隨處可見的智能手機(jī)，電話機(jī)不斷的推陳出新得益于電話網(wǎng)技術(shù)的飛速的發(fā)展，史上電話技術(shù)發(fā)明包括：人工交換板，撥號(hào)盤，自動(dòng)電話交換機(jī)，程控電話交換機(jī)，雙音多頻撥號(hào)，語(yǔ)音數(shù)字

8、采樣等。最初的電話通信當(dāng)中并沒有出現(xiàn)信號(hào)音這個(gè)概念，最早的電話是一種單向單工方式，一直到上個(gè)世紀(jì)的60年代，隨著電話機(jī)的電子化出現(xiàn)了第一臺(tái)按鍵電話，60 年代末CCI T T 提出了一種新的發(fā)號(hào)方式:“雙音多頻”(DTMF)發(fā)號(hào)方式音頻撥號(hào).70 年代末的大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和程控交換網(wǎng)的擴(kuò)大, 對(duì)電話狀態(tài)的提示要求才產(chǎn)生了擁塞音，長(zhǎng)途通知音，振鈴音，催掛音等多種信號(hào)音。信號(hào)音的出現(xiàn)，大大方便了主叫戶,也節(jié)約了主叫戶的時(shí)間，提高了通話質(zhì)量和體驗(yàn)。主叫戶可以通過(guò)電話里的提示音得到被叫戶的狀態(tài)，知道什么時(shí)候可以開始撥號(hào)，被叫戶處于什么狀態(tài)，處于長(zhǎng)途，空號(hào)還是正在通話當(dāng)中，既清晰又方便。在方便主叫戶

9、的同時(shí)也大大解放了勞動(dòng)力，以前電話的轉(zhuǎn)接都是通過(guò)人工交換機(jī)進(jìn)行的，主叫戶撥打電話之后，必須在交換機(jī)處人為的接線到另一臺(tái)交換機(jī)處，如果被叫戶處于通話中，話務(wù)元還需再次通知主叫戶，待會(huì)再撥回來(lái)。因此信號(hào)音的發(fā)明很大程度上解放了勞動(dòng)力，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。1.2課題提出的目的通過(guò)自主搭建信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)士進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。讓學(xué)士獲得從事科研工作的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，尤其培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力。讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手做出實(shí)物，找到學(xué)習(xí)這門課的興趣。 1.3 信號(hào)

10、音的介紹1.3.1 信號(hào)音名稱及含義 （1）撥號(hào)音：摘機(jī)后受話器中便有一種“嗡-”的連續(xù)音，這種聲音就是撥號(hào)音，它表示自動(dòng)交換機(jī)或?qū)Ψ胶艚兄行南到y(tǒng)已經(jīng)做好了接續(xù)準(zhǔn)備，允許用戶撥號(hào)，采用頻率為450±25Hz的正弦波，發(fā)送電平為-10±3dBm0。 （2）回鈴音：撥完被叫號(hào)，若聽到“嘟-嘟-”的斷續(xù)音（響1s，斷4s），便是回鈴音，表示被叫話機(jī)正在響鈴，可靜候接話；如果振鈴超過(guò)10余次，仍無(wú)人講話，說(shuō)明對(duì)方無(wú)人接電話，應(yīng)放好手柄稍后再撥，采用頻率為450±25Hz的正弦波，發(fā)送電平為-10±3dBm0。（3）忙音：當(dāng)主叫用戶在撥號(hào)過(guò)程中或撥完被叫電話號(hào)碼后

11、，若聽到“嘟、嘟、嘟”的短促音（響0.35s，斷0.35s），這就是忙音，表示線路已經(jīng)被占滿或被叫電話機(jī)正在使用。（4）長(zhǎng)途通知音：當(dāng)主叫用戶和被叫用戶正在進(jìn)行市內(nèi)通話時(shí)，聽到“嘟、嘟、嘟”的短促音（響0.2s，斷0.2s，響0.2s，間歇0.6s），這便是長(zhǎng)途電話通知音，表示有長(zhǎng)途電話插入，提醒主被叫用戶雙方盡快結(jié)束市內(nèi)通話，準(zhǔn)備接聽長(zhǎng)途電話，采用頻率為450±25Hz的正弦波，發(fā)送電平為-20±3dBm0。（5）空號(hào)音：當(dāng)用戶撥完號(hào)碼后聽到不等間隔斷續(xù)信號(hào)音（重復(fù)3次0.1s響，0.1s斷后，0.4s響0.4s斷），這便是空號(hào)音，表示通知主叫用戶所呼叫的被叫號(hào)碼為空號(hào)或

12、受限制的號(hào)碼，采用頻率為450±25Hz的正弦波，發(fā)送電平為-10±3dBm0。（6）催掛音：如果用戶聽到連續(xù)信號(hào)音，響度變化為5級(jí)，由低級(jí)逐步升高，則是催掛音。通知久不掛機(jī)的用戶迅速掛機(jī)，采用頻率為950±50Hz的正弦波（連續(xù)），發(fā)送電平為025dBm0。（7）擁塞音：表示本次接續(xù)遇到機(jī)線擁塞，采用頻率為450±25Hz的正弦波（0.7s續(xù)、0.7s斷），發(fā)送電平為-10±3dBm0。（8）振鈴音：向被叫振鈴，采用頻率為25Hz。 1.3.2 信號(hào)音的產(chǎn)生方法信號(hào)音產(chǎn)生的方法有多種：采用對(duì)555定時(shí)器產(chǎn)生，對(duì)單片機(jī)的定時(shí)編程產(chǎn)生，對(duì)CPLD

13、器件編程的實(shí)現(xiàn)。555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，構(gòu)成的振蕩器可以產(chǎn)生不同斷續(xù)比的信號(hào)音，易實(shí)現(xiàn)用仿真軟件對(duì)其輸入輸出波形的跟蹤判斷；CPLD（complex programmable logic device)復(fù)雜課編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來(lái)的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。而本文介紹的是利用單片機(jī)來(lái)進(jìn)行電話網(wǎng)信號(hào)音發(fā)生器的設(shè)計(jì)。1.4 信號(hào)音設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)介紹 單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/

14、O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。其內(nèi)部基本機(jī)構(gòu)如圖1。 圖1 到如今，單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活當(dāng)中的各個(gè)方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的種類也是琳瑯滿目，從不同角度，單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。本設(shè)計(jì)用到的是屬于通用型里面的80C51單片機(jī)。51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是

15、Intel的8004單片機(jī)，后來(lái)隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8004單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。80C51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種，相比于用CPLD和555定時(shí)器產(chǎn)生信號(hào)音，80C51單片機(jī)有如下特點(diǎn)： （1）體積小，價(jià)格低，性能強(qiáng)大，速度快，用途廣，靈活性強(qiáng)，可靠性高。（2）存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格分工的。ROM作用程序存儲(chǔ)器，只存放程序，常數(shù)和數(shù)據(jù)表格，而RAM用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，存放臨時(shí)數(shù)

16、據(jù)和變量，這樣的設(shè)計(jì)方案更適用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。配置較大的程序存儲(chǔ)空間ROM，將已調(diào)試好的程序固化（既對(duì)ROM編程，又稱燒錄或燒寫），這樣不僅掉電時(shí)程序不丟失，還避免了程序被破壞，從而確保了程序的安全性。實(shí)時(shí)控制僅需容量交較小的RAM，用于存放少量隨機(jī)數(shù)據(jù)，這樣有利于提高單片機(jī)的操作速度。（3）采用面向控制的指令系統(tǒng)。在實(shí)時(shí)控制方面，尤其是在位操作方面，單片機(jī)有著不俗的表現(xiàn)。（4）輸入/輸出（I/O）端口引腳通常設(shè)計(jì)多種功能，在設(shè)計(jì)時(shí)，究竟使用多功能引腳的哪一種功能，則可以用用戶編程確定。（5）單片機(jī)的硬件功能具有廣泛的通用性。同一種單片機(jī)可以在不同的控制系統(tǒng)中，只是其中配置的軟件不同而已。換言

17、之，給單片機(jī)固化上不同的軟件，便可形成不同的專用智能芯片，有時(shí)將這種芯片稱為固件（Fireware）。1.5 KeiluVision集成開發(fā)環(huán)境介紹 由于80C51單片機(jī)不具備自行編程的能力，所以就必須要有與之相對(duì)應(yīng)的開發(fā)平臺(tái)。本設(shè)計(jì)的開發(fā)語(yǔ)言是KeilC51系統(tǒng)下的C語(yǔ)言，開發(fā)軟件是KeiluVision4.0版本中的KeilC51，下面是開發(fā)軟件的介紹。 目前市場(chǎng)上KeiluVision4.0的產(chǎn)品有Keil MDK-ARM，Keil C51，Keil C166和Keil C251，KeilC51便是其中的一部分。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司（ARM公司之一）出品的

18、51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。該軟件適合每個(gè)階段的開發(fā)人員，不管是專業(yè)的還是應(yīng)用工程師，還是剛學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)的學(xué)生，都能很快的上手。Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，這上面同時(shí)集成了CPU、ROM、RAM、及TIMER/COUNTER等部件，具有64KB的尋址能

19、力，使用者只需外接少量的借口電路就可以組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，新一代的80C51單片機(jī)集成度更高，在片內(nèi)集成了更多的功能部件，因此80C51單片機(jī)已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2。 圖2 2 信號(hào)音發(fā)生器硬件的搭建 2.1 信號(hào)音產(chǎn)生原理 信號(hào)音的發(fā)生既能直接通過(guò)硬件電路來(lái)生成，也可以通過(guò)軟件編寫來(lái)生成，本設(shè)計(jì)用的是硬軟結(jié)合，8種信號(hào)音的的頻率和波形由keil這款軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體程序下面會(huì)介紹，利用控制單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生不同頻率的方波，驅(qū)動(dòng)一個(gè)功率放大器來(lái)使喇叭發(fā)出不同音節(jié)的聲音，再利用延遲來(lái)控制發(fā)音時(shí)間的長(zhǎng)短，即控制音調(diào)中的節(jié)拍。大致流程圖如下列框圖。 喇叭運(yùn)算放大器D/A轉(zhuǎn)換器

20、單片機(jī) 2.2 硬件原理及功能介紹2.2.1 STC89C51單片機(jī)引腳及電路原理圖介紹 該單片機(jī)采用的是40只引腳雙列直插封裝(DIP)。40只引腳按功能可分為3類：(1)電源及時(shí)鐘引腳: Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2。(2)控制引腳： PSEN*、EA* 、ALE、RESET (即RST)。(3)I/O口引腳：P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O口的外部引腳。1.電源引腳 (1)Vcc(40腳)：+5V電源; (2)Vss(20腳)：接地。2.時(shí)鐘引腳 (1)XTAL1(19腳)：如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。(2)XTAL2(18腳)：接外部晶體的另一端，提供控制

21、信號(hào)，有的引腳還具有復(fù)用功能。3.控制引腳 (1) RST/VPD(9腳)：復(fù)位與備用電源。 (2) ALE/PROG*(30腳)：第一功能ALE為地址鎖存允許，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。PROG*為本引腳的第二功能。為編程脈沖輸入端。 (3) PSEN* (29腳)：讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)?？梢则?qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。 (4) EA*/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing，31腳) EA*為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。 EA*=1，訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在PC(程序計(jì)數(shù)器)值超過(guò)0FFFH(對(duì)于8051、8751)時(shí)，即超出片內(nèi)

22、程序存儲(chǔ)器的4K字節(jié)地址范圍時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。EA*=0，單片機(jī)則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。VPP為本引腳的第二功能。用于施加編程電壓(例如+21V或+12V)。對(duì)89C51，加在VPP腳的編程電壓為+12V或+5V。4.I/O口引腳(1) P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線(低8位)及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。(2) P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。(3) P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線(高8位)復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。(4) P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。設(shè)

23、計(jì)首先，利用單片機(jī)和其他器件材料焊接了一個(gè)最小系統(tǒng)，該圖為最小系統(tǒng)的原理圖，圖中10uf的電解電容和10K的電阻加上一個(gè)按鍵，構(gòu)成一個(gè)復(fù)位電路，一個(gè)12MHz的晶振加上2個(gè)30pf的陶瓷電容，構(gòu)成了一個(gè)時(shí)鐘電路。 當(dāng)管腳9既RST引腳處收到2us以上的電平信號(hào)時(shí)，復(fù)位電路開始工作，單片機(jī)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位，這樣保證了在單片機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，可以讓程序再重頭跑一變。復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方

24、式。本設(shè)計(jì)選擇了按鍵復(fù)位,在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，按一下按鍵，就在 RST 斷出現(xiàn)一段高電平，使器件復(fù)位。此時(shí) ALE、PSEN、P0、圖 4-2時(shí)鐘電路圖P1、P2、P4 輸出高電平，RST 上輸入返回低電平以后，變退出復(fù)位狀態(tài)開始工作單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。在引腳XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)鐘脈沖。晶振通常選用 6MHZ、12MHZ、24MHZ。本設(shè)計(jì)中時(shí)鐘電路圖如圖4-2，我們選擇了12MHZ和晶振分別接引腳XTAL1和XTAL2，電容 C

25、1，C2 均選擇為 30pF，對(duì)振蕩器的頻率有穩(wěn)定作用。2.2.2 D/A轉(zhuǎn)換器的作用及介紹 由于從單片機(jī)中出來(lái)的信號(hào)不能直接輸入到喇叭當(dāng)中播放，因此需要一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)，將得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成為模擬信號(hào)，最終以電壓的方式輸出。 D/A轉(zhuǎn)換器，又稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱DAC，D/A轉(zhuǎn)換器基本上由4個(gè)部分組成，即權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電源和模擬開關(guān)，它有兩種輸出方式，分為電流輸出和電壓輸出方式，本發(fā)生器是用的電流輸出方式，轉(zhuǎn)換方式分為并行數(shù)模轉(zhuǎn)換和串行數(shù)模轉(zhuǎn)換方式，對(duì)轉(zhuǎn)換方式這里不做深入的了解。D/A轉(zhuǎn)換器的主要特性指標(biāo)包括以下幾方面：（1）分辨率：指最小輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量只有最低有

26、效位為“1”)與最大輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)字量所有有效位全為“1”)之比。如N位D/A轉(zhuǎn)換器，其分辨率為1/(2N-1)。（2）線性度：用非線性誤差的大小表示D/A轉(zhuǎn)換的線性度。并且把理想的輸入輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)定義為非線性誤差。（3）轉(zhuǎn)換精度：D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與D/A轉(zhuǎn)換器的集成芯片的結(jié)構(gòu)和接口電路配置有關(guān)。如果不考慮其他D/A轉(zhuǎn)換誤差時(shí)，D/A的轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的大小，因此要獲得高精度的D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果，首先要保證選擇有足夠分辨率的D/A轉(zhuǎn)換器。同時(shí)D/A轉(zhuǎn)換精度還與外接電路的配置有關(guān)，當(dāng)外部電路器件或電源誤差較大時(shí)，會(huì)造成較大的D/A轉(zhuǎn)換誤差，當(dāng)這些誤差超過(guò)一定

27、程度時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換就產(chǎn)生錯(cuò)誤。 在D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程中，影響轉(zhuǎn)換精度的主要因素有失調(diào)誤差、增益誤差、非線性誤差和微分非線性誤差。（4） 轉(zhuǎn)換速度：轉(zhuǎn)換速度一般由建立時(shí)間決定。從輸入由全0突變?yōu)槿?時(shí)開始，到輸出電壓穩(wěn)定在FSR±½LSB范圍（或以FSR±x%FSR指明范圍）內(nèi)為止，這段時(shí)間稱為建立時(shí)間，它是DAC的最大響應(yīng)時(shí)間，所以用它衡量轉(zhuǎn)換速度的快慢。 圖 4圖4是DAC0832型號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換器,本設(shè)計(jì)當(dāng)中采用的就是該型號(hào)其引腳功能介紹如下：DI0DI7：數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平；LE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；CS：片選信號(hào)輸入線，低電平有效；WR

28、1：為輸入寄存器的寫選通信號(hào)；XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線，低電平有效；WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線；Iout1:電流輸出線。當(dāng)輸入全為1時(shí)Iout1最大；Iout2: 電流輸出線。其值與Iout1之和為一常數(shù)；Rfb:反饋信號(hào)輸入線,芯片內(nèi)部有反饋電阻；Vcc:電源輸入線 (+5v+15v)；Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線 (-10v+10v)；AGND:模擬地,摸擬信號(hào)和基準(zhǔn)電源的參考地；DGND:數(shù)字地,兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好。 如圖，為單片機(jī)與DA轉(zhuǎn)換器的引腳鏈接方式原理圖，圖中單片機(jī)P0口當(dāng)中的輸出端連到DA轉(zhuǎn)換器的輸入端D口，WR1輸入寫選通信號(hào)，DA轉(zhuǎn)換器的緩沖方式有

29、3種，分別為：（1）單緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時(shí)接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。（2）雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。 （3）直通方式。直通方式是資料不經(jīng)兩級(jí)鎖存器鎖存，即 CS*，XFER* ，WR1* ，WR2* 均接地，ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機(jī)的控制系統(tǒng)，不過(guò)在使用時(shí)，必須通過(guò)另加I/O接口與CPU連接，以匹配CPU與D/A轉(zhuǎn)換。

30、 通過(guò)情況下，一般的單片機(jī)設(shè)計(jì)采用的都是單緩沖方式，本設(shè)計(jì)也是采用的單緩沖方式。 2.2.3 運(yùn)算放大器的功能及介紹 該信號(hào)音發(fā)生器，D/A轉(zhuǎn)換器與喇叭之間連接這一個(gè)運(yùn)放電路，并沒有接功放電路，是因?yàn)楣β史糯笃魇窃谥鳈C(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的情況下才會(huì)用到，這是主機(jī)和播放設(shè)備之間才會(huì)需要用到功率放大器，而運(yùn)算放大器電路，簡(jiǎn)稱運(yùn)放，是具有很高放大倍數(shù)的電路單元，在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊，另外D/A輸出的的電流信號(hào)，運(yùn)放將電流轉(zhuǎn)化為電壓。而且提高了帶負(fù)載能力，因此采用的是運(yùn)算放大器。運(yùn)放(operational amplifier,簡(jiǎn)稱OPA）是能對(duì)信號(hào)進(jìn)

31、行數(shù)學(xué)運(yùn)算的放大電路。它曾是模擬計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)部件，因而得名。采用集成電路工藝制做的運(yùn)算放大器，除保持了原有的很高的增益和輸入阻抗的特點(diǎn)之外，還具有精巧、廉價(jià)和可靈活使用等優(yōu)點(diǎn)，因而在有源濾波器、開關(guān)電容電路、數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、直流信號(hào)放大、波形的產(chǎn)生和變換，以及信號(hào)處理等方面得到十分廣泛的應(yīng)用，在直流放大電路在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中，特別是在一些測(cè)量?jī)x器和自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。集成運(yùn)算放大電路按參數(shù)來(lái)分的話，大致可以分以下幾種：通用型，精密運(yùn)放型，高阻性，低溫漂型，高速型，低功耗型，高壓大功率型，本設(shè)計(jì)采用的而是通用型的運(yùn)算放大器，如圖6 圖 6該運(yùn)算放大電路中，有集電極電源UCC是放大電

32、路的能源，為輸出信號(hào)提供能量，并保證發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，使晶體管工作在放大區(qū)；集電極電阻RL是晶體管的集電極負(fù)載電阻，它將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，實(shí)現(xiàn)電路的電壓放大作用，耦合電容C1、C2起隔直流通交流的作用；在信號(hào)頻率范圍內(nèi)，認(rèn)為容抗近似為零。所以分析電路時(shí)，在直流通路中電容視為開路，在交流通路中電容視為短路，基極電阻RB以保證工作在放大狀態(tài)。改變RB使晶體管有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。該電路的核心器件是運(yùn)算放大器，該放大器中有2個(gè)輸入、2 個(gè)電源引腳和 1 個(gè)輸出，主要起到的是一個(gè)保護(hù)的作用，保護(hù)輸入，保護(hù)輸出，保護(hù)電源。2.2.4 構(gòu)建信號(hào)器所需要的硬件材料及焊接過(guò)

33、程電話網(wǎng)信號(hào)音發(fā)生器所需材料有：萬(wàn)用板，TS89C51單片機(jī)芯片，12M赫茲晶振，8個(gè)按鍵，電阻若干，電容若干，導(dǎo)線，0832D/A轉(zhuǎn)換器，喇叭。在單片機(jī)最小最小系統(tǒng)中，單片機(jī)從 P1.0-P1.7 口接收來(lái)自按鍵的信號(hào)，并通過(guò) P0.0-P0.7 口輸出DAC0832的8位數(shù)據(jù)，通過(guò) DA 轉(zhuǎn)換芯片最終以電壓的形式輸入喇叭，使得喇叭發(fā)出信號(hào)音。3 信號(hào)音發(fā)生器軟件程序的設(shè)計(jì)3.1分頻程序的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和信號(hào)音分類可知，信號(hào)音頻率分為3種：450赫茲，25赫茲和950赫茲。其中撥號(hào)音，忙音，擁塞音，回鈴音，空號(hào)音，長(zhǎng)途通知音是450赫茲，振鈴音是25赫茲，催掛音是950赫茲。由于涉及中單片

34、機(jī)中的晶振頻率是12M赫茲，而信號(hào)音產(chǎn)生的頻率是950赫茲，450赫茲，25赫茲，因此我首先考慮是把12M赫茲的主頻進(jìn)行分頻。那么首先我將12M赫茲的主頻分為950赫茲，在將信號(hào)再次分為450赫茲，最后將信號(hào)分為25赫茲。在450赫茲里面，首先是撥號(hào)音，只需連續(xù)發(fā)送一個(gè)500赫茲的信號(hào)即可；要得到0.35秒通，0.35秒斷的0.7秒斷續(xù)的忙音，首先要產(chǎn)生一個(gè)0.35秒通0.35秒斷的矩形波,再將產(chǎn)生的信號(hào)與450赫茲的方波信號(hào)進(jìn)行相與運(yùn)算，那么得到的信號(hào)就是0.35秒斷0.34秒通的信號(hào)了。同理，要產(chǎn)生0.7秒斷0.7秒通的1.4秒的擁塞音信號(hào)，首先要產(chǎn)生一個(gè)0.7秒通，0.7秒斷的方波信號(hào)，

35、將之與450赫茲的方波相與就能實(shí)現(xiàn)。同理，回鈴音，空號(hào)音，長(zhǎng)途通知音，振鈴音，催掛音產(chǎn)生的步驟都一樣，只是頻率的和斷續(xù)時(shí)間不一樣。3.2 定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)有了不同信號(hào)音頻率了之后，接著就要實(shí)現(xiàn)信號(hào)音的斷續(xù)，在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，常常需要有實(shí)時(shí)時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制，51單片機(jī)內(nèi)部提供了兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0和定時(shí)器T1，它們既可用作定時(shí)器方式，又可用作計(jì)數(shù)器方式。它們各有兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器組成，利用T0和T1可以完成時(shí)間計(jì)數(shù)、測(cè)量時(shí)間間隔和秒沖寬度以及產(chǎn)生定時(shí)器中斷請(qǐng)求等功能。而本設(shè)計(jì)當(dāng)中最終實(shí)現(xiàn)信號(hào)音的斷續(xù)，就是利用的單片機(jī)中的定時(shí)器功能，下面將介紹一下定時(shí)器基本信息。3

36、.2.1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器(16位)，由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成。TMOD是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能;TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。T0或T1狀態(tài)字在相應(yīng)功能寄存器中，通過(guò)對(duì)控制寄存器的設(shè)置來(lái)選擇定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式。51單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖所示在作為定時(shí)器使用時(shí)，輸入的時(shí)鐘脈沖是有晶體振蕩器的輸出經(jīng)過(guò)12分頻后得到的，所以懂事起可以看做是對(duì)計(jì)算器周期的計(jì)數(shù)器，因?yàn)槊總€(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)震蕩周期，因此每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加1，可以把輸入的時(shí)鐘脈沖看成機(jī)器周期信號(hào)。故其頻率為晶振頻率的

37、1/12。本設(shè)計(jì)當(dāng)中單片機(jī)中的晶振頻率為12M赫茲，因此定時(shí)器沒接受一個(gè)輸入秒沖的時(shí)間為1us。3.2.2 控制定時(shí)器的寄存器 定時(shí)器的工作方式一共有4中，器工作方式的選擇及控制都由兩個(gè)特殊功能寄存器(TMOD和TCON)的內(nèi)容來(lái)決定。用指令改變TMOD或TCON的內(nèi)容后，則在下一條指令的第一個(gè)機(jī)器周期的S1P1時(shí)起作用。 如圖為特殊功能寄存器TMOD中每位的定義，TMOD的地址為89H，高4位用于定時(shí)器1，低4位用于定時(shí)器0，其中M1、MO用來(lái)確定所選的工作方式。（1）GATE：門控位用來(lái)確定對(duì)應(yīng)的外部中斷請(qǐng)求引腳。GATE=0時(shí)，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動(dòng)定時(shí)器

38、/計(jì)數(shù)器工作;(即需要一個(gè)啟動(dòng)條件)GATE=1時(shí)，要用軟件使TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作，即需要兩個(gè)啟動(dòng)條件。（2）C/T :定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。C/T =0為定時(shí)模式，采用晶振脈沖的12分頻信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的技術(shù)脈沖，即對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù); C/T =1為計(jì)數(shù)模式，采用外部引腳的輸入脈沖為技術(shù)脈沖，當(dāng)T0或T1輸入發(fā)生從高到低的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1，最高技術(shù)頻率為晶振頻率的1/14.。該設(shè)計(jì)中C/T=0。（3）M1M0：工作方式設(shè)置位。M1 M0 工 作 方 式 功 能 說(shuō) 明 M1 MO 方 式 說(shuō) 明 0 0 013位定時(shí)器 0 1 11

39、6位定時(shí)器 1 0 2自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)的8位定時(shí)器 1 1 3對(duì)T0分為兩個(gè)8位獨(dú)立計(jì)數(shù)器，對(duì)T1置方式3時(shí)停止工作 特殊功能寄存器TCON用于控制定時(shí)器的操作以及對(duì)定時(shí)器中斷的控制，包括對(duì)定時(shí)器的啟動(dòng)、停止以及溢出是設(shè)定標(biāo)志位和外部中斷觸發(fā)方式等。其地址為88H，位地址為88H8FH，控制字各位的定義如圖各位定義如下：     （1） TF1：定時(shí)器1溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時(shí)器1計(jì)滿溢出時(shí)，由硬件使TF1置“1”，并且申請(qǐng)中斷。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清“0”，在查詢方式下用軟件清“0”。     （2）TR1：

40、定時(shí)器1運(yùn)行控制位。由軟件清“0”關(guān)閉定時(shí)器1。當(dāng)GATE=1，且INT1為高電平時(shí)，TR1置“1”啟動(dòng)定時(shí)器1；當(dāng)GATE=0，TR1置“1”啟動(dòng)定時(shí)器1。     （3）TF0：定時(shí)器0溢出標(biāo)志。其功能及操作情況同TF1。    （4）TR0：定時(shí)器0運(yùn)行控制位。其功能及操作情況同TR1。    （5）IE1：外部中斷1請(qǐng)求標(biāo)志位。     （6）IT1：外部中斷1觸發(fā)方式選擇位。當(dāng)IT1=0，為低電平觸發(fā)方式；當(dāng)IT1=1，為下降

41、沿觸發(fā)方式。     （7）IE0：外部中斷0請(qǐng)求標(biāo)志位。     （8）IT0：外部中斷0觸發(fā)方式選擇位。 當(dāng)IT0=0，為低電平觸發(fā)方式；當(dāng)IT0=1，為下降沿觸發(fā)方式。      TCON中低4位與中斷有關(guān)。由于TCON是可以位尋址的，因而如果只清溢出或啟動(dòng)定時(shí)器工作，可以用位操作命令。例如：執(zhí)行“CLR TF0”后則清定時(shí)器0的溢出；執(zhí)行“SETB TR1”后可啟動(dòng)定時(shí)器1開始工作。3.3.3 定時(shí)器的初始化設(shè)置 51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的功

42、能是有軟件設(shè)置的，器工作方式和工作過(guò)程均可以由51單片機(jī)程序?qū)λM(jìn)行設(shè)定和控制。因此，51單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能的時(shí)候，必須先對(duì)它進(jìn)行初始化。初始化步驟如下：1、確定工作方式（即對(duì)TMOD賦值），根據(jù)題目要求，以設(shè)定定時(shí)器相應(yīng)的工作方式；2、預(yù)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初值（可直接將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1），以確定需要定時(shí)的時(shí)間和需要計(jì)數(shù)的初值；3、根據(jù)需要開放定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的中斷（直接對(duì)IE位賦值）；4、啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一般使用指令SETB Tri來(lái)起動(dòng)定時(shí)器（若已規(guī)定用軟件啟動(dòng)，則可把TR0或TR1置“1”；若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動(dòng)，則需給外引腳步加啟動(dòng)電平。當(dāng)實(shí)現(xiàn)了 啟動(dòng)要求后

43、，定時(shí)器即按規(guī)定的工作方式和初值開始計(jì)數(shù)或定時(shí)）。 接著就是計(jì)算各種信號(hào)音定時(shí)時(shí)間所需要的定時(shí)器初值，而在定時(shí)器模式下，單片機(jī)秒沖經(jīng)過(guò)12分頻后計(jì)數(shù)得到的，因此，在定時(shí)器時(shí)間T的計(jì)算公式為： T=(Tm-Tc)12/fosc(us) 因?yàn)榧拇嫫鞯墓ぷ鞣绞接?種，不同的工作方式，M1、M0的賦值不一樣，并且定時(shí)的最大時(shí)間也不一樣，因此接下來(lái)還要了解寄存器不同的工作方式。3.3.4 定時(shí)器的工作方式51單片機(jī)的定時(shí)器共有4中工作模式，即方式0，方式1，方式2和方式3。定時(shí)器T0和T1的工作原理基本相同。各種方式的選擇是通過(guò)TMOD的M1、M0兩位進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)的，接下來(lái)具體介紹一下各種方式。（1）

44、方式0：當(dāng)TMOD中的M1M0=00H時(shí)，定時(shí)器就以方式0進(jìn)行工作。下圖所示的就是方式0的邏輯電路圖。方式0是13位計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)的工作方式，其計(jì)數(shù)器由TH0的全部8位和TL0的低5位構(gòu)成，TL0的低三位不用。 當(dāng)定時(shí)器工作的時(shí)候，C/T=0，多路轉(zhuǎn)向開關(guān)接通振蕩器的12分頻輸出，13位計(jì)數(shù)器以此進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)TL0低5位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，而全部13位計(jì)數(shù)溢出是，則向計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志TF0進(jìn)位。（2） 方式1：當(dāng)TMOD中的M1M0=01H時(shí)，定時(shí)器以方式1進(jìn)行工作。方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計(jì)數(shù)器由TH0全部的8位和TL0全部的8位構(gòu)成，其邏輯電路和工作方式0相同，唯一區(qū)別是方式1的計(jì)

45、數(shù)器長(zhǎng)度為16位，下圖位方式1工作的邏輯電路圖。（3） 方式2：方式0和方式1的特點(diǎn)是計(jì)數(shù)溢出后，計(jì)數(shù)回0，而不能重裝初值，因此循環(huán)定時(shí)或循環(huán)計(jì)數(shù)就存在反復(fù)設(shè)置計(jì)數(shù)初值問(wèn)題，不但影響定時(shí)精度，同時(shí)也曾加了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。方式2就是針對(duì)這內(nèi)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，它具有自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)初值的功能。當(dāng)TMOD中的M1M0=10H是，定時(shí)器工作方式2進(jìn)行工作。 方式2中將16位的計(jì)數(shù)器拆成了2個(gè)8位計(jì)數(shù)器，低8位TL用作計(jì)數(shù)器；高8位TH用作預(yù)置計(jì)數(shù)器，初始化時(shí)將計(jì)數(shù)初值分別裝入TL和TH中。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，由預(yù)支計(jì)數(shù)器自動(dòng)給計(jì)數(shù)器TL重新裝入初值。其邏輯電路圖如圖初始化時(shí)，8位計(jì)數(shù)初值同時(shí)裝入TL0和TH0中

46、，TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，置位TF0，同時(shí)將保存在預(yù)置計(jì)數(shù)器TH0中的計(jì)數(shù)初值自動(dòng)裝入TL0，然后TL0重新計(jì)數(shù)，去次循環(huán)反復(fù)工作。這不但省去了程序中的重新初值指令，而且也有利于提高定時(shí)精度。該方式自動(dòng)重裝功能非常適用于循環(huán)定時(shí)或循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)用。（4）方式3：這種式作方式之下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0被拆成2個(gè)獨(dú)立的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)用。其中，TL0可以構(gòu)成8位的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的工作方式，而TH0則只能作為定時(shí)器來(lái)用。我們知道作定時(shí)、計(jì)數(shù)器來(lái)用，需要控制，計(jì)滿后溢出需要有溢出標(biāo)記，T0被分成兩個(gè)來(lái)用，那就要兩套控制及、溢出標(biāo)記了，從何而來(lái)呢?TL0還是用原來(lái)的T0的標(biāo)記，而TH0則借用T1的標(biāo)記。一般情況處，只有在

47、T1以工作方式2運(yùn)行(當(dāng)波特率發(fā)生器用)時(shí)，才讓T0工作于方式3的。方式3的邏輯電路圖如圖 通過(guò)比較上面4中方式，本設(shè)計(jì)最終采用的是方式1來(lái)進(jìn)行定時(shí)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)主脈沖的晶體振蕩器頻率f為12M赫茲，因此方式0最大定時(shí)時(shí)間Tm=213*1us=8.192ms,方式1最大定時(shí)時(shí)間為Tm=216*1us=65.536ms.方式2和3最大定時(shí)時(shí)間為Tm=28*1us=0.256ms。而需要定時(shí)的時(shí)間都大于這些方式的最大時(shí)間，因此要用到循環(huán)程序，考慮到精確度，于是選用方式1來(lái)產(chǎn)生50ms的定時(shí)。以50ms為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行循環(huán)。經(jīng)計(jì)算，各信號(hào)音循環(huán)的次數(shù)如下：忙音，循環(huán)7次；擁塞音，循環(huán)14次；空號(hào)音循環(huán)2

48、次。4 中斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 中斷允許控制寄存器（IE） 在CPU與外設(shè)交換信息時(shí)，存在一個(gè)快速的CPU與慢速的外設(shè)間的矛盾。為解決這個(gè)問(wèn)題，采用了中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)又叫作中斷管理系統(tǒng)，其功能是使處理機(jī)對(duì)外界異步事件具有處理功能，當(dāng)CPU正在處理某項(xiàng)事務(wù)的時(shí)候，如果外界或內(nèi)部發(fā)生了緊急事件，要求CPU暫停正在處理的工作轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件，待處理完以后再回到原來(lái)被中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)被中斷了的程序，這個(gè)過(guò)程稱為中斷。51單片機(jī)允許有5個(gè)中斷源，提供兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)(能實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套）。每一個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)的高低都可以通過(guò)編程來(lái)設(shè)定。中斷源的中斷請(qǐng)求是否能得到響應(yīng)，受中斷允許寄存器IE的控

49、制；各個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)可以由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的各位來(lái)確定；同一優(yōu)先級(jí)中的各中斷源勇士請(qǐng)求中斷時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯來(lái)確定響應(yīng)的次序，本設(shè)計(jì)當(dāng)中，采用的是中斷允許控制寄存器（IE）。IE中的各位功能如下: D7D6D5D4D3D2D1D0EA-ESET1EX1ET0EX01） EX0：外部中斷0允許位。EX0=1，允許外部中斷0中斷；EX0=0，禁止外部中斷0中斷。 2） ET0：T0溢出中斷允許位。ET0=1，允許T0中斷；ET0=0，禁止T0中斷。 3） EX1：外部中斷1允許位。EX1=1，允許外部中斷1中斷；EX1=0，禁止外部中斷1中斷。 4） ET1：T1溢出中斷允許位。ET1=

50、1，允許T1中斷；ET1=0，禁止T1中斷。 5） ES：串行中斷允許位。ES=1，允許串行口中斷；ES=0，禁止串行口中斷。6） EA：中斷總允許位。EA=1，CPU開放中斷。但每個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求是允許還是被禁止還需要各自的允許為確定；EA=0，CPU禁止所有的中斷請(qǐng)求，即CPU屏蔽所有的中斷請(qǐng)求。51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的管理是由中斷允許總控制EA和各中斷源的控制為共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，缺一不可。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位后，IE各位均清零，即禁止所有中斷。4.2 鍵盤中斷方式設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)當(dāng)中，使用是是按鍵來(lái)控制各種信號(hào)音的發(fā)生，因此需要利用鍵盤中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。一下是鍵盤的中斷工作方式流程圖 初始化設(shè)置 中斷入口 K

51、ey_value=P2&0XF0 調(diào)用運(yùn)行延時(shí)子程序 否 Key_value是否等于 =P2&0XF0 判斷按鍵是否釋放 否 執(zhí)行相應(yīng)的處理程序（散轉(zhuǎn)） . 中斷返回由于單片機(jī)的中斷資源有限，合理充分的利用中斷資源就比較重要，系統(tǒng)需要用到多個(gè)按鍵時(shí)，通過(guò)與門或與非門可以使用一個(gè)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤的數(shù)入控制，鍵盤的工作方式如圖： 電阻10k*8 P2.0 KEY1 P2.1 KEY2 P2.2 KEY3 P2.3 KEY4 P2.4 KEY5 P2.5 KEY6 P2.6 KEY7 P2.7 KEY8 接地 INT0 4086在上圖中，將電路通過(guò)與門街道單片機(jī)的外部中斷源INT0口上，當(dāng)有鍵按下時(shí)，例如KEY1按下，P2.0為低電平，同時(shí)通過(guò)4086與門觸發(fā)中斷，從中斷入口地址跳到相應(yīng)的鍵盤中斷子系統(tǒng)中執(zhí)行。5 總結(jié)與展望5.1 研究總結(jié)開始剛剛接觸這個(gè)課題的時(shí)候，腦子里一點(diǎn)想法都沒有，雖說(shuō)大部分都是平時(shí)書本里的內(nèi)容，但是由于大學(xué)上課期間不是很認(rèn)真的聽課，所以很多基本知識(shí)都不懂，因此這個(gè)課題對(duì)于我來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于從頭學(xué)起，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，讓我受益頗多。今年3月份我開始著手開始做畢業(yè)設(shè)計(jì)，期初我毫無(wú)頭緒，在老師和同學(xué)的幫助下，我先具體了解了一下信號(hào)音的性質(zhì)，及各種發(fā)生方式，讓我對(duì)這個(gè)課題有了個(gè)初步的了解，接著我參考其他