基于ADC0809的聲音采集電路,程序與仿真

1、微機(jī)原理與單片機(jī)接口技術(shù)課程設(shè)計題目：基于51單片機(jī)的聲音感應(yīng)燈學(xué)院： 電氣學(xué)院專業(yè)： 自動化班級： 12-05 班姓名： *學(xué)號： *摘要在今天，對51單片機(jī)的運(yùn)用已經(jīng)成為電器設(shè)備開發(fā)人員的基本功之一。同時，51單片機(jī)也是低端電器設(shè)備開發(fā)人員很喜歡用的一個芯片，因為它價格低廉、功能強(qiáng)大。本次的設(shè)計是用ADC0809采集聲音信號，通過51單片機(jī)處理，來根據(jù)聲音大小、遠(yuǎn)近來點亮64個LED燈中的一個。程序雖然簡單，電路也不復(fù)雜，但是做出來的成品，會很有意思。關(guān)鍵字：51單片機(jī)；AD轉(zhuǎn)換；聲音采集；電子玩具；DIY正文元器件該電路的元器件組成：一片AT89C51，一片ADC0808，兩片74HC5

2、73，64個LED燈，一塊MIC咪頭，一片LM358，電容、電阻、導(dǎo)線若干，裝飾物若干。AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是

3、它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案?，F(xiàn)在AT89S51/52已經(jīng)取代了AT89C51/52。本次設(shè)計的仿真模型使用的是AT89C51。AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工

4、作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。管腳說明如下：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口P1口是一個內(nèi)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門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編

5、程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口P2口為一個內(nèi)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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL

6、門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口（備選功能）：P3.0 RXD（串行輸入口），P3.1 TXD（串行輸出口），P3.2 /INT0（外部中斷0），P3.3 /INT1（外部中斷1），P3.4 T0（計時器0外部輸入），P3.5 T1（計時器1外部輸入），P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通），P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)

7、器周期的高電平時間。ALE/PROG當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，置位無效。/PSEN外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/P

8、SEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不

9、接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。ADC0808ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實際使用時采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。IN0IN7：8 條模擬量輸入通道。ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模

10、擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條。ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A， B，C 三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B 和C 為地址輸入線，用于選通IN0IN7 上的一路模擬量輸入。ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖

11、存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0 為數(shù)字量輸出線。CLK為時鐘輸入信號線，因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（）、VREF（）為參考電壓輸入。注意：在Proteus中如果要使用51單片機(jī)的ALE口，還得有一步設(shè)置：雙擊單片機(jī)；在Advanced Properties選項的第一個下拉框中選中Simulate Program Fetches；在第二個下拉框中選中Yes；再點擊右上方的OK鍵即完成設(shè)置！74HC7474HC74為單輸入端的雙D觸發(fā)器。一個片子里封裝著兩個

12、相同的D觸發(fā)器，每個觸發(fā)器只有一個D端，它們都帶有直接置0端RD和直接置1端SD，為低電平有效。CP上升沿觸發(fā)。D觸發(fā)器D觸發(fā)器（data flip-flop或delay flip-flop。）該觸發(fā)器由6個與非門組成，其中G1和G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。電平觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時，必須在正跳沿前加入輸入信號。如果在CP 高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號，那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯。而邊沿觸發(fā)器允許在CP 觸發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號。這樣，輸入端受干擾的時間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。邊沿D觸發(fā)器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發(fā)器。SD 和RD 接至基本RS 觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和

13、清零端，低電平有效。當(dāng)SD=1且RD=0時(SD的非為0，RD的非為1，即在兩個控制端口分別從外部輸入的電平值，原因是低電平有效),不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會使Q=0，Q非=1，即觸發(fā)器置0；當(dāng)SD=0且RD=1(SD的非為1，RD的非為0）時，Q=1，Q非=0，觸發(fā)器置1,SD和RD通常又稱為直接置1和置0端。我們設(shè)它們均已加入了高電平，不影響電路的工作。工作過程如下：1.CP=0時，與非門G3和G4封鎖，其輸出Q3=Q4=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反饋信號將這兩個門打開，因此可接收輸入信號D，Q5=D，Q6=Q5非=D非。2.當(dāng)CP由0變1時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這時

14、G3和G4打開，它們的輸入Q3和Q4的狀態(tài)由G5和G6的輸出狀態(tài)決定。Q3=Q5非=D非，Q4=Q6非=D。由基本RS觸發(fā)器的邏輯功能可知，Q=Q3非=D。3.觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時輸入信號被封鎖。這是因為G3和G4打開后，它們的輸出Q3和Q4的狀態(tài)是互補(bǔ)的,即必定有一個是0，若Q3為0，則經(jīng)G3輸出至G5輸入的反饋線將G5封鎖，即封鎖了D通往基本RS 觸發(fā)器的路徑；該反饋線起到了使觸發(fā)器維持在1狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)的作用,故該反饋線稱為置1維持線,置0阻塞線。Q4為0時，將G3和G6封鎖，D端通往基本RS觸發(fā)器的路徑也被封鎖。Q4輸出端至G6反饋線起到使觸發(fā)器維持在0狀態(tài)的作用，稱

15、作置0維持線；Q4輸出至G3輸入的反饋線起到阻止觸發(fā)器置1的作用,稱為置1阻塞線。因此，該觸發(fā)器常稱為維持-阻塞觸發(fā)器?？傊?，該觸發(fā)器是在CP正跳沿前接受輸入信號，正跳沿時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，正跳沿后輸入即被封鎖,三步都是在正跳沿后完成，所以有邊沿觸發(fā)器之稱。與主從觸發(fā)器相比,同工藝的邊沿觸發(fā)器有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的工作速度。74HC57374HC573包含八路3態(tài)輸出的非反轉(zhuǎn)透明鎖存器，是一種高性能硅柵CMOS器件。當(dāng)鎖存使能端LE為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚

16、至當(dāng)輸出被關(guān)閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。咪頭咪頭，是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的能量轉(zhuǎn)換器件，是和喇叭正好相反的一個器件（電聲），是聲音設(shè)備的兩個終端，咪頭是輸入，喇叭是輸出。又名麥克風(fēng)，話筒，傳聲器。由靜電學(xué)可知，對于平行板電容器，有如下的關(guān)系式：C=S/4kd即電容的容量與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與兩個極板的面積成正比，與兩個極板之間的距離成反比。另外，當(dāng)一個電容器充有Q量的電荷，那么電容器兩個極板要形成一定的電壓，有如下關(guān)系式：C=Q/V對于一個駐

17、極體咪頭，內(nèi)部存在一個由振膜，墊片和極板組成的電容器，因為膜片上充有電荷，并且是一個塑料膜，因此當(dāng)膜片受到聲壓強(qiáng)的作用，膜片要產(chǎn)生振動，從而改變了膜片與極板之間的距離，從而改變了電容器兩個極板之間的距離，產(chǎn)生了一個d的變化，因此由公式可知，必然要產(chǎn)生一個C的變化，由公式又知，由于C的變化，充電電荷又是固定不變的，因此必然產(chǎn)生一個V的變化。這樣初步完成了一個由聲信號到電信號的轉(zhuǎn)換。由于這個信號非常微弱，內(nèi)阻非常高，不能直接使用，因此還要進(jìn)行阻抗變換和放大。FET場效應(yīng)管是一個電壓控制元件，漏極的輸出電流受源極與柵極電壓的控制。由于電容器的兩個極是接到FET的S極和G極的，因此相當(dāng)于FET的S極與

18、G極之間加了一個v的變化量，F(xiàn)ET的漏極電流I就產(chǎn)生一個ID的變化量，因此這個電流的變化量就在電阻RL上產(chǎn)生一個VD的變化量，這個電壓的變化量就可以通過電容C0輸出，這個電壓的變化量是由聲壓引起的，因此整個咪頭就完成了一個聲電的轉(zhuǎn)換過程。LM358LM358是雙運(yùn)算放大器。內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。單片機(jī)程序#include<at89x51.h>#include

19、<math.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit le1=P30; /74HC573驅(qū)動定義sbit le2=P31;sbit st=P35; /AD0808數(shù)據(jù)控制總線定義sbit eoc=P36;sbit oe=P37;uchar ad_data,d,row,col;uchar code R=0X01,0X02,0X04,0X08,0X10,0X20,0X40,0X80; /行、列交叉，點亮一個小燈uchar code C=0XFE,0XFD,0XFB,0XF7,0XEF,0XDF,0XBF,0X7

20、F; void data_Pr(); /確定將被點亮的燈的行和列void delay(k); /延時1msvoid display_Re() /點亮對應(yīng)的燈void main()ad_data=0; /采樣值存儲單元置零while(1)oe=1;ad_data=P0;oe=0;data_Pr();oe=1; /啟動ADC0809st=0;st=1;st=0;while(!eoc) /等待轉(zhuǎn)換結(jié)束display_Re(); /對應(yīng)燈亮void Delay(int count) /延時程序int i,j;for(i=0;i<count;i+)for(j=0;j<120;j+);void data_Pr(void) /處理P0口采集到的數(shù)據(jù) d=ad_data>>2;col=d/8; /對應(yīng)坐標(biāo)為（row，col）的小燈row=d%8;void display_Re() /點亮對應(yīng)的燈le1=0; /行與列鎖存le2=0;P2=Ccol; /傳送列信號le2=1;le1=0;delay(1);P1=Rrow; /傳送行信號le1=1;le2=0;delay(1);對應(yīng)Proteus仿真另附部分元器件結(jié)構(gòu)原理圖其實，在仿真中是用可變電阻代替上