基于51单片机的吉他调音器系统设计--实物制作(编辑修改稿)

基于51单片机的吉他调音器系统设计--实物制作(编辑修改稿)内容摘要：

LC2252 呈现高输入阻抗和低噪声，能很好地适用于高阻抗源，例如电压传感器的小信号状况。 由于这些器件功耗低，所以它们在手持监视和 遥感原始传感器应用中工作良好。 此外，满电源电压幅度输出特性以及单独或分 离电源工作使得这些器件在直 图六 接与模拟数字转换器（ ADC）接口时成为主要的选择对象。 所有这些特性，再结合它们的温度性能，使得 TLC2252 系列能理想的适用于声纳、远程传感器、温度控制、有源压阻传感器、加速计、便携式医学应用、手持仪表以及许多其他应用（引脚图如图六所示）。 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。 它的使用范围包括传感放大器、直 流增益模组 ,音频放大器、工业控制、 DC 增益部件和其他所有可用单电 图七 源供电的使用运算放大器的场合 （引脚图如图七所示）。 由以上两种放大器和适当参数的电阻电容构成两级放大电路（电路图如图八所示）。 8 图八 、 滤波电路 设计中运放选择 TI 产品典型的通用 四运放 LM324， LM324 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿 的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用 , 也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下， 电源电流与电源电压无关。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 适用于一般的带通滤波器的设计，同时具有低功耗的功能， 可 设计阶数相对高一些的带通滤波器，应用起来节省空间。 巴特沃斯带通滤波器幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是从通带到阻带衰减较慢， 这里采用四阶巴特沃斯带通滤波器来对采集进来的音频信号进行滤波（引脚图如图九所示）。 LM324 主要参数 ： 电压增益 100dB 单位增益带宽 1MHz 单电源工作范围 3V～ 30VDC 每个运放功耗（ V=+5V） 1mV/ 输入失调电压 2mV(最大 7mV) 图九 输入偏置电流 50～ 150nA 输入失调电流 5～ 50nA 共模抑制比 70～ 90dB 输出电压幅度 0～ （单电源时） 输出电流 40mA 放大器间隔离度 120dB（ fo:1～ 20KHz） 9 参数选择与计算： 对于 低通滤波器的设计，电容一般选取 10000pF，对于高通滤波器的设计，电容一般选取 ，然后根据公式 R=1/2Π fc 计算得出与电容相组合的电阻值，即得到此图中 R R4 和 R17，为了消除运放的失调电流造成的误差，尽量是运放同相输入端与反向输入端对地的直流电阻基本相等，同时巴特沃斯滤波器阶数与增益有一定的关系，根据这两个条件可以列出两个等式：30=R15*R21/(R15+R21) ， R15=R21(A1),36=R14*R19/(R14+R19) ，R19=R14(A1)由此可以解出 R1 R1 R1 R21，原则是根据现实情况稍调整电阻值保持在一定限度内即可，不要相差太大，注意频率不要超过运放的标定频率 （电路图如图十所示）。 图十 、 整形输出电路 由于单片机识别的应该正弦波，所以需要将滤波之后的信号进行整形得到方波信号输入给单片机进行测频（电路图如图十一所示）， R24 用于调节比较电压，根据实际情况改变比较点电压。 图十一 10 、模拟部分输出波形 、模拟部分实物图 11 软件程序编程语言及开发环境选择 以往的单片机系统，其控制程序大多是用相应单片机的汇编指令编制，其执行效率高，但其可读性和可移植性却较差，直接影响其软、硬件的扩展和升级。 C语言早期用于编写 UNIX 操作系统，是一种结构化的语言，可产生紧凑代码。 C语言可用许多机器级的函数直接控制操作单片机的硬件，不必通过汇编语言。 与汇编语言相比， C语言主要有以下一些优 点有：不要求了解单片机的指令系统，仅要求对其存储器结构有初步了解；寄存器分配、存储器寻址及数据类型等细节可由编译器管理；程序由不同的函数构成，便于程序的结构化和模块化；程序的可读性及可移植性较高；关键字及运算符可用近似人的思维方式使用；程序编制及调试时间显著缩短，大大地提高了编程效率； C语言提供的库包含许多标准的子程序，具有较强的数据处理能力。 C语言是一种非常便于使用的计算机高级编程语言，使用 C 语言进行单片机 尤其是 MCS51 系列单片机的开发具有极大的优势。 用 C51 编制程序时，应遵循结构化、模块化的 设计方法。 在编程时，可将任务分成若干模块，对每个模块分别进行编制及调试，最后有机结合成一个完整的控制程序。 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51系列兼容单片机 C语言软件开发系统，与汇编相比， C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision）将这些部分组合在一起。 运行 Keil 软件需要 WIN9 NT、 WIN20WINXP 等操 作系统。 使用 C语言编程么 Keil 几乎就是编程的不二之选，即使不使用 C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令编程事半功倍。 琴弦频率测量模块设计 、频率测量方法的选取 测量频率的方法一般分为无源测频法、有源测频法及电子计数法三种。 无源测频法 (又可分为谐振法和电桥法 ),常用于频率粗测 ,精度在 1%左右。 有源比较法可分为拍频法和差频法 ,前者是利用两个信号线性叠加以产生拍频现 12 象 , 再通过检测零拍现象进行测频 ,常用于低频测量 ,误差在零点几 Hz。 后者则利用两个非线性信号叠加 来产生差频现象 ,然后通过检测零差现象进行测频 ,常用于高频测量 , 误差在177。 20Hz 左右。 以上方法在测量范围和精度上都有一定的不足 ,而电子计数法主要通过单片机进行控制。 由于单片机的较强控制与运算功能 ,电子计数法的测量频率范围宽 ,精度高 ,易于实现。 本设计就是采用单片机电子计数法来测量琴弦频率。 、频率测量程序设计说明 利用单片机的 T0、 T1 的定时计数器功能，完成对输入的信号进行频率计数。 频率的测量方法：通过检测一定时间内（ 1s 内）输入方波的个数计算琴弦频率。 T0主要功能时进行计数， T1 是进行计时。 T0 是 工作在计数状态下对输入的方波信号进行计数，但对工作在计数状态下的 T0，最大计数值为 fOSC/24，由于fOSC＝ 12MHz，因此， T0的最大计数频率为 250KHz，满足设计要求。 对于频率的概念就是在一秒时间内输入脉冲的个数，即为频率值。 设定 T1 工作在定时状态下，每定时 1 秒到，就停止 T0的计数，并从 T0 的计数单元中读取计数的数值即为琴弦的频率。 T1 工作在定时状态下，最大定时时间为 65ms，达不到 1秒的定时，。