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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。