1 引言
機關、院校日常作息需要計時和號音提示，筆者利用AT89C51型單片機和LM386型音頻功率放大器構成了自動計時和號音播放器，成本低，效果好，值得推廣。
2 AT89C51的主要特性和引腳功能
AT89C51是帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（EPEROM）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器（俗稱單片機）。該單片機與工業標準的MCS－51型機的指令集和輸出引腳兼容。AT89C51將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，為很多嵌入式控制提供了靈活性高且價格低廉的方案。
AT89C51的主要特性如下：
壽命達1000寫/擦循環；
數據保留時間：10年；
全靜態工作：0Hz－24MHz；
三級程序存儲器鎖定；
128×8位內部RAM；
32可編程I/O線；
2個16位定時器/計數器；
5個中斷源；
可編程串行通道；
低功耗閑置和掉電模式；
片內振蕩器和時鐘電路。
AT89C51引腳排列如圖1所示，引腳功能如下：
VCC（40）：＋5V。
GND（20）：接地。
P0口（39－32）：P0口為8位漏極開路雙向I/O口，每引腳可吸收8個TTL門電流。
P1口（1－8）：P1口是從內部提供上拉電阻器的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收和輸出4個TTL門電流。
P2口（21－28）：P2口為內部上拉電阻器的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收和輸出4個TTL門電流。
P3口（10－17）：P3口是8個帶內部上拉電阻器的雙向I/O口，可接收和輸出4個TTL門電流，P3口也可作為AT89C51的特殊功能口。
RST（9）：復位輸入。當振蕩器復位時，要保持RST引腳2個機器周期的高電平時間。
ALE/PROG（30）：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節，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，它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的，要注意的是，每當訪問外部數據存儲器時，將跳過1個ALE脈沖。
PSEN（29）：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，每個機器周期2次PSEN有效，但在訪問外部數據存儲器時，這2次有效的PSEN信號將不出現。 EA/VPP（31）：當EA保持低電平時，外部程序存儲器地址為（0000H－FFFFH）不管是否有內部程序存儲器。FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。
XTAL1（19）：反向振蕩器放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。
XTAL2（18）：來自反向振蕩器的輸出。
3 號音自動播放系統的設計
號音自動播放系統如圖2所示，AT89C51的P1.0端接音頻放大模塊的IN＋端口，在音頻放大模塊的VOUT端接一個8歐姆或者16歐姆的喇叭。
3.1 電路設計及音樂編程原理
若要產生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率），再將此周期除以2，即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間，每當計時終止后就將P1.0反相，然后重復計時再反相。就可在P1.0引腳上得到此頻率的脈沖。
利用AT89C51的內部定時器使其工作計數器模式（MODE1）下，改變計數值TH0及TL0以產生不同頻率的方法產生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令計數器計時956μs/1μs＝956，每計數956次時將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。
計數脈沖值與頻率的關系式是：
N＝fi÷2÷fr
式中，N是計數值；fi是機器頻率（晶體振蕩器為12MHz時，其頻率為1MHz）；fr是想要產生的頻率。
其計數初值T的求法如下：
T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr
例如：設K＝65536，fi＝1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計數值。
T＝65536－N＝65536－fi÷2÷fr＝65536－1000000÷2÷fr＝65536－500000/fr
低音DO的T＝65536－500000/262＝63627
中音DO的T＝65536－500000/523＝64580
高音DO的T＝65536－500000/1046＝65059
C調各音符頻率與計數初值T對照如表1所示。
3.2 主程序流程
本系統主要完成作息定時和號音播放功能，因此用定時器T1中斷方式產生100ms基準時間，再根據作息表上各段時間的長短對基準時間用軟件計時。可以用查表方式取得計數參數，計時到后將播放子程序地址送DPTR，轉入播放子程序，放2遍對應號音后再繼續計時。主程序流程如圖3所示。
播放子程序是用T0中斷方式控制P1.0不斷取反以產生不同頻率音符，節拍的長短靠調用200ms延時子程序次數來完成。子程序也用查表來完成。