【正文】 M 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 動(dòng)態(tài)顯示是利用人眼視覺(jué)暫留特性來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示的。事實(shí)上，顯示器上任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼 10 管有顯示。由于各數(shù)碼管輪流顯示的時(shí)間間隔短、節(jié)奏快，人的眼睛反應(yīng)不過(guò)來(lái)，因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。為防止閃爍延時(shí)的時(shí)間在 1ms 左右，不能太長(zhǎng)，也不能太短。本設(shè)計(jì)可 采用 P0 口直接 驅(qū)動(dòng) 八 段數(shù)碼管顯示。此方案成本低，而且單片機(jī)的 I/O 口占用較少，可以節(jié)約單片機(jī) 接口資源 ，而且功耗更低 。 此電路采用單片機(jī)的 P0 口作為數(shù)碼顯示管的段控，采用 P2 口作為數(shù)碼管的位控。 8 個(gè)獨(dú)立式鍵盤分別接在單片機(jī)的 P1 口上，以及其他部分構(gòu)成數(shù)字式秒表的硬件電路。通過(guò)編寫程序使用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器，以及軟件延時(shí)，中斷資源來(lái)實(shí)現(xiàn)秒計(jì)時(shí)和相關(guān)控制。此數(shù)字式秒表的硬件整體結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。 圖 11數(shù)字式秒表的硬件結(jié)構(gòu)圖 AT89S52 電源 振蕩電路 復(fù)位電路 獨(dú)立式鍵盤 驅(qū)動(dòng)電路 數(shù) 碼 管 顯 示 限流 11 第 2 章 數(shù)字式秒表硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 數(shù)字式秒表 硬件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹 AT89S52 簡(jiǎn)介 (1) 與 MCS51 產(chǎn)品相兼容； (2) 具有 8KB 可改寫的 Flash 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可寫 /擦 1000 次； (5) 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM； (6) 32 根可編程 I/O 口； (7) 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 (8) 8 個(gè)中斷源； (9) 可編程中串行口； (10) 低功耗空閑和掉電方式。 它的價(jià)格便宜，功能強(qiáng)大，能耗低。很大程度上減少總電路的復(fù)雜性，提高了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其芯片引腳圖如圖 21 所示。 圖 21 單片機(jī) AT89S52引腳圖 12 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。在 AT89S52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 TXAL2，在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引角跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 此電路采用 12MHz 的石英晶體。時(shí)鐘電路如圖 22： 圖 22 時(shí)鐘電路 鍵盤電路 本設(shè)計(jì)使用獨(dú)立式鍵盤接在單片 機(jī)的 P1 口上但通過(guò)軟件賦予其中三個(gè)按鍵功能，其中 S2 是計(jì)時(shí)開(kāi)始按鍵，第二功能為停止， S3 為計(jì)時(shí)暫停按鍵，第二功能為繼續(xù)計(jì)時(shí)按鍵， S4 是清零按鍵。注意使用時(shí)只有在暫停狀態(tài)下才能繼續(xù)計(jì)時(shí)，只有在停止?fàn)顟B(tài)下才能清零，在停止時(shí)不能繼續(xù)計(jì)時(shí)，在暫停時(shí)不能清零。鍵盤電路如圖 23： 圖 23獨(dú)立式鍵盤電路圖 13 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤是系統(tǒng)處于死鎖 狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 RST 引腳是單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期（即 2 個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò) 4us 才能完成復(fù)位操作。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的。在本設(shè)計(jì)中采用了按鍵電平復(fù)位方式，其復(fù)位電路如圖 24 所示： 圖 24 復(fù)位電路 驅(qū)動(dòng)及顯示電路 數(shù)碼管實(shí)際上是由二極管構(gòu)成發(fā)光二級(jí)管正常工作時(shí)，其兩端正向壓降約為，正向電流約為 10mA，為了使數(shù)碼管達(dá)到一定的亮度而又不至于由于電流過(guò)大而損壞，我們使用三極管 S8550 作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)在 P0 口和 P2 口 14 上串上 470 歐姆的電阻。此處使用四位一體共陰極數(shù)碼管，由于驅(qū)動(dòng)電路決定了此處共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管均可以采用而且均采用共陽(yáng)極代碼來(lái)編寫顯示程序，具體電路如圖 25 所示。 圖 25 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)及顯示電路圖 單片機(jī)下載口 電路 下載口主要是一個(gè)十芯的座子，可以通過(guò)使用 USB 下載線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序下載。方便整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)，也能讓我們使用起來(lái)更加方便。 圖 26 單片機(jī)下載口電路圖 15 數(shù)字式秒表的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 電路原理圖 此處電路原理圖以及 PCB原理圖的繪制均使用 protel99軟件完成， Protel99是基于 Win95/Win NT/Win98/Win2020 的純 32 位電路設(shè)計(jì)制版系統(tǒng)。 Protel99提供了一個(gè)集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，包括了原理圖設(shè)計(jì)和 PCB 布線工具，集成的設(shè)計(jì) 文檔管理，支持通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作組協(xié)同設(shè)計(jì)功能 。根據(jù)硬件接線要求設(shè)計(jì)繪制電路原理圖及 PCB。具體電路圖見(jiàn)附錄 A 與附錄 B。 PCB 圖 PCB 圖設(shè)計(jì)時(shí)，首先要使元器件盡量少，這樣既可以節(jié)約材料，又可以是布線更加短，減少干擾，同時(shí)還應(yīng)注意盡量減少線路之間的寄生電容和電感， 布線時(shí)需要將線寬設(shè)置得比較寬這樣可以提高腐蝕電路板時(shí)的成功率，焊盤大小也要設(shè)置的比較大，這樣在腐蝕環(huán)節(jié)和焊接環(huán)節(jié)比較容易成功。不易出現(xiàn)短線的現(xiàn)象和焊盤剝離的現(xiàn)象。雙面布線時(shí)芯片和針腳多的元件需將焊接點(diǎn)置于底層，這樣才能比較 方便的焊接。 制作電路板 PCB 圖見(jiàn)附錄 B。 16 第 3 章 數(shù)字式秒表軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 數(shù)字式秒表使用單片機(jī)資源情況 本次電子鐘設(shè)計(jì)除了了使用單片機(jī)工作所必須的硬件資源（如連接晶振的引腳 XTAL1 和 XTAL2，復(fù)位引腳 RESET）外，對(duì)單片機(jī)的硬件資源還做了具體的安排。 (1).P0 口： 作為數(shù)碼管顯示器的段控。 (2).P1 口： 作為獨(dú)立式鍵盤的輸入端。 (3).P2 口： 分別控制數(shù)碼管 LED0LED7 的位控碼驅(qū)動(dòng)。 (4).定時(shí) /計(jì)數(shù)器：使用定時(shí)器 0 工作方式 2 實(shí)現(xiàn)數(shù)字式計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。 (5).專用寄存器：定時(shí)器控制寄存器 TCON，通過(guò)設(shè)置該寄存器 TR0 位的狀態(tài)來(lái)控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的啟動(dòng) /停止；中斷允許寄存器 IE，通過(guò)設(shè)置該寄存器 EA/ET0位的狀態(tài)來(lái)設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 中斷允許 /禁止；定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD，設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的工作方式。 主程序流程圖 圖 31 主程序流 程圖 MAIN 定義堆棧 顯示緩沖單元清零 定時(shí)器 0 工作方式 1 裝載計(jì)數(shù)初值 定時(shí)開(kāi)始 開(kāi)中斷 設(shè)置循環(huán)次數(shù) 調(diào)用顯示子程序 等待定時(shí)中斷請(qǐng)求 鍵盤掃描 17 中斷服務(wù)程序流程圖 圖 32 中斷服務(wù)程序流程圖PDJW 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 計(jì)數(shù)器重加載 循環(huán)次數(shù)減 1 是否滿 8 次 毫秒值加 1 是否滿 60 毫秒緩沖清零 秒值加 1 是否 60S 秒顯緩沖清零 分顯示加 1 是否滿 60 分顯示清零 現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù) 返回 Y N N N N Y Y Y 18 顯示程序流程圖 圖 33顯示程序流程圖 軟 件系統(tǒng)程序清單 按照流程圖應(yīng)用軟件 keil 匯編語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)秒表功能。程序見(jiàn)附錄 C。 DISP 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 寄存器初始化 顯示代碼查表 送段控代碼 送位控代碼 延時(shí) 送段控代碼 位控代碼左移 左移 8 次？ 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 返回 N Y 19 第 4 章 設(shè)計(jì)總結(jié) 數(shù)字式秒表的設(shè)計(jì) 結(jié)論及使用說(shuō)明 通過(guò)設(shè)計(jì)和調(diào)試，數(shù)字式秒表能順利完成各項(xiàng)功能。上電或復(fù)位后顯示“ P.”提示符，此時(shí)按 1 鍵便可開(kāi)始計(jì)時(shí)。在計(jì)數(shù)狀態(tài)下，按下 2 鍵即可實(shí)現(xiàn)暫停，再次按下 2 鍵即可實(shí)現(xiàn)繼續(xù)計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)狀態(tài)下按下 1 鍵，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)停止，在停止?fàn)顟B(tài)下按下 3 鍵，便可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)清零。計(jì)數(shù)狀態(tài)下按下清零鍵，無(wú)效。 調(diào)試軟件介紹 本電子鐘的設(shè)計(jì)用的 pretues 仿真軟件設(shè)計(jì)電路并仿真。 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。 ③提供軟件調(diào)試功能。