【正文】 5V穩(wěn)壓電源，驅(qū)動芯片需要 550V電壓驅(qū)動。 ： 由 MAX構(gòu)成的 5V穩(wěn)壓電源。如圖 3— 3 C110 0uC210 0uDI N 58 17L10 0U HVo1LX5V+6S H D N8FB7LBI3GND4M A X 63 9+ 5V 至 11 . 5VViV o + 5 V10 0m A 圖 3— 1由 MAX構(gòu)成的 5V穩(wěn)壓電源圖 ：采用三端穩(wěn)壓集成 7805得到 5V穩(wěn)定電壓。如圖 3— 4電路 為輸出電壓 +5V，輸出電流 。它是由電源變壓器 T,橋式整流電路D1～ D4，濾波電容 C1,C3防止自激電容 C2， C4和一只固定式三端穩(wěn)壓器 7805組成。 220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1～ D4和濾波電容 C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805的 Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓。此直流電壓經(jīng)過 LM7805的穩(wěn)壓和 C3的濾波，便在 穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高，穩(wěn)定性好的直流輸出電壓。綜上所述，選擇方案二，采用三端穩(wěn)壓器電路。 1234D 1 4B R I D G E 1 C147 0C247 0C347 0C447 0T1T R A N S 4V i n1GND2V ou t3U178 05V i n1GND2V ou t3U178 0522 0V 5 V+ 5V 圖 3— 2由 LM7805構(gòu)成的 5V穩(wěn)壓電源圖 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 21 搶答器顯示模塊 我們考慮有以下兩種顯示方案。 ：使用液晶屏顯示時間。液晶顯示屏（ LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強的特點。但由于只需要顯示時間和轉(zhuǎn)向、相數(shù)這樣的數(shù)字，信息量比較少，且由于液晶是以點陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫， 編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。在使用時，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶顯示芯片，不易維護。 ：在使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易于維護，同時其精度高，稱量快，精確可靠，操作簡單。數(shù)碼顯示是采用 BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。 靜態(tài)顯示，電路圖中所示。顯示器由 9個共陽極數(shù)碼管組成。輸入只有兩個信號，它們是串行數(shù)據(jù)線 DIN和移位信號 CLK。 根據(jù)以上的論述，采用 方案二。 鍵盤是單片機不可缺少的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶。鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者則用硬件方法來產(chǎn)生鍵碼。在單片機中使用的都是非編碼鍵盤，因為非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨立式鍵盤，行列式鍵盤等。 ：獨立式鍵盤 ， 鍵盤接口中使用多少根 I/O線，鍵盤中就有幾個按鍵，鍵盤接口使用了 8根 I/O口線，該鍵盤就有 8個按鍵，這種類型的鍵盤，其按鍵比較少，且鍵盤中各按鍵的工作互不干擾。因此可以根據(jù) 實際需要對鍵盤中的按鍵靈活的編碼。如圖 3— 5。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 22 P101234567獨立式鍵盤 圖 3— 3 最簡單的編碼方式就是根據(jù) I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對于這樣編碼的獨立式鍵盤， CPU可以通過直接讀取 I/O口的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個值直接進行按鍵識別，這樣形式的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識別容易。 獨立式鍵盤的缺點是需要占用比較多的 I/O口線，當單片機應(yīng)用系統(tǒng)鍵盤中需要的按鍵比較少或 I/O口線比較富余時，可以采用這樣類型的鍵盤。 ：行列式鍵盤 ， 行列式鍵盤是用 N條 I/O線作為 行線， M條 I/O線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上，設(shè)置一個按鍵中按鍵的個數(shù)是 M*N個。這種形式的鍵盤結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高單片機系統(tǒng)中 I/O的利用率，列線接 ~ ~，行列適用于按鍵輸入多的情況。 0123456789ABCDEFP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7行列式鍵盤 圖 3— 4 CPU對鍵盤的掃描可以采用取程序控制的隨機方式，即只有在 CPU空閑是時才去掃描鍵盤，響應(yīng)操作人員的鍵盤輸入，但 CPU在執(zhí)行應(yīng)用程序的過程中，不能響應(yīng)鍵盤輸入，對鍵盤的掃描可以采用定時方式，即利用單片機內(nèi)部定時器每隔一定時間對鍵盤掃描一次，這樣控制方式， 不管鍵盤上有無鍵閉合， CPU總是定時的關(guān)心鍵盤狀態(tài)。 在大多數(shù)情況下， CPU對鍵盤可能進行空掃描。為了提高 CPU的效率而又能及時響應(yīng)鍵盤輸入，可以采用中斷方式，既 CPU平時不必掃描鍵盤，只要當鍵盤上有鍵盤閉合時就產(chǎn)生中斷請求，向 CPU申請中斷后，立即對鍵盤上有鍵盤無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 23 進性掃描，識別閉合鍵，并做相應(yīng)的處理。 根據(jù)以上的論述，采用方案一，在本系統(tǒng)中采用了獨立式鍵盤，其按鍵比較少，且鍵盤中各個按鍵的工作互不干擾。 顯示模塊必須要顯示三位數(shù)為一組 ,本系統(tǒng)設(shè)計為八組 ,共要顯示 27位數(shù)。采用靜態(tài)顯示， 其方案如下： ：不帶鎖存方式。顯示器由 9個共陰極數(shù)碼管組成。輸入只有兩個信號，它們是串行數(shù)據(jù)線 DIN和移位信號 CLK。 9個串 /并移位寄存器芯片74LS164首尾相連， 74LS164為 8位串入并出移位寄存器， 2為串行輸入端，Q0Q7為并行輸出端， CLK為移位時鐘脈沖上升沿移入一位； MR為清零端，低電平時并行輸出為零。實驗證明在顯示位數(shù)超出 6位，數(shù)碼管有閃爍的現(xiàn)象。 ：帶鎖存方式。采用帶有鎖存功能的移位寄存器 74LS595芯片，74595的數(shù)據(jù)端： QAQH: 八位并行輸 出端，可以直接控制數(shù)碼管的 8個段。 QH39。: 級聯(lián)輸出端。我將它接下一個 595的 SI端。 SI: 串行數(shù)據(jù)輸入端。 74595的控制端說明： SRCLR(10腳 ): 低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常接 Vcc。SRCK(11腳 )：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。 QAQBQC...QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度： 5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級） RCK(12腳 )：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。 (通常我將 RCK置為低電平， ) 當移 位結(jié)束后，在 RCK端產(chǎn)生一個正脈沖（ 5V時，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級），更新顯示數(shù)據(jù)。 13腳 : 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。 74164和 74595功能相仿，都是 8位串行輸入轉(zhuǎn)并行輸出移位寄存器。 74164的驅(qū)動電流 (25mA)比 74595(35mA)的要小 ,14腳封裝，體積也小一些。 74595的主要優(yōu)點是具有數(shù)據(jù)存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數(shù)據(jù)可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處 ，數(shù)碼管沒有閃爍感。與164只有數(shù)據(jù)清零端相比， 595還多有輸出端時能 /禁止控制端，可以使輸出為高阻態(tài)。 根據(jù)以上論證，采用方案二。 ：行列式鍵盤 ， 行列式鍵盤是用 N條 I/O線作為行線， M條 I/O線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每個交叉點上，設(shè)置一個按鍵中按鍵的個數(shù)是 M*N個。這種形式的鍵盤結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高單片機系統(tǒng)中 I/O的利用率，列線接 ~ ~，行列適用于按鍵輸入多的情況。 方案二：獨立式鍵盤 ， 矩陣式鍵盤中，行、列 線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，在進行鍵盤掃描時，首先把矩陣鍵盤列線的第一根線置高，然后分別再檢測矩陣鍵盤行線是否有高電平的信號，如果有信號，那么就證明這根行線與第一根列線相交處的按鍵被按下了，單片機就讀入這個鍵值。如果所有的四根行線都沒有信號，那么就把第一根列線置低，把第二根列線置高，再一次檢測行線有沒有信號，然后依次類推。由于鍵盤掃描的速度很快，而人按鍵總會持續(xù)一定的時間，因此只要單片機處在等待輸入的狀態(tài)，這個鍵盤掃描程序基本上不會錯過任何一個按鍵信號。由于一般人按鍵會有抖動，抖動信號造成鍵盤掃描時會出現(xiàn)一 些錯誤的信號，要不就是掃描不進數(shù)據(jù)，要不就是重復輸無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 24 入很多次數(shù)據(jù)，因此需要有一個消除抖動的程序。讓單片機不響應(yīng)一些相關(guān)的抖動信號，而只響應(yīng)一次確實存在的按鍵信號。消抖動程序是這樣實現(xiàn)的，當檢測到一個脈沖信號時，并不立即認為是一次按鍵，而是延時一段時間以后再進行檢測，如果三次檢測都有信號，那么就認為有一次按鍵動作發(fā)生了。延時的選擇非常重要，太快了，起不到消除抖動的效果，太慢了又讓鍵盤太不靈活，錯過較多的按鍵信號。 鍵盤接口中使用多少根 I/O 線，鍵盤中就有幾個按鍵，鍵盤接口使用了 16根 I/O 口線，需要占用比較多的 I/O口線這種類型的鍵盤， 根據(jù)以上論證，采用方案一。 單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作 .在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路 ,只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元 ,決定單片機的工作速度。 一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲 10ms 后振蕩器起振 ,在 XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為 3V左右的正弦波時鐘信號 ,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容 C1,C2 的作用有兩個 :一是幫助振蕩器起振 。二是對振蕩器的頻率進行微調(diào)。 C1,C2 的典型值為 30PF。 單片機在工作時 ,由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù) ,常用 fosc表示。如時鐘頻率為 12MHz,即 fosc=12MHz,則時鐘周期為 1/12181。s。如圖 3— 7