【正文】 次倒計(jì)時(shí)，當(dāng)比賽時(shí)間還剩不到 24秒時(shí)，會自動(dòng)轉(zhuǎn)成剩下的時(shí)間， 體現(xiàn)比賽的課觀賞性和實(shí)際性。 比分交換控制由圖 K3鍵完成。計(jì)時(shí)采用 2個(gè) LED顯示器， 顯示格式為 和 。從理論上說，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形和文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置對應(yīng)的 LED器件發(fā)光，就能得到結(jié)果。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于： 節(jié)省單片機(jī)資源；但缺點(diǎn)就是刷新需要時(shí)間，會出現(xiàn)重影等現(xiàn)象 [1][8]。 振蕩電路如下圖所示 : 圖 時(shí)鐘振蕩電路 如圖 36，外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容 C1， C2接在放大器的反 饋電路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。 STC89C51中有一個(gè)南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 用于構(gòu)成內(nèi) 部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。 所謂動(dòng)態(tài) 驅(qū)動(dòng)，就是每一個(gè)顯示器都 不需要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O接口用于筆 劃段字形代碼。 這次設(shè)計(jì)的核心是：如何運(yùn)用 STC89C51單片機(jī)， 74HC573鎖存器 芯74HC5738位移位寄存器。 由于在比賽中，甲、乙 兩隊(duì)的比分是不斷在變化的，所以需要設(shè)置比分刷 新控制裝置；此部分功能由圖所示的計(jì)分電路中的按鍵開關(guān) K1~~K4來完成的： K1鍵：完成甲隊(duì)加 1分操作 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 K1鍵：完成甲隊(duì)加 2分操作 K2鍵：完成甲隊(duì)減 1分操作 K3鍵：完成乙隊(duì)加 1分操作 K3鍵：完成乙隊(duì)加 2分操作 K4鍵：完成乙隊(duì)減 1分操作 計(jì)時(shí)計(jì)分顯示器是采用七段共陰 LED顯示器來顯示的。這時(shí)，如果裁判吹響開始的哨聲時(shí)，則應(yīng)立即按下按鍵 K7，表示賽程開始，計(jì)時(shí)顯示則由 1200 變成 1259， 1258??一直計(jì)時(shí)直到計(jì)為 0000時(shí)表示賽程結(jié)束，按下 K7的同時(shí) 24秒也暫停。 時(shí)間設(shè)置 好后，等待比賽開始。按鍵開關(guān) K K6用來設(shè)置賽程時(shí)間。根據(jù)設(shè)計(jì)，計(jì)時(shí)范圍可達(dá) 0— 99分鐘，也完全滿足賽程的需要 。 在本次設(shè)計(jì)中，共接入四個(gè) 共陰 LED顯示器，其中 兩 個(gè)用于計(jì)錄甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)，每隊(duì) 2個(gè) LED顯示器分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)到 0— 999分，足夠滿足賽程需要。在如圖 ，用右鍵單擊欲加入項(xiàng)目的文檔，彈出如圖 ，在菜單中選擇【 Add to Project】選項(xiàng)即可。圖 名選項(xiàng)可以通過按鈕來移動(dòng)。 圖 創(chuàng)建新的原理圖文檔 按照同樣的方式，往這個(gè)項(xiàng)目中加入一些其他類型的文檔，此時(shí)設(shè)計(jì)環(huán)境左側(cè)的項(xiàng)目面板如圖 。執(zhí)行菜單【 File】 /【 New】 /【 PCB】命令， Protel DXP就會直接在當(dāng)前項(xiàng)目中添加一個(gè)新的 PCB文檔，并且使用缺省的文件名“ ” 。 圖 新建項(xiàng)目 圖 保存項(xiàng)目對話框 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 新項(xiàng)目文件 .3 在項(xiàng)目中創(chuàng)建 一個(gè)新的 PCB文件 剛才創(chuàng)建的是新項(xiàng)目，現(xiàn)在需要往這個(gè)項(xiàng)目中添加文件。執(zhí)行了這命令之后， Protel DXP就創(chuàng)建了一個(gè)新的 PCB項(xiàng)目，并使用了缺省的名字“ PCB ” 。項(xiàng)目文件中包含指向它們的連接和必要的項(xiàng)目維護(hù) 信息。執(zhí)行該命令可啟動(dòng)一個(gè)文本文件編輯模塊。執(zhí)行【 Integrated Library】命令可以啟動(dòng)集成化庫文件的管理模塊，包括具有與 PCB管腳定義、 Spice和信號完整性模塊相關(guān)的原理圖庫文件。執(zhí)行【 PCB Project】命令可以打開或生成一個(gè)印制電路板 (PCB)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在該項(xiàng)目中可以添加原理圖的繪制 、 PCB印制板的設(shè)計(jì)和 VHDL程序的編寫模塊設(shè)計(jì)工作。選中【 Schematic Library】命令，即可打開生成和管理元件庫的模塊進(jìn)行相應(yīng)的工作。選中【 VHDL Document】命令，即可啟動(dòng) VHDL程序的編寫模塊。 【 New】子菜單如圖 。設(shè)計(jì)文件應(yīng)以磁盤文檔的方式保存。 5. 設(shè)計(jì) PCB在確認(rèn)原理圖沒有錯(cuò)誤之后，就可以開始 PCB板的繪制工作了。 3. 生成網(wǎng)絡(luò)表 :網(wǎng)絡(luò)表是原理圖 (Schematic)設(shè)計(jì)與印制電路板 (PCB)設(shè)計(jì)之間的一座橋梁。 (7) 提供了全新的 FPGA設(shè)計(jì)的功能，這是以前的版本所沒有提供的功能。 (4) 提供了層次原理圖設(shè)計(jì)方法，支持“自上向下”的設(shè)計(jì)思想，使大型電路設(shè)計(jì)的工作組開發(fā)方式成為可能。它可以毫無障礙地讀Orcad、 Pads、 Accel(PCAD)等 EDA公司的設(shè)計(jì)文件；可以輸入和輸出 DXF、DWG格式文件，實(shí)現(xiàn)和 AutoCAD等軟 件的數(shù)據(jù)交換；也可以輸出格式為Hyperlynx的文件，用于板級信號仿真。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。 定時(shí)掃描方式 定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如 10ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷，CPU 響應(yīng)中斷后對鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。 （ 2）鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值。 ： 按鍵的位置由行號和列號唯一確定，因此可分別對行號和列 號進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩值合成 一個(gè)字節(jié)，高 4位是行號，低 4位是列號。 二、 線反轉(zhuǎn)法 ? 第 1 步：將列線 ～ 作為輸入線，行線 ～ 作為輸出線，并將輸出線輸出全為低電平，讀列線狀態(tài)，則列線中電平為低的是按鍵所在的列。 一、 掃描法 按鍵按下時(shí)，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無鍵按下時(shí)處在高電平，顯南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 然，如果讓所有的列線也處在高電平，那么，按鍵按下與否不會引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平，只有這 樣，當(dāng)有鍵按下時(shí)，該鍵所在的行電平才會由高電平變?yōu)榈碗娖健? 功能表如下： 輸入 輸出 輸出使能 鎖存使能 D Q L H H H L H L L L L X 不變 H X X Z 設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到 +5V 上。 74HC573是 八進(jìn)制 3 態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器 ，該 設(shè)備輸入兼容標(biāo)準(zhǔn) CMOS輸出與上拉電阻器，它們兼容與 LS/ ALSTTL輸出的。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動(dòng)膜片以及外 殼等組成。本次設(shè)計(jì)采用專用的帶驅(qū)動(dòng)器的 LED段譯碼器，類似譯碼器種類比較多，如 74HC573， MC14495， 74LS164等 報(bào)警器 蜂鳴器有兩類 3大品種。 CD40150為 CMOS可預(yù)置數(shù)的二一十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 BI=1，正常顯示： BI=0字型消隱。若數(shù)碼管為共陽，則選用輸出為低電平有效的顯示譯碼器。共陰極接法 LED型號只是將 LA換成了 LC，其他部分及意義完全一樣。 目前用的較多 的是發(fā)光二極管和液晶顯示器。 表 25 功能引腳表 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 常見的 47線譯碼器， TTL型號是 7415 74S154和 74LS154等， CMOS電路是74HC154，兩者功能與引腳圖也完全一樣?，F(xiàn)將兩種方法分別介紹如下： 本次設(shè)計(jì)采用的是硬件譯碼方式，首先來介紹一下譯碼器。如下表，即為模擬以上的過程表（以共陰 LED設(shè)置顯示代碼，共陽與此相反）。） 例如，現(xiàn)在要顯示 5678四個(gè)數(shù)字，則首先應(yīng)該將“ 5”的顯示代碼（共陰 LED顯示器的顯示代碼為 6DH，共陽 LED顯示器的顯示代碼為 92H）由 ，然后~~（ LED為共陰則 ~~ 1000，） LED為共陰則~~ 0111）時(shí)，則可以看到在數(shù)碼管 1上顯示的數(shù)字為“ 5”。 圖 27動(dòng)態(tài)顯示圖 在此電路中，單片機(jī)的 P1口用于控制 4位 LED的段選碼： P2口的 ~~于控制 4位 LED位選碼。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：在同一時(shí)間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端 口資源較多。 表 26列出了共陽極與共陰極 LED顯示器顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對應(yīng)關(guān)系 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 表 24 代碼對應(yīng)表 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 0 3FH C0 8 7FH 80H 1 06H F9 9 6FH 90H 2 5BH A4 A 77H 88H 3 4FH B0 B 7CH 83H 4 66H 99H C 39H C6 5 6DH 92H D 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8 F 71H 8EH 0 3FH C0 8 7FH 80H 1 06H F9 9 6FH 90H LED顯示器顯示方式 點(diǎn)亮 LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動(dòng)態(tài)顯 示。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。即把 8個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起。 LEDD顯示器有兩種不同的形式：一種是 8個(gè)發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極 LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極 LED顯示器。 （ 4）二極管圖像刷新率低，液晶的高二者的檔次相差比較大，一般來講在一些圖像簡單，對成本控制較嚴(yán)格的場合，用二極管，比如商場、銀行等服務(wù)部門的電子提示窗，街道、百貨公司外面的廣告宣傳窗；而液晶一般都是作計(jì)算機(jī)顯示器、電視、手持設(shè)備等對圖像質(zhì)量要求高的場合。 兩者之間的區(qū)別 ： （ 1）二極 本身發(fā)光 ， 液晶本身不發(fā)光，只是透射光 。 發(fā)光二極管 LED，組成的顯示屏 ，每個(gè)點(diǎn)都是一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，通過控制電路控制二極管的亮與滅來控制點(diǎn)的發(fā)光，從而使整個(gè)大屏幕顯示圖案。 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)如表 23所示 表 23外部引腳狀態(tài)表 模式 空閑模式 空閑模式 掉電模式 掉電模式 程序存儲器 內(nèi)部 外部 內(nèi)部 外部 ALE 1 1 0 0 /PROG 1 1 0 0 P0 數(shù)據(jù) 浮空 數(shù)據(jù) 浮空 P1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) P2 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) P3 浮空 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 程序儲存器的加密 STC89C51可使用對芯片上的三個(gè)加密位 LB LB LB3[2]進(jìn)行編程（ P）或者不進(jìn)行編程（ U） 。為了避免對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令的后一條指令不應(yīng)是一條對端口或者外部存儲器的寫入指令。終止空閑工作模式的方法有兩種其一是任何一條被允許中斷的事件被激活， IDL（ ）被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。 PD是掉電模式，當(dāng) PD=1時(shí)，激活掉電工作模 式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)， IDL是空閑等待狀態(tài)，當(dāng) IDL=1時(shí)，激活空閑 工作模式，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，如需同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即 PD和 IDL同時(shí)為 1，則先激活掉電工作模式。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 芯片擦除 整個(gè) PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電 平 10ms 來完成。注意加密方式 1時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3口也可作為 STC89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 22 STC89C51特殊功能表 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸 出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P1口 ： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P0口 ： P0口為一個(gè) 8位 雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。 如圖所示，圖 11為 STC89C51基本構(gòu)造，其基本性能介紹如下： 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 21為 STC89C51基本構(gòu)造 STC89C51本身內(nèi)含 40個(gè)引腳， 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中端口， 2個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口