【文章內容簡介】 所示，單片機系統常常有上電復位和操作復位兩種。上電復位是指單片機上 電 瞬間，要在 RST 引腳上出現寬度大于 10ms 的正脈沖，才能使單片機進入復位狀態(tài)。操作復位是指用戶 按下 “ 復位 ” 按鈕使單片機進入復位狀態(tài)。 9 圖 復位電路 晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯再串聯一個電容的二端網絡，電工學上這個網絡有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯諧振，較高的頻率是并聯諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當的接近，在這個極窄的頻率范圍內，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容它就會組成并聯諧振電路。這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率 范圍很窄，所以即使其他元件的參數變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯的容量值就應該等于負載電容，請注意一般 IC 的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。 一般的晶振的負載電容為 15p 或 ，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個 22p 的電 容構成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。 晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振（諧振）的英文名稱不同，無源晶振為 crystal（晶體），而有源晶振則叫做 oscillator（振蕩器）。無源晶振需要借助于時鐘電路才能產生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準確；有源晶振是一個完整 10 的諧振振蕩器。諧振振蕩器包括石英（或其晶體材料）晶體諧振器，陶瓷諧振器， LC 諧振器等。晶振與諧振振蕩器有其共同的交集有源晶體諧振振蕩器。 石英晶片所以能做振蕩電路（諧振）是基于它的壓 電效應，從物理學中知道，若在晶片的兩個極板間加一電場，會使晶體產生機械變形；反之，若在極板間施加機械力，又會在相應的方向上產生電場，這種現象稱為壓電效應。如在極板間所加的是交變電壓，就會產生機械變形振動，同時機械變形振動又會產生交變電場。一般來說，這種機械振動的振幅是比較小的，其振動頻率則是很穩(wěn)定的。但當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（決定于晶片的尺寸）相等時，機械振動的幅度將急劇增加，這種現象稱為壓電諧振，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。 其特點是頻率穩(wěn)定度很高。 石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是 提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應來起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內置 IC來共同作用來工作的。振蕩器直接應用于電路中，諧振器工作時一般需要提供 電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個重要技術參數為：諧振電阻（ RR），諧振器沒有電阻要求。 RR 的大小直接影響電路的性能，也是各商家競爭的一個重要參數。本設計采用12MHz 晶振，并聯兩個 30pF 電容構成晶振電路。 C130pFC230pFY112MX1X2 圖 單片機晶振電路 晶振電路用于產生單片機工作所需的時鐘信號，使用晶體震蕩器時， c2,c3 取值20~40PF，使用陶瓷震蕩器時 c2,c3 取值 30~50PF。在設計電路板時，晶振和電容應盡量靠近芯片，以減小分布電容，保證震蕩器的穩(wěn)定性。 測量、轉換電路設計 使用 ADC0809 作為數模轉換元件，其引腳圖如 所示 11 圖 ADC0809 引腳圖 ADC0809 的主要特性： 1） 8 路輸入通道， 8 位 A／ D 轉換器，即分辨率為 8 位。 2）具有轉換起?？刂贫?。 3）轉換時間為 100μs( 時鐘為 640kHz 時 )， 130μs （時鐘為 500kHz 時 ） 4）單個＋ 5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 7）低功耗，約 15mW。 ADC0809 的外部特性： ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 21～ 28： 8 位數字量輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 12 START： A／ D 轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A/D 轉換）。 EOC： A／ D 轉換結束信號，輸出，當 A／ D 轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。 OE：數據輸出允許信號，輸入，高電平有效。當 A／ D 轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數字量。 CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 Vcc：電源，單一＋ 5V。 GND：地。 A/D 轉換有集成電路 ADC0809 完成。 ADC0809 具有 8 路模擬輸入端口，地址線 (第 2325腳 )可決定對哪一路模擬輸入作 A/D 轉換。第 22 腳位地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。第 6 腳位測試控制，當輸入一 個 2μ ｓ寬高電平脈沖時，就開始 A/D轉換。第 7 腳為 A/D 轉換結束標志，當 A/D 轉換結束時，第 7 腳輸出高電平。第 9 腳為 A/D轉換數據輸出允許控制，當 OE 腳為高電平時， A/D 轉換數據從端口輸出。第 10 腳為 ADC0809的時鐘輸入端，利用單片機第 30 腳 的 分頻晶振頻率，再通過 14024 二分頻得到 1MHz 時鐘。 單片機的 P 端口作為 4 位 LED 數碼管顯示控制。 端口用作單路顯示 /循環(huán)顯示轉換按鈕。 端口用作單路顯示時選擇顯示的通道。 P0 端口用作 A/D 轉換數據讀入， P2 端口用作 ADC0809 的 A/D 轉換控制。 13 圖 數據轉換系統電路圖 顯示電路設計 LED 數碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍，綠，白，七彩效果，它屬于一種照明裝飾、亮化燈具。 （ 1） LED 數碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍，綠， 白，七彩效果。單 色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化， LED 數碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過電腦下 flash、動畫、文字等文件，或使用動畫設計軟件設計個性化動畫，播放各種動感變色的圖文效果； （ 2）可放在 PCB 電路板上按紅綠蘭順序呈直線排列，以專用驅動芯片控制，構成變化無窮的色彩和圖形。外殼采用阻燃 PC 塑料制作，強度高，抗沖擊，抗老化，防紫外線，防塵，防潮。 LED 護欄管具有功耗小，無熱量，耐沖擊，長壽命等優(yōu)點，配合控制器，即可實現流水，漸變，跳變，追逐等效果。 如果應用于大面積工程中，連接電腦同步控制器， 14 還可顯示圖案，動畫視頻等效 LED 數碼全彩燈管可以組成一個模擬 LED 顯示屏，模擬顯示屏可以提供各種全彩效果及動態(tài)顯示圖像字符，可以采用脫機控制或計算機連接實行同步控制；可以顯示各式各樣的全彩動態(tài)效果?？刂葡到y采用三泰 VISS 專用燈光編程軟件編輯，數碼管控制花樣更改方便，只需將編輯生成的花樣格式文件復制進 CF 卡即可，數碼管控制器可以單獨控制，也可多臺聯機控制，數碼管安裝編排方式任意，適合各種復雜工程需求。數碼管、控制器以及電源等以標準公母插頭連接，方便快捷，并具有獨特 的外形設計，全新的戶外防水結構 。 2. LED 數碼管構成 LED 數碼管顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也稱為數碼管。其外形結構如圖所示。它由 8 個發(fā)光二極管構成，通過不同的組合可用來顯示 0 AF 及小數點“ .”等字符。 數碼管有共陰極和共陽極兩種結構規(guī)格，如圖 所示。圖中電阻為外接。共陰極數碼管的發(fā)光二極管陰極共地，當某發(fā)光二極管的陽極為高電平時，二極管點亮；共陽極數碼管的發(fā)光二極管是陽極，并接高電平，對于需點亮的發(fā)光二極管將其陰極接低電平即可。 對照圖 中的字段 :7 段發(fā)光二極管 ,在加上 1 個小數點位 ,共計 8 段 ,因此提供給 LED 顯示器的字形碼正好一字節(jié)。 圖 (a) 共陰極 圖 (b) 共陽極 15 圖 （ C）字段顯示 （ 1）靜態(tài)顯示方式 直接利用并行口輸出。 LED 顯示工作于靜態(tài)顯示方式時 ,各位的共陰極連接在一起接地 。每位的段選線分別于一個 8 位的鎖存輸出相連。一般稱之為靜態(tài)顯示 ,是由于顯示器中的各位相互獨立。而且各位的顯示字符一經確定 ,相應鎖存器的輸出將維持不變 ,直到顯示另一個字符為止。 利用通信號串行輸出 。在實際應用中 ,多位 LED 顯示時，為了簡化電路，在系統不需要通信功能時，經常采用串行通信口工作方式 0，外接移位寄存器 74LS16 CD4094 來實現靜態(tài)顯示。 表 LED段選碼表 顯示字符 共陰極段 顯示字符 共陰極段 0 3FH C 39H 1 06H D 5EH 2 5BH E 79H 3 4FH F 71H 4 66H P 73H 5 6DH U 3EH 6 7DH Γ 31H 7 07H y 6EH 8 7FH 8. FFH 9 6FH “滅 ” 00H A 77H / / B 7CH / / 16 （ 2）動態(tài)顯示方式 對多位 LED 顯示器的動態(tài)顯示，通常都時采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，即逐個循環(huán)點亮各位顯示器。這樣雖然在任一時刻只有一位顯示器被點亮，但是由于間隔時間較短，且人眼具有視覺殘留效應，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮一樣。 為了實現 LED 顯示器的動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供的輸入之外，還要對顯示器加位選擇控制，這就是通常所說的段控和位控。因此多位 LED 顯示器接口電路需要有兩個輸出口，其中一個用于輸出 8 位控信號；另一個用于輸出段控信號，其連接圖如下 ： LED顯示電路 17 電源電路 本設計選擇三端集成穩(wěn)壓器 0875 及變壓器，整流橋 ,濾波電容構成直流穩(wěn)壓電路。 C1，C2， C3 用來實現頻率補償，防止穩(wěn)壓器產生高頻自激振蕩和意志電路引入高頻干擾， C4是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。 D 是保護二極管，當輸入端短路時，給輸出電容器 C4 一個放電通路，防止 C4 兩端電壓作用于穩(wěn)壓器，造成擊穿而損壞。 變壓器采用 220V9V 變壓器，整流橋和保護二極管采用 IN4001。 TrIN4001C2C3IN4001vcca9Vb220V7805C11000uFC410uF 圖 直流穩(wěn)壓電源電路 18 4 系統程序 的 設計 主程序設計 在剛上電時，系統默認為循環(huán)顯示 8 個通道的電壓值狀態(tài)。當進行一次測量后，將顯示每一通道的 A/D 轉換值，每個通道的數據顯示時間在 1s 左右。主程序在調用顯示子程序與測量子程序之間循環(huán) 。 主程序流程圖如圖 所示 開 始初 始 化調 用 A / D 轉 換 測量 子 程 序調 用 顯 示 子 程 序 圖 主程序流程圖 初始化程序 系統上電時，初始化程序主要用來執(zhí)行 70H77H 內存單元清 0 和 P2 口置 0 等準備工作 。 顯示子程序 顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現 4 位數碼管的數值顯示。測量所得的 A/D 轉換數 據放在 70H77H 內存單元中，測量數據在顯示時須經過轉換成為十進制 BCD 碼放在 78H7BH 單 19 元中，其中 7BH 存放通道標志數。寄存器 R3 用作 8 路循環(huán)控制， R0 用作顯示數據地址指針 。 開 始系 統 初 始 化按 鍵 掃 描是 否 有 按 鍵 按 下調 用 顯 示 處 理 程 序返 回NY 圖 顯示子程序流程圖 A/D 轉換測量子程序 A/D 轉換測量子程序用來控制對 ADC0809 的 8 路模擬輸入電壓的 A/D 轉換，并將對應的數值移入 70H77H 內存單元 。 A/D 轉換測量子程序流程圖如圖 所 示 20 開 始啟 動 測 試A / D 轉 換 結 束 ？取 數 據 （ P 2 . 5 = 1 )A D C 0 8 0 9 地 址加 1地 址 數 小 于 8 ？返 回NYYN 圖 A/D 轉換測量子程序流程圖 源程序 （ 源程序見附錄 ）