【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 光二極管 單元的 陽(yáng)極 并接 ， 最后引出一個(gè)管腳外接到電源的+5V， 此時(shí)使內(nèi)部 二極管 對(duì)應(yīng)的管腳為低電平 ， 就能使數(shù)碼管顯示出對(duì)應(yīng)的段 ， 反之，則某段熄滅 。共陰 型 數(shù)碼管是指將 數(shù)碼管內(nèi) 發(fā)光 二極管 的 陰極 并接，最后引出一個(gè)管腳與零電位相連 ， 此時(shí)使內(nèi)部 二極管 對(duì)應(yīng)的管腳為高電平 ， 就能使數(shù)碼管顯示出對(duì)應(yīng)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 的段 ， 反之，則某段熄滅 。 圖 33是共陰和 共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 共陰極八段數(shù)碼管 數(shù)碼管外觀 共陽(yáng)極八段數(shù)碼管 圖 33 八段數(shù)碼管內(nèi)部電路圖及外觀 驅(qū)動(dòng)電路 是 數(shù)碼管 正常顯示 的必需 ， 就是說如果想點(diǎn)亮數(shù)碼管，不管是共陰型還是共陽(yáng) 型數(shù)碼管，都必需需要驅(qū)動(dòng)電路來控制，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同可以將 數(shù)碼管，可以 劃分 為靜態(tài) 驅(qū)動(dòng) 和動(dòng)態(tài) 驅(qū)動(dòng) 。 一、 靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 常見單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的 靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 法，是將單片機(jī)的管腳直接與 數(shù)碼管的每一個(gè)段 位相接 ；其優(yōu)點(diǎn)為 編程 工作量減輕 ， 亮度顯示強(qiáng) ；其 缺點(diǎn) 為數(shù)碼管段位占單片機(jī)引腳多 ， 顯示數(shù)碼管的所有段位總個(gè)數(shù)必需小于單片機(jī)引腳個(gè)數(shù)，因此這中方法使得數(shù)碼管顯示個(gè)數(shù)有限，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的 硬件 也加大了負(fù)擔(dān) 。 二、 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 常見單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài) 驅(qū)動(dòng) 法，是 最 廣泛的 驅(qū)動(dòng)方法 ， 也是最實(shí)用的手段，即將數(shù)碼管個(gè)數(shù)個(gè)所有段位并聯(lián)，最后再連接單片機(jī) 引腳，每個(gè)數(shù)碼管的位選位通過單片機(jī)引腳控制；要想點(diǎn)亮某個(gè)數(shù)碼管的做法是將這個(gè)數(shù)碼管的位選先有效，再將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)碼管的段位 ；同樣的，要想點(diǎn)亮多個(gè)數(shù)碼管顯示不同的數(shù)據(jù)，也是這兩步作法，不過每點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管后，應(yīng)該延時(shí)兩到三毫秒，再點(diǎn)亮另一個(gè)數(shù)碼管， 另眼睛能有個(gè)視覺緩沖， 這樣的作法稱為消影。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 IRF9540N COMS 管概述 IRF9540N 是美國(guó)國(guó)際整流公司生產(chǎn)的 P溝道 MOSFET 管， 采用 TO262封裝方式。 IRF9540N 工作溫度可以達(dá)到 175 攝氏度，特點(diǎn)為柵極電壓控制漏極電流，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn) 單，開關(guān)速度快，工作頻率高，優(yōu)越的熱穩(wěn)定性 ； IRF9540N 主要參數(shù)如下所示： VDss（漏極 D與源極 S之間所能施加的最大電壓） ： 100V； VGss（柵極 G與源極 S之間所能施加的最大電壓 ） ： +/20V； Rds(通態(tài)電阻 )： 歐姆； Id（漏極 D允許通過的最大直流電流） ： 23A； 結(jié)構(gòu)示意圖如 34所示 ： 圖 34 IRF9540N是內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 和芯片封裝圖 P 溝道增強(qiáng)型 MOSFET 管工作原理：與 N 溝道 MOS 管相對(duì)應(yīng)， P 溝道增強(qiáng)型 MOS管 的開啟電壓 VGs(th)0 時(shí)，當(dāng) uGs VGs(th)時(shí)管子才導(dǎo)通，漏 源極之間應(yīng)加負(fù)電源電壓。 硬件電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 電源模塊：市電經(jīng)過 220V/12V 變壓器變壓 后 ， 經(jīng) 二極管 構(gòu)成的整流橋整流， 輸出 12V電壓 經(jīng)兩個(gè) 三端穩(wěn)壓芯片 LM7805 穩(wěn)壓 ， 將 12V 電壓轉(zhuǎn)換為 5V電壓；其電壓紋波比較大，所以電路中應(yīng)并聯(lián)電容進(jìn)行濾波，在電源輸出端添加發(fā)光二極管，方便于指示電路的工作狀況。 此電源電路設(shè)計(jì)輸出為雙路電源，其中一路為系統(tǒng)供電，另一路為 380 直流電機(jī)供電，這樣做法可以盡可能的隔離電機(jī)啟 動(dòng)電流對(duì)控制系統(tǒng)的影響，圖 35 所示為電源電路設(shè)計(jì)圖 。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 35 系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)電路 STC89C52RC 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) STC89C52RC 的最小電路圖如圖 36所示 ； 圖中 STC89C52RC 的內(nèi)部時(shí)鐘輸入輸出管腳 X X2并接了一個(gè)晶振，在此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，此晶振頻率為 ，為了方便晶振起振，在晶振的兩端都并接了一個(gè) 22PF 的瓷片電容。 STC89C52RC 單片機(jī)一共有四種復(fù)位方式：外部 RST 引腳復(fù)位，軟件復(fù)位，掉電復(fù)位 /上電復(fù)位 ，看門狗復(fù)位。 此次系 統(tǒng)設(shè)計(jì)采用外部 RST引腳復(fù)位，其接法 如圖 34所示 ，外部 RST 引腳復(fù)位就是從外部向 RST 引腳施加一定寬度的復(fù)位脈沖，從 而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。將 RST復(fù)位管腳拉高并維持至少 24 個(gè)時(shí)鐘加 10US 后，單片機(jī)會(huì)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，將 RST 復(fù)位管腳拉回低電平后，單片機(jī)結(jié)束復(fù)位狀態(tài)并從用戶程序區(qū)的 0000H 處開始正常工作。 圖 36 STC89C52RC 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 LED 八段數(shù)碼管顯示電路 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的 LED 八段數(shù)碼管的顯示 電路圖如圖 37所示 ；系統(tǒng)采用的是動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式，雖然在編程方面工作量有所增加，但 是這樣做的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了單片機(jī)的輸入 /輸出端口。圖中，八段數(shù)碼管的段選 經(jīng) 1K 的電阻 分流后 ，與單片機(jī)P0端 8個(gè)管腳相連；八段數(shù)碼管的位選由 P2端高 6 位管腳控制，單片機(jī)的引腳輸出經(jīng)電阻分流后，控制 PNP 三極管的導(dǎo)通，領(lǐng)某個(gè)數(shù)碼管位選信號(hào)有效，從而點(diǎn)亮不同的數(shù)碼管；簡(jiǎn)而言之，數(shù)碼管有效控制是 單片機(jī)的 P2^2~P2^7 引腳，而數(shù)碼管數(shù)字顯示是通過單片機(jī)的 P0^0~P0^7 引腳控制的。 圖 37 數(shù)碼管顯示電路 DS18B20 溫度傳感器和 聲光報(bào)警 電路 一、 DS18B20 溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 DS18B20的電路設(shè)計(jì)圖如 38所示； DS18B20 采用 寄生電壓 供電方式 ； 寄生電壓 供電方式下，在 數(shù)據(jù) 線 DQ 為高電位時(shí)，為傳感器內(nèi)部的電容充電，當(dāng)數(shù)據(jù)線為低電位時(shí)，傳感器內(nèi)部的 電容 開始放電維持工作 ，直到高電 位再次 到來 從而為傳感器內(nèi)部電容 充電。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 38 DS18B20 溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 寄生電源 優(yōu)點(diǎn)為 ： （ 1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無需本地電源 。 （ 2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取 ROM。 （ 3）電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根 I/O 口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫 。 DS1820 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際 應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： （ 1) 較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。 （ 2) 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛 DS1820 超過 8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 （ 3) 連接 DS1820 的總線電纜是有 長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。 二、 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中聲光報(bào)警 電路圖如圖 39 所示 ；當(dāng)單片機(jī)引腳 P1^4 輸出占空比信號(hào)，（報(bào)警信號(hào)輸出）時(shí)， PNP 三極管 隨著 PWM 信號(hào)進(jìn)行 導(dǎo)通 與截止的切換 ，使 5伏特電壓加到蜂鳴器和 LED發(fā)光二極管上，經(jīng)電阻分流后，發(fā)光二極管點(diǎn)亮、蜂鳴器鳴叫，產(chǎn)生聲光報(bào)警 ；考慮到三極管的滯后特性，固報(bào)警電路的占空比輸出不宜過高。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 39 系統(tǒng) 的 聲光報(bào)警電路 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中聲光報(bào)警 電路圖如圖 310所示 ； 對(duì)于 STC89C52RC單片機(jī)的輸出，采用外部強(qiáng)上拉的方式，以增強(qiáng)帶負(fù)載能力， R9 電阻用于限流，由于 IRF9540N 功耗及性能（帶負(fù)載，抗壓）比一般三極管優(yōu)越，其實(shí) R9 電阻可以不需要；此設(shè)計(jì)中IRF9540N 工作原理與普通三極管原理類似， P溝道增強(qiáng)型 MOS 管的開啟電壓 UGS（ th）0，當(dāng)夾斷電壓 UGS UGS（ th）時(shí)，管子導(dǎo)通 ；當(dāng) MOS 管導(dǎo)通時(shí)候，電壓加到直流電機(jī)兩端使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還給電容充電，電容在此的作用是充放電，輔助導(dǎo)通，讓電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。 圖 310 系統(tǒng)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 4 基于單片機(jī)的筆記本散熱器的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中聲光報(bào)警 電路圖如圖 311 所示 ；當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先輸出測(cè)速低頻率的 PWM信號(hào)使電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，此時(shí)利用光電對(duì)管檢測(cè)判斷電機(jī)是否旋轉(zhuǎn)，如果電機(jī)沒旋轉(zhuǎn)則斷開測(cè)速 PWM信號(hào)，并產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，假如故障問題解決后，可以控制消除報(bào)警按鈕，使系統(tǒng) 關(guān)閉報(bào)警信號(hào)并重新開始輸出測(cè)速 PWM 信號(hào) ；若電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)，則開始進(jìn)行溫度的檢測(cè)，檢測(cè)到的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)比較判斷，根據(jù)溫度信號(hào)，控制電機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)速，與此同時(shí)將溫度值傳送到數(shù)碼管顯示電路進(jìn)行溫度的顯示；在此過 程中倘若電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)或者溫度過高都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 圖 311 系統(tǒng)的工作流程圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 Keil uVision4 軟件介紹 Keil 公司是一家業(yè)界領(lǐng)先的微控制器（ MCU）軟件開發(fā)工具的獨(dú)立供應(yīng)商。 Keil公司由兩家私人公司聯(lián)合運(yùn)營(yíng)，分別是德國(guó)慕尼黑的 Keil Elektronik GmbH 和美國(guó)德克薩斯的 Keil Software Inc。 Keil 于 2021 年由 ARM 公司收購(gòu)，現(xiàn)在是 ARM 旗下的一個(gè)公司。 一、 發(fā)展 2021 年 2 月發(fā)布 keil uvision4， 這款新的編程軟件 引入 了 靈活的窗 口管理系統(tǒng)，使開發(fā)人員能夠使用多臺(tái)監(jiān)視器，并提供了視覺上的表面對(duì)窗口位置的完全控制的任何地方。 這款新的編程軟件 更好地 設(shè)計(jì)了編程區(qū)域，多窗口的特點(diǎn)使得 用戶界面 有效 ；這款新的編程軟件 支持 了 更多 現(xiàn)流行的 ARM 芯片 ，并增強(qiáng) 了 其他 管理、應(yīng)用等 功能。 二、界面 Keilμ Vision4 引入靈活的窗口管理系統(tǒng)， 這款新的編程軟件 更好地 設(shè)計(jì)了編程區(qū)域，多窗口的特點(diǎn)使得 用戶界面有效 ；這款新的編程軟件 支持 了 更多 現(xiàn)流行的 ARM芯片 ，并增強(qiáng) 了 其他 管理、應(yīng)用等 功能 ， 其軟件界面如 圖 312所示。 圖 312 keil uvision4 編程 軟件界面 三、 新特性 多顯示器和靈活的 管理 窗口系統(tǒng) 系統(tǒng)瀏覽器窗口的顯示設(shè)備外設(shè)寄存器信息 調(diào)試還原視圖創(chuàng)建并保存多個(gè)調(diào)試窗口布局 多項(xiàng)目工作區(qū)簡(jiǎn)化與眾多的項(xiàng)目 四、 優(yōu)點(diǎn) 最新的 keil uvision4 IDE，旨在提高開發(fā)人員的生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)更快，更有效的天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 程序開發(fā)。 keil uvision4 引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，能夠拖放到視圖內(nèi)的任何地方，包括支持多顯示器窗口。 keil uvision4 在 keil uvision3 IDE 的基礎(chǔ)上，增加了更多大眾化的功能。 C 語(yǔ)言的 介紹 C 語(yǔ)言是在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。 C 語(yǔ)言功能豐富、表達(dá)能力強(qiáng)、使用靈活方便、應(yīng)用面廣、目際程序效率高、可移植性好，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多特點(diǎn)，因此特別適合于編寫系統(tǒng)軟件。 C語(yǔ)言誕生后，許多原來用匯編語(yǔ)言編寫的軟件，現(xiàn)在可以用 C語(yǔ)言編寫了 (例如，著名的 UNIX 操作系統(tǒng)就是用 C語(yǔ)言編寫的 )。而學(xué)習(xí)和使用 C 語(yǔ)言要比學(xué)習(xí)和使用匯編語(yǔ)言容易。 一、 基本特性 一種語(yǔ)言之所以能存在和發(fā)展，并具有較強(qiáng)的生命力，總是有其不同于 (或優(yōu)于 )其他語(yǔ)言的特點(diǎn)。 C 語(yǔ)言的主要特點(diǎn)如下。 (1)語(yǔ)言 簡(jiǎn)沽、緊湊，使用方便、靈活。 C 語(yǔ)言一共有 32 個(gè)關(guān)鏈字 (見附錄 B),9種控制語(yǔ)句，程序書寫形式自由，主要用小寫字母表示，壓縮了一切不必要的成分。C語(yǔ)言程序比其他許多高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)練 .源程序短 .因此輸人程序時(shí)工作量少 。 (2)運(yùn)算符豐富。 C 語(yǔ)言 具有很廣泛的運(yùn)算符 ， 數(shù)量大小為 34 種 ,C 語(yǔ)言把 賦值、括號(hào)、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換 等 當(dāng)作 運(yùn)算符處理，從而使 C語(yǔ)言 表達(dá)式類型多樣化 且運(yùn)算類型豐富 。靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)在其他高級(jí)語(yǔ)言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算。 (3)數(shù)據(jù)類型豐富 。 具有各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。 C 語(yǔ)言提供 :整型、浮點(diǎn)型、字符型、數(shù)組類型、 指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型 等數(shù)據(jù)類型 ，尤其是指針類型數(shù)據(jù)，使用十分靈活和多樣化。 (4)具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句。用程序的模塊單位 可以用函數(shù)表示 ，便于將程序 模塊化。 C語(yǔ)言 是完全模塊化和結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)言。 (5)語(yǔ)法 規(guī)格不太 嚴(yán)格，程序設(shè)