【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PA 口通過(guò)一個(gè) 8x1k 的排阻連接兩位一體的數(shù)碼管，用來(lái)段選，低電平有效。 PD3 和PD4 口用于段選，低電平有效，兩位一體的數(shù)碼管是共陰極接法，公共端是 10,5.此法節(jié)省 I/O 口。該兩位一體數(shù)碼管公用 8 個(gè)引腳， PA 口輸出低電平各 LED 管發(fā)光，通過(guò) PD3 和 PD4 的段選作用確定是哪個(gè)數(shù)碼管有效。 但 這個(gè)方式使數(shù)碼管呈現(xiàn)的效果沒(méi)有 靜態(tài)顯示方式 的效果要好 ， 是因?yàn)閯?dòng)態(tài)顯示是應(yīng)用了掃描的方法，在顯示位數(shù)比較多的時(shí)候，微處理器就 要不斷的的對(duì)每個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行掃描，這在很大程度上增加微處理器的工作時(shí)間。 另附該兩位一體數(shù)碼管原理圖及封裝形式如圖 41， 42 所示 圖 41 兩位一體數(shù)碼管原理圖 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 42 兩位一體數(shù)碼管封裝 兩位一體數(shù)碼管參考尺寸如圖 43 所示 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 43 數(shù)碼管參考尺寸 LED 顯示電路 設(shè)計(jì)思路： 第一種方案如圖 44 所示： 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 44 數(shù)碼管顯示模塊原理圖 優(yōu)點(diǎn)：通過(guò) 74HC595 節(jié)省 I/O 口 弊端 。74HC595 對(duì)程序設(shè)計(jì)要求較高，太過(guò)于繁瑣 第二種方案如圖 45 所示： 圖 45 數(shù)碼管顯示模塊原理圖二 優(yōu)點(diǎn)：采用獨(dú)立數(shù)碼管編程相對(duì)簡(jiǎn)單 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 缺點(diǎn)：占用較多 I/O 口， 74HC595 對(duì)程序設(shè)計(jì)要求較高，太過(guò) 于繁瑣 綜合以上的設(shè)計(jì)思路分析得出最終方案如圖 46 所示： 圖 46 數(shù)碼管顯示模塊原理圖三 優(yōu)點(diǎn)：通過(guò) PA 口直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，編程簡(jiǎn)單。 PCB 板制作方便 缺點(diǎn)：占用 I/O 口較多，但由于外接電路較少 ,I/O 口充足，可以接受。 控制部分電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位模塊 設(shè)計(jì) 單片機(jī)復(fù)位 系統(tǒng)的目的是使得單片機(jī)以及系統(tǒng)的中的其他寄存器能夠從一個(gè)預(yù)備的狀態(tài)也就是初始的狀態(tài)執(zhí)行。當(dāng)單片機(jī)發(fā)生斷電后或者某個(gè)部分發(fā)生故障時(shí)都應(yīng)該按復(fù)位鍵使程序能夠在下次從初始狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行。比如值 000H就會(huì)在系統(tǒng)復(fù)位后給 PC 輸入 ，這就使得單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)從第一個(gè)單元開(kāi)始讀取相應(yīng)的指令。 電源電路設(shè)計(jì)思路： 第一種方案如圖 47 所示： 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 47 電源原理圖一 缺點(diǎn)：實(shí)際應(yīng)用中接口不方便 第二種方案如圖 48 所示 ： 圖 48 電源原理圖二 缺點(diǎn)：由于是 USB 口接口，在實(shí)際應(yīng)用中 USB 借口并不是很方便的就找到，從用戶(hù)的角度來(lái)看在實(shí)際操作過(guò)程中并不是那么方便。 最終方案如圖 49 所示： 圖 49 電源原理圖三 說(shuō)明：此方案采用 5v 的直流電池供電，方便簡(jiǎn)單易于實(shí)時(shí)應(yīng)用不受電源接口的限制，在任何場(chǎng)合都可以拿來(lái) 使用。直流電源采用 5v 直流電池供電，通過(guò)AMS1117 的作用輸出 可以滿(mǎn)足單片機(jī)的工作電壓的需要，而且輸出電壓穩(wěn)定。 AMS1117 介紹：選用器件時(shí)根據(jù)任務(wù)需要直接選用尾椎為 的型號(hào)就可以了，最大輸出電流是 800ma，封裝形式為 SOT223， ams1117 的地腳是 1,2 腳三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 接輸出， 3 腳接輸入。電壓在 5v 到 12v 之間都是安全的，它會(huì)直接輸出一個(gè) 的電壓，不用配置相應(yīng)的電阻直接接管腳就即可。 蜂鳴器電路的設(shè)計(jì) 無(wú)源蜂鳴器跟有源蜂鳴器的區(qū)別 ?無(wú)源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是： 1。便宜 2。聲音頻率可控，可以做出“多來(lái)米發(fā)索拉西”的效果 3。在一些特例中，可以和 LED 復(fù)用一個(gè)控制口 ?有源蜂鳴器的優(yōu)點(diǎn)是：程序控制方便 有源蜂鳴器是目前比較常用到的一種蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，在有源蜂鳴器的內(nèi)部集成了諸如 rc 振蕩電路，還有必要的電路驅(qū)動(dòng)。有源蜂鳴器優(yōu)點(diǎn)是用起來(lái)比較方便，但是用起來(lái)就只有一個(gè)音調(diào)，這是由固定的頻率導(dǎo)致的，這是他的缺點(diǎn)。 有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器的差別為：當(dāng)給有源蜂鳴器輸入額定的直流電流值時(shí)其就會(huì)發(fā)出單音 (新的蜂鳴器在標(biāo)簽上都有注明 )且持續(xù) 鳴叫。但是無(wú)源蜂鳴器必須給之以特定的頻率諸如方波脈沖之類(lèi)的它才會(huì)發(fā)出鳴叫，這和電磁揚(yáng)聲器差不多都是需要給定頻率才工作?？偨Y(jié)以下幾點(diǎn)： 1）只要蜂鳴器能夠發(fā)出聲音，不管其是何種的類(lèi)型的蜂鳴器，他們內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電路以及震蕩電路一定是給定了頻率信號(hào)。 2）因此 ,假如我們直接輸入的信號(hào)是某種音頻脈沖信號(hào)，方波或者正玄波之類(lèi)的（其他類(lèi)型的周期信號(hào)也可以），像這種類(lèi)型的輸入信號(hào)就可以直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器內(nèi)部的壓電片使之發(fā)出聲音。這樣的蜂鳴器就可以稱(chēng)為無(wú)源蜂鳴器。 3）同時(shí)，若是另外一種情況，當(dāng)輸入的信號(hào)不是脈 沖信號(hào)而是直流信號(hào)，蜂鳴器可以發(fā)出聲音，那就說(shuō)明蜂鳴器內(nèi)部已經(jīng)集成設(shè)計(jì)了震蕩系統(tǒng)，只需要給一定的激勵(lì)就可以，那么這樣的蜂鳴器我們就稱(chēng)為有源蜂鳴器。這里所說(shuō)的有源是指蜂鳴器內(nèi)部是否有集成的震蕩系統(tǒng)。振蕩系統(tǒng)由有源器件組成 ,所以叫做有源 . 自激震蕩是有源震蕩的別名 ,無(wú)源震蕩有時(shí)候我們也稱(chēng)為自激震蕩 ,. 但是在某些特定的情況下一些有源蜂鳴器也可以發(fā)生，這對(duì)有源信號(hào)脈沖的頻率以及電壓的要求比較高，這種蜂鳴器工作方式不建議使用。但是無(wú)源蜂鳴器沒(méi)有內(nèi)部集成的震蕩驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)，有些單位稱(chēng)他為訊響器，在國(guó)標(biāo)中稱(chēng)為聲響器。方 波是無(wú)源蜂鳴器工作的最理想的信號(hào)。 任務(wù)中蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)沒(méi)有采用 mega16 內(nèi)部的 psw 輸出，而是采用延時(shí)程序控制 IO 口給定高低電平用以輸出方波信號(hào)。 蜂鳴器原理圖如圖 410 所示： 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 410 蜂鳴器模塊原理圖 無(wú)源蜂鳴器的封裝形式如圖如圖 411： 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 411 蜂鳴器模塊封裝 參考尺寸如圖如圖 412 所示 ： 圖 412 蜂鳴器原理圖封裝參考尺寸 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 按鍵模塊設(shè)計(jì) 按鍵模塊原理圖 如圖 413 所示 圖 413 按鍵模塊原理圖 四角按鍵封裝形式及參考尺寸 如圖 414,415 所示 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 414 四角按鍵原理圖封裝 圖 415 四角按鍵封裝參考尺寸 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 總體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 按照實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)電子計(jì)時(shí)器的功能，包括三個(gè)部分的程序設(shè)計(jì)，一是蜂鳴器報(bào)警二按鍵程序三是數(shù)碼管程序。要實(shí)現(xiàn)按鍵 1,2 可以分別控制數(shù)碼管的加一減一功能達(dá)到可以隨意定時(shí)多少秒，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)蜂鳴器及開(kāi)始報(bào)警。 計(jì)時(shí)程序 計(jì)時(shí)程序是實(shí)現(xiàn)電子計(jì)時(shí)器的核心部分，直接關(guān)系到產(chǎn)品的使用。本實(shí)現(xiàn)采用中斷 tmer0 來(lái)控制，定時(shí) 1s。每 50ms 溢出中斷一次，中斷 20 次即可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí) 1s。 報(bào)警程序 報(bào)警采用無(wú)源蜂鳴器，編程實(shí)現(xiàn)方波輸出到蜂鳴器即可發(fā)聲。 系統(tǒng)圖 圖 51 軟件設(shè)計(jì)流程圖 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 計(jì)時(shí)顯示 判斷按鍵是否按下 減一 加一 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第六章 系統(tǒng)電路的制作與調(diào)試 電路硬件焊接制 作 電路 硬件焊接是 PCB板制作的尾聲，是檢驗(yàn) PCB板制作是否可用的流程之一，也是是畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，實(shí)際做出的電路板應(yīng)與 PCB 板尺寸一致，我們所設(shè)計(jì)的電路功能的能否實(shí)現(xiàn)很大一部分取決去電路板的焊接質(zhì)量，也就是說(shuō)其焊接工藝的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能，因此電路板的焊接過(guò)程不容忽視，一個(gè)完美的電路板設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)在板子的焊接上。本設(shè)計(jì)的板子制作采用手工焊接，在焊接制作中應(yīng)遵守手工焊接的工藝流程和技術(shù)要求。 調(diào)試的主要方法 單片機(jī)最小系統(tǒng)板子焊接好之后要對(duì)板子進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試以確保焊接的最小系統(tǒng)可用，能 滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)要求。 ⑴ 測(cè)試焊接的最小系統(tǒng)功能是否完善。這是針對(duì)整個(gè) AVR 單片機(jī)最小系統(tǒng)基本功能的檢測(cè)，檢測(cè)軟件是否具有完整性，檢測(cè)單片機(jī)最小系統(tǒng)是否能滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)要求。 ⑵對(duì)最小系統(tǒng)進(jìn)行上電、掉電測(cè)試。上電和掉電是我們?cè)趩纹瑱C(jī)使用過(guò)程中經(jīng)常遇到的情況，為了確保單片機(jī)不會(huì)出現(xiàn)供電不穩(wěn)定的情況，這個(gè)時(shí)候我們可以進(jìn)行多次的開(kāi)關(guān)電源的操作，以便檢查單片機(jī)是否已經(jīng)滿(mǎn)足了可靠性的要求。 ⑶單片機(jī)最小系統(tǒng)老化檢測(cè)。在系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下檢測(cè)單片機(jī)最小系統(tǒng)能否滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)要求。若有必要的話(huà)可以放置 在高溫，低溫，高壓，低壓以及強(qiáng)弱電磁干擾的環(huán)境下測(cè)試。 ⑷ D 和 EFT 等測(cè)試。在檢測(cè)我們?cè)O(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)能否滿(mǎn)足我們的任務(wù)需要時(shí)，我們可以通過(guò)使用各種干擾模擬器來(lái)檢測(cè)。比如靜電模擬器就是一種唱用的用來(lái)檢測(cè)單片機(jī)系統(tǒng)的抗靜電能力。在測(cè)試脈沖抗干擾能力時(shí)可以使用模擬器等等，這些只是檢測(cè)最小系統(tǒng)的一些常用的方法。 ⑸對(duì)最小系統(tǒng)的數(shù)碼管顯示模塊的檢測(cè)。這是針對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的外圍電路顯示系統(tǒng)功能的測(cè)試，在單片機(jī)正常工作后，對(duì)單片機(jī)燒錄顯示雙 8 的程序檢測(cè)數(shù)碼管模塊是否正常顯示。 ⑹對(duì)數(shù)碼管模塊的調(diào)試。編 寫(xiě)不同的程序燒錄單片機(jī)，用單片機(jī)最小系統(tǒng)控制數(shù)碼管模塊顯示各種數(shù)字，字母，同時(shí)檢查小數(shù)點(diǎn)是否正常顯示。 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào) 試 單片機(jī)最小系統(tǒng)及外圍電路焊接好以后要對(duì)其做以下幾項(xiàng)的必要調(diào)試： 三江學(xué)院 2021 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 ① 靜態(tài)測(cè)試：在電路板加工制作好以后，第一步就是對(duì)系統(tǒng)做靜態(tài)的檢測(cè)而不是急著加電。 ② 檢查線(xiàn)路：通過(guò)目測(cè)或者使用萬(wàn)用表，跟先前畫(huà)好的單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖一一比對(duì) ，檢查線(xiàn)路焊接的正確性，有無(wú)元器件放錯(cuò)位置，有無(wú)斷路和短路，無(wú)虛焊的存在等。 ③ 核對(duì)元件：檢查元件有沒(méi)有按照原理圖安裝