【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。如圖3所示，按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。1．共陽(yáng)數(shù)碼管共陽(yáng)極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。2．共陰數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。本次設(shè)計(jì)中，采用的是共陰極數(shù)碼管。將共陰極數(shù)碼管一端接地，一端接在單片機(jī)上，通過(guò)操縱單片機(jī)的高低電平，去控制數(shù)碼管。abcdefg dpppabcdefgdp圖3 共陰極和共陽(yáng)極數(shù)碼管+5VLED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。1．靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè)8位數(shù)據(jù)線來(lái)保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低，如表1，為數(shù)碼管顯示的16進(jìn)制代碼。表1 8段數(shù)碼管顯示數(shù)表0x3f00x06 10x5b 20x4f 30x66 40x6d 50x7d 60x07 70x7f 80x6f 90x77 A0x7c B0x39 C0x5e D0x79 E0x71 F0x00無(wú)顯示動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；由于數(shù)碼管是有P0口來(lái)驅(qū)動(dòng)，它內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，作為輸出口時(shí)驅(qū)動(dòng)能力比較弱，不能點(diǎn)亮數(shù)碼顯示管，因此P0口必須接上拉電阻來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力。另外一位共陰數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流一般為20mA左右，如果電流太大容易造成數(shù)碼管損壞，所以也需要根據(jù)電源的電壓值來(lái)確定上拉電阻的大小。如果電阻過(guò)小，勢(shì)必會(huì)形成灌電流過(guò)大，造成單片機(jī)IO的損壞，如果電阻過(guò)大，那么對(duì)拉電流沒(méi)有太大的影響。電源供電電壓為5V，當(dāng)上拉電阻選用220Ω電阻時(shí)灌電流為22mA。不會(huì)損壞單片機(jī)的I/O口，同時(shí)也可以為數(shù)碼顯示管起到限制電流的保護(hù)作用。 鍵盤(pán)控制電路鍵盤(pán)是指經(jīng)過(guò)系統(tǒng)安排操作一臺(tái)機(jī)器或設(shè)備的一組鍵（如打字機(jī)、電腦鍵盤(pán)），,鍵盤(pán)又可以分成編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種。1．編碼鍵盤(pán) 鍵盤(pán)上閉合健的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值（計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)靠軟件編碼來(lái)識(shí)別）。編碼鍵盤(pán)是由硬件完成鍵盤(pán)識(shí)別功能的,它通過(guò)識(shí)別鍵是否按下以及所按下鍵的位置,由全編碼電路產(chǎn)生一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的編碼信息(如ASCII碼)。非編碼鍵盤(pán)是由軟件完成鍵盤(pán)識(shí)別功能的，它利用簡(jiǎn)單的硬件和一套專用鍵盤(pán)編碼程序來(lái)識(shí)別按鍵的位置，然后由CPU將位置碼通過(guò)查表程序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的編碼信息。2．非編碼鍵盤(pán)靠軟件編碼來(lái)識(shí)別的鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)的速度較低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且通過(guò)軟件能為某些鍵的重定義提供很大的方便。單片機(jī)一般都是編碼鍵盤(pán)。而對(duì)于單片機(jī)的非編碼鍵盤(pán)，又分為獨(dú)立鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)。行列式鍵盤(pán)又可稱為矩陣鍵盤(pán)。1）獨(dú)立鍵盤(pán)因?yàn)閷?duì)于P3口來(lái)說(shuō)，是準(zhǔn)雙向I/O口。因此不能直接識(shí)別輸入，但是可以直接進(jìn)行輸出。對(duì)于P3口來(lái)說(shuō)，全部為位與的關(guān)系：當(dāng)P3口和其連接的借口都為高電平時(shí)，結(jié)果是高電平；如果一個(gè)為高電平一個(gè)為低電平，則結(jié)果為電平；如果兩個(gè)都是低電平，則結(jié)果為低電平。有上圖電路圖可以看到，4個(gè)獨(dú)立鍵盤(pán)一段連接的是P3,.,另外一端口全部接地。當(dāng)按鍵按下后，因?yàn)槠鋬啥艘欢藶殡娖?，一端為高電平，則結(jié)果為電平，所以此時(shí)結(jié)果為低電平。由此P3口的變化判斷按鍵有沒(méi)有被按下?！?)矩陣鍵盤(pán)矩陣鍵盤(pán)分為很多種，我們這里用的是4*4的矩陣鍵盤(pán)。很明顯，共有16個(gè)按鍵，如果每個(gè)都當(dāng)做是獨(dú)立鍵盤(pán)使用的話，當(dāng)應(yīng)該有16個(gè)借口與此相連接，對(duì)于總共就40的借口的AT89C52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，實(shí)在是浪費(fèi)資源。如果按鍵更多的話，則更加不好使用。所以出現(xiàn)了矩陣鍵盤(pán)。矩陣鍵盤(pán)，只用8個(gè)I/O接口，也就是P3口就控制了全部的16個(gè)鍵盤(pán)，十分的節(jié)省資源。對(duì)于這16個(gè)按鍵，我們可以把他們分成4行、4列。、P3。、。這樣可以通過(guò)行與列的高低電平來(lái)判斷哪個(gè)鍵盤(pán)被按下了。舉個(gè)例子，我們現(xiàn)在按下了第一個(gè)鍵盤(pán)，但是計(jì)算機(jī)并不知道是哪個(gè)按鍵按下，這樣計(jì)算機(jī)當(dāng)然無(wú)法進(jìn)行相應(yīng)的操作。此刻，可以在程序中，對(duì)P3口分別賦值，進(jìn)行4次判斷，先判斷到底是哪行被按下，這樣就可以把范圍縮小到某一行。然后在改行的判斷語(yǔ)句中，再進(jìn)行4次比較，找出是哪一列的鍵盤(pán)發(fā)生變化，這樣就可以輕松的找到到底按下的是哪一個(gè)按鍵了。不過(guò)在程序中需要進(jìn)行多次判斷，也就是說(shuō)，每一次按下按鍵后，計(jì)算機(jī)必須對(duì)所有的程序掃描一遍才可以。 譯碼器的使用譯碼器是組合邏輯電路的一個(gè)重要的器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。 變量譯碼一般是一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的器件，一般分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼兩類。顯示譯碼主要解決二進(jìn)制數(shù)顯示成對(duì)應(yīng)的十、或十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換功能，一般其可分為驅(qū)動(dòng)LED和驅(qū)動(dòng)LCD兩類。譯碼是編碼的逆過(guò)程，在編碼時(shí)，每一種二進(jìn)制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個(gè)確定的信號(hào)或者對(duì)象。把代碼狀態(tài)的特定含義“翻譯”出來(lái)的過(guò)程叫做譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器?；蛘哒f(shuō)，譯碼器是可以將輸入二進(jìn)制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)可以是脈沖，也可以是高電平或者低電平。譯碼器的種類很多，但它們的工作原理和分析設(shè)計(jì)方法大同小異，其中二進(jìn)制譯碼器、二十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器是三種最典型，使用十分廣泛的譯碼電路。譯碼器是典型的組合數(shù)字電路，譯碼器是將一種編碼轉(zhuǎn)換為另一種編 譯碼器碼的邏輯電路，學(xué)習(xí)譯碼器必須與各種編碼打交道。從廣義的角度看，譯碼器有四類：二進(jìn)制碼譯碼器，也稱最小項(xiàng)譯碼器，N中取一譯碼器，最小項(xiàng)譯碼器一般是將二進(jìn)制碼譯為十進(jìn)制碼；代碼轉(zhuǎn)換譯碼器，是從一種編碼轉(zhuǎn)換為另一種編碼；顯示譯碼器，一般是將一種編碼譯成十進(jìn)制碼或特定的編碼，并通過(guò)顯示器件將譯碼器的狀態(tài)顯示出來(lái)。編碼器，一般是將十進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的其它編碼，其實(shí)質(zhì)與代碼轉(zhuǎn)換譯碼器一樣，編碼是譯碼的反過(guò)程。對(duì)于數(shù)碼管的為選，我采用譯碼器與其連接。用Y0到Y(jié)7分別連接在8個(gè)數(shù)碼管的為選，然后A0、A。這樣可以對(duì)P2口賦值，實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管的過(guò)程，如表2，為譯碼器編譯的二進(jìn)制代碼。表2 譯碼器編譯表 輸 入 輸 出A2 A1 A0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 00 0 0 1 0 0 0 00 0 1 0 0 0 0 00 1 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 單片機(jī)晶振和復(fù)位電路對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，想讓單片機(jī)運(yùn)行必須要有：電源、晶振和復(fù)位電路。如果沒(méi)有這幾個(gè)必備條件，單片機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。1. 晶振單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振。全稱叫做晶體振蕩器，如圖4所示，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，哪兒?jiǎn)纹瑱C(jī)運(yùn)行的速度就越快，單片機(jī)接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。X1X2 0~24M30PC130PC2圖4 晶振電路單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，晶振通常和鎖相環(huán)電路配合作用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。對(duì)于89S52來(lái)說(shuō)，片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，89S52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式與外部振蕩方式。電容器CC2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般為5～33pF。但在時(shí)鐘電路的實(shí)際應(yīng)用中一定要注意正確選擇其大小，并保證電路的對(duì)稱性，盡可能匹配，選用正牌的瓷片或云母電容，如果可能的話，溫度系數(shù)盡可能低。本設(shè)計(jì)中采用大小為30pF的電容和12MHz的晶振。2. 復(fù)位電路關(guān)于單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài)，而在單片機(jī)內(nèi)部，復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個(gè)值，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。VCCC3 22uF接RSETR4 200ΩR4R51KΩ圖5 復(fù)位電路當(dāng)AT89C52單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)，而無(wú)法執(zhí)行程序。因此要求單片機(jī)復(fù)位后能脫離復(fù)位狀態(tài)。而本系統(tǒng)選用的是12MHz的晶振，因此一個(gè)機(jī)器周期為1μs，那么復(fù)位脈沖寬度最小應(yīng)為2μs。4 秒表的軟件設(shè)計(jì) C程序整體設(shè)計(jì)思路一個(gè)程序應(yīng)該包括兩方面的內(nèi)容。一個(gè)是對(duì)數(shù)據(jù)的描述，一個(gè)是對(duì)操作的描述。對(duì)數(shù)據(jù)的描述是指在程序中要指定數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的組織形式，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；對(duì)操作的描述即操作步驟，也就是算法。數(shù)據(jù)是操作的對(duì)象，操作的目的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，已得到期望的結(jié)果。一個(gè)程序除了以上兩個(gè)主要要素之外，還應(yīng)當(dāng)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并且某一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示，在設(shè)計(jì)一個(gè)程序的時(shí)候要綜合運(yùn)用這幾方面的知識(shí)。對(duì)于一個(gè)算法應(yīng)該包括以下特點(diǎn)：一個(gè)算法應(yīng)包含有限的操作步驟，而不能是無(wú)限的。當(dāng)然，比如一個(gè)程序讓計(jì)算機(jī)計(jì)算1000年也是不合理的，不能當(dāng)做是有效地算法。究竟什么是