【文章內(nèi)容簡介】 的一種最常見的器件，大多數(shù)半導(dǎo)體最是由攙雜半導(dǎo)體材料制成(原子和其它物質(zhì))發(fā)光二極管導(dǎo)體材料通常都是鋁砷化稼，在純鋁砷化稼中，所有的原子都完美的與它們的鄰居結(jié)合，沒有留下自由電子連接電流。在攙雜物質(zhì)中，額外的原子改變電平衡，不是增加自由電子就是創(chuàng)造電子可以通過的空穴。這兩樣額外的條件都使得材料更具傳導(dǎo)性。帶額外電子的半導(dǎo)體叫做N型半導(dǎo)體，由于它帶有額外負(fù)電粒子，所以在N型半導(dǎo)體材料中，自由電子是從負(fù)電區(qū)域向正電區(qū)域流動。帶額外“電子空穴”的半導(dǎo)體叫做P型半導(dǎo)體，由于帶有正電粒子。電子可以從另一個電子空穴跳向另一個電子空穴，從從負(fù)電區(qū)域向正電區(qū)域流動。因此，電子空穴本身就顯示出是從正電區(qū)域流向負(fù)電區(qū)域。二極管是由N型半導(dǎo)體物質(zhì)與P型半導(dǎo)體物質(zhì)結(jié)合，每端都帶電子。這樣排列使電流只能從一個方向流動。當(dāng)沒有電壓通過二極管時，電子就沿著過渡層之間的匯合處從N型半導(dǎo)體流向P型半導(dǎo)體，從而形成一個損耗區(qū)。在損耗區(qū)中，半導(dǎo)體物質(zhì)會回復(fù)到它原來的絕緣狀態(tài)所有的這些“電子空穴”都會被填滿，所有就沒有自由電子或電子真空區(qū)和電流不能流動。為了除掉損耗區(qū)就必須使N型向P型移動和空穴應(yīng)反向移動。為了達(dá)到目的，連接二極管N型一方到電流的負(fù)極和P型就連接到電流的正極。這時在N型物質(zhì)的自由電子會被負(fù)極電子排斥和吸引到正極電子。在P型物質(zhì)中的電子空穴就移向另一方向。當(dāng)電壓在電子之間足夠高的時候，在損耗區(qū)的電子將會在它的電子空穴中和再次開始自由移動。損耗區(qū)消失，電流流通過二極管。 發(fā)光二極管的性能發(fā)光二極管LED（LightEmittingDiode）是能將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的結(jié)型電致發(fā)光半導(dǎo)體器件。 發(fā)光二極管LED主要特點：　?。?）在低電壓（～）、小電流(5～30mA)的條件下工作，即可獲得足夠高的亮度?！　。?）發(fā)光響應(yīng)速度快（107～109 s），高頻特性好，能顯示脈沖信息?！　。?）單色性好，常見顏色有紅、綠、黃、橙等?！　。?）體積小。發(fā)光面形狀分圓形、長方形、異形（三角形等）。其中圓形管子的外徑有φφφφφφφφ1φ1φ20（mm）等規(guī)格，直徑1mm的屬于超微型LED。　?。?）防震動及抗沖擊穿性能好，功耗低，壽命長。由于LED的PN結(jié)工作在正向?qū)顟B(tài)，本射功耗低，只要加必要的限流措施，即可長期使用，壽命在10萬小時以上，甚至可達(dá)100萬小時?！　。?）使用靈活，根據(jù)需要可制成數(shù)碼管、字符管、電平顯示器、點陣顯示器、固體發(fā)光板、LED平極型電視屏等?！　。?）容易與數(shù)字集成電路匹配。 顯示接口電路的設(shè)計 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有LED顯示器（發(fā)光二極管顯示器）。這種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。在本系統(tǒng)的設(shè)計中采用LED顯示器。 LED顯示器由8位LED數(shù)碼管組成，用于顯示系統(tǒng)在各種不同條件下的狀態(tài)。 用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，按譯碼方式分為硬件譯碼和軟件譯碼。 靜態(tài)顯示是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制LED，直到下次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用CPU時間少。 動態(tài)顯示要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會有閃爍，占用的CPU時間多。 這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的電路硬件較多；動態(tài)顯示雖然閃爍，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 在本設(shè)計中由于顯示部分比較簡單，所以選用了靜態(tài)顯示方式，LED顯示器由74LS373來驅(qū)動,為了擴展外部存儲器需一塊74LS373(地址鎖存器) 。LED發(fā)光器件一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點陣。常用的數(shù)碼管一般為8字型數(shù)碼管，分為A、B、C、D、E、F、G、DP八段，其中DP為小數(shù)點。數(shù)碼管常用的有10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳為一個數(shù)碼管的公共端，兩根之間相連通。數(shù)碼管從電路上來看可分為共陰和共陽兩種，在本設(shè)計中用了共陽的LED。 AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振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端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然振蕩器。外接石英晶體及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1，C2雖然沒有什么嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF10PF。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。振蕩器電路如圖33所示。圖33 時鐘振蕩電路 按鍵的開關(guān)狀態(tài)通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應(yīng)的I/O端口形成一個負(fù)脈沖。閉合和釋放過程都要經(jīng)過一定的過程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動。抖動持續(xù)時間的常長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般在510ms之間。為了避免CPU多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動。本文采用的是獨立式按鍵，直接用I/O口線構(gòu)成單個按鍵電路，每個按鍵占用一條I/O口線，每個按鍵的工作狀態(tài)不會產(chǎn)生互相影響。按鍵電路如圖34所示。 圖34 按鍵電路 鍵盤是一組按鍵的集合，它是最常用的單片機輸入設(shè)備。操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，可以實現(xiàn)簡單的人—機通信。鍵盤可以分為獨立連接式和矩陣式兩種，每一種按其譯碼方式都可以分為編碼及非編碼兩種。編碼鍵盤通過硬件的方法產(chǎn)生鍵碼，能自動的識別按下的健并產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼值，以并行或串行的方式發(fā)送給CPU，它的接口簡單，響應(yīng)速度快，但需要專用的硬件電路；非編碼鍵盤通過軟件的方法產(chǎn)生鍵碼，它不需要專用硬件電路，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但響應(yīng)速度沒有編碼鍵盤快。為了減少電路的復(fù)雜程度，節(jié)省單片機的I/O接口，因此非編碼鍵盤在單片機鍵盤中使用非常廣泛。（1）鍵盤輸入的特點 鍵盤實質(zhì)上是一級按鍵開關(guān)的集合。通常，鍵盤開關(guān)利用了機械觸點的合、斷作用。（2）按鍵的確認(rèn) 鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就呈現(xiàn)高電平或低電平，如果高電平表示鍵斷開，低電平則表示鍵閉合，通過對行線電平高低狀態(tài)的檢測，便可確認(rèn)按鍵按下與否。為了確保CPU對一次按鍵動作只確認(rèn)一次按鍵有效，必須消除抖動的影響。 4 軟件設(shè)計 開機加電關(guān)閉定時器T0、T1YYA鍵函數(shù)B鍵函數(shù)是B鍵？是A鍵？有按鍵輸入？讀取鍵盤等待按鍵按下置定時器T0、T1的工作方式N