【文章內(nèi)容簡介】 5 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理圖 由圖 25 可以看出 A、 B、 C 都接地（都為 0），故信號輸入口選 IN0，其空間地址為 7FF8H。 鍵盤電路的設(shè)計 本設(shè)計采用 1*3 獨立按鍵。其原理圖如圖 6。 圖 6 鍵盤電路原理圖 IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLK10VCC11REF+12GND13D114D215REF16D017D418D519D620D721ALE22ADD C23ADD B24ADD A25IN026IN127IN228ADC0809231DM74LS02231DM74LS02輸入輸出WR/RD/+5GNDGND10KR110KR210KR3VCCSB1SB2SB3 11 LED 顯示電計路的設(shè)計 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活 ，與單片機接口簡單易行。 LED 數(shù)碼管原理 LED 數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件。圖 7 a 為 英尺 LED 數(shù)碼管的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管分別對應(yīng) a～ g 筆段構(gòu)成“ ”字形另一只發(fā)光二極管 dp作為小數(shù)點。因此這種 LED顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管。 圖 7 LED 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰極和共陽極兩大類，如圖 27 b、 c 所示。共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起 ，作為公共端 COM，公共端 COM接高電平， a～ g、dp 各筆段通過限流電阻接控制端。 LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)其材料不同正向壓降一般為 ～ 2V額定電流為 10mA，最大電流為 40mA。靜態(tài)顯示時取 10mA 為宜，動態(tài)掃描顯示可加大，加大脈沖電流，但一般不超過 40mA。 LED 數(shù)碼管編碼方式 當(dāng) LED 數(shù)碼管與單片機相連時，一般將 LED 數(shù)碼管的各筆段引腳 a、 b、?、 g、 dp 按某一順序接到 MCS－ 51 型單片機某一個并行 I/O 口 D0、 D?、 D7，當(dāng)該 I/O 口輸出某一特定數(shù)據(jù)時，就能使 LED數(shù)碼管顯示出某個字符。例如要使共陽極 LED 數(shù)碼管顯示 “0” ， 則 a、 b、c、 d、 e、 f 各筆段引腳為低電平， g和 dp為高電平，如表 2。 表 2 共陽極 LED數(shù)碼管顯示數(shù)字“ 0”時各管段編碼 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字段碼 顯示數(shù) 12 dp g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 C0H 稱為共陽極 LED 數(shù)碼管顯示“ 0”的字段碼，不計小數(shù)點的字段碼稱為七段碼，包括小數(shù)點的字段稱為八段碼。 LED 數(shù)碼管編碼方式有多種，按小數(shù)點計否可分為七段碼和八段碼； 按共陰共陽可分為共陰字段碼和共陽字段碼，不計小數(shù)點的共陰字段碼與共陽字段碼互為反碼；按 a、 b、?、 g、dp 編碼順序是高位在前，還是低位在前，又可分為順序字段碼和逆序字段碼。甚至在某些特殊情況下將 a、 b、?、 g、 dp 順序打亂編碼。表 3為共陰極和共陽極 LED 數(shù)碼管幾種八段編碼表。 表 3 共陰極和共陽極 LED數(shù)碼管幾種八段編碼 共陰順序小數(shù)點暗 共陰逆序小數(shù)點暗 共陽順序 小數(shù)點亮 共陽順序 小數(shù)點暗 dp g f e d c b a 16進制 a b c d e f g dp 16 進制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19H 99H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12H 92H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02H 82H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78H F8H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00H 80H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10H 90H LED 數(shù)碼管顯示設(shè)計 LED 數(shù)碼管顯示電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。 ① 靜態(tài)顯示方式。即每一位顯示器的字段需要一個 8 位 I/O 口控制，而且該 I/O 口須有鎖存功能， N位顯示器就需要 N個 8位 I/O 口，公共端可直接接 +5V（共陽）或接地（共陰）。顯示時，每一位字段碼分別從 I/O 控制口輸出，保持不變直至 CPU 刷新顯示為止。也就是各字 13 段的亮滅狀態(tài)不變。靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用 I/O 口線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。 ② 動態(tài)掃描顯示方式。當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時， 為簡化電路、降低硬件成本，常采用動態(tài)掃描顯示電路。所謂動態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的a 段連在一起， b 段連在一起? g 段連在一起，共 8 段，由一個 8 位 I/O 口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰 COM）由另一個 I/O 口控制。這種連接方式由于將多位字段線連在一起，當(dāng)輸出字段碼時，由于多門同時選通，每一位將顯示相同的內(nèi)容。在這一瞬時，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣在下一瞬時，單獨顯示下一位，這樣依次輪流顯示，循環(huán)掃描。由于人的視覺滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時穩(wěn)定顯示。 本設(shè)計為靜態(tài) 顯示，電路如圖 210 所示。顯示器由 3個共陽極 LED 數(shù)碼管組成。輸入有11 個信號，它們是段選信號 ～ 和位選信號 INT INT0、 T若想使 LED 發(fā)光則必須保證有足夠大的電流流過 LED 的各段。流過 LED 的電流大時， LED 發(fā)光亮度高；流過 LED 的電流小時， LED 發(fā)光亮度就低，為了使 LED 能夠長期可靠地工作應(yīng)使流過 LED 的電流為其額定電流。為 LED 顯示器提供電流的電路稱為 LED 的驅(qū)動電路。由于顯示部分選擇了靜態(tài)顯示，因此驅(qū)動電路也選擇靜態(tài)驅(qū)動。 驅(qū)動電路可采用分立元件電路，也可采用集成驅(qū)動電 路，此外有些硬件譯碼電路本身包括驅(qū)動電路。由于這里采用動態(tài)輸出，且單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了數(shù)碼管可以直接由單片機驅(qū)動。因此采用分立元件的顯示驅(qū)動電路也很簡單。 LED 數(shù)碼管顯示原理圖如圖 8。 圖 8 LED 數(shù)碼管顯示原理圖 A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS2K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS19012 9012 9012470KR15470KR16470KR17470KR18470KR19470KR20470KR211KR251KR231KR24VCC470KR22 14 聲光報警電路 報警電路原理如圖 9。 圖 9 聲光報警電路原理圖 單片機接口電路 單片機的時鐘電路 單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反相放大器，引線 XTAL1 和 XTAL2 分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機內(nèi)部雖然有振蕩電 路，但要形成時鐘，外部還需附加電路。單片機的時鐘產(chǎn)生方式有兩種。 ① 內(nèi)部時鐘方式。利用其內(nèi)部的振蕩電路在 XTAL1 和 XTAL2 引線上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，用示波器可以觀察到 XTAL2 輸出的時鐘信號。最常用的是在 XTAL1和 XTAL2 之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激震蕩器，如圖 212 所示。晶體可在~12MHz 之間選擇。 MCS51 單片機在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為 6MHz 的石英晶體，而 12Hz 頻率的晶體主要是在高速串行通信情況下才使用。對電容值無嚴格要求，但它的取值對振 蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路起振速度有少許影響。 C1和 C2可在 20～ 100pF 之間取值，一般取 30pF 左右。 ② 外部時鐘方式。在由我單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，應(yīng)當(dāng)引入惟一的合用外部振蕩脈沖作為各單自片機的時鐘。外部時鐘方式中是把外部振蕩信號源直接接入 XTAL1 或 XTAL2。由于 HMOS 和 CHMOS 單片機外部時鐘進入的引線不同，其外部振蕩信號源接入的方式也不同。 HMOS 型單片機由 XTAL2 進入，外部振蕩信號接至 XTAL2，而內(nèi)部反 15 相放大器的輸入端 XTAL1 應(yīng)接地，如圖 14所示 。由于 XTAL2 端的邏輯電平不是 TTL 的，故還要接一上接電阻。 CHMOS 型單片機由 XTAL1 進入，外部振蕩信號接至 XTAL1，而 XTAL2 可不接地，如圖 10 所示。 圖 10 時鐘電路 復(fù)位電路和復(fù)位狀態(tài) 單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的。單片機工作后，只要在它的 RST 引線上加載 10ms 以上的高電平，單片機就能夠有效地復(fù)位。 ① 復(fù)位電路。單片機通常采用上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。最簡單的復(fù)位電路如圖 11所示。上電瞬間， RC 電路充電， RST 引線端出現(xiàn)正脈沖，只要 RST 端保持 10ms 以上的高電平 ，就能使單片機有效地復(fù)位。在應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位。如果這些芯片復(fù)位端的復(fù)位電平的要求一致，則可以將復(fù)位信號與之相連。 圖 11 簡單的復(fù)位電路 ② 復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路的作用是使單片機執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位操作主要是把 PC初始化為0000H，使單片機從程序存儲器的 0000H 單元開始執(zhí)行程序。程序存儲器的 0003H 單元即單片機的外部中斷 0 的中斷處理程序的入口地址。留出的 0000H～ 0002H 3 個單元地址，僅能夠放置一條轉(zhuǎn)移指令，因此， MCS51單片機的主程序的第一條指令通常情況下是一條轉(zhuǎn)移 指令。 16 除 PC 之外，復(fù)位還對其他一些特殊功能的寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 3 所示。利用它們的復(fù)位狀態(tài)，可以減少應(yīng)用程序中的初始化編程。 由表 3 可知，除 SP=07H， P0～ P3 4 個鎖存器均為 FFH 外，其他所有的寄存器均為 0，很好記憶。單片機的復(fù)位不影響片內(nèi) RAM 的狀態(tài)（包括通用寄存器 Rn）。 P0、 P P P3共有 4個 8位并行 I/O口，它們引線為： ～ 、 ～ 、 ～、 ～ ，共 32 條引線。這 32 條引線可以全部用做 I/O線，也可將其中部分用做單片機的 片外總線。 表 3 寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON OOH PSW 00H TL0 00H SP 07H TH0 00H DPTR 0000H TL1 00H P0～ P3 FFH TH1 00H IP Xxx00000B SCON 00H IE 0xx00000B PCON 0xx00000B ① 控制線 A、 ALE 地址鎖存允許 當(dāng)單片機訪問外部存儲器時，輸出信號 ALE用于鎖存 P0口輸出的低 8位地址 A7～ A0。 ALE的輸出頻率為時鐘振蕩頻率的 1/6。 B、 EA 程序存儲器選擇 EA =0，單片機只訪問外部程序存儲器。對內(nèi)部無程序存儲器的單片機 8031， EA 必須接地。EA =1，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器，若地址超過內(nèi)部程序存儲器的范圍，單片機將自動訪問外部程序存儲器。對內(nèi)部有 程序存儲器的單片機， EA 應(yīng)接高電平。 C、 PSEN 片外程序存儲器的選通信號。此信號為讀外部程序存儲器的選通信號。 D、 RST 復(fù)位信號輸入 ② 電源及時鐘 17 VSS 地端接地線， VCC 電源端接 +5V， XTAL1 和 XTAL2 接晶振或外部振蕩信號源。 3 軟件設(shè)計 程序設(shè)計語言的選用 本設(shè)計中采用的處理器