【文章內(nèi)容簡介】 內(nèi)部時鐘電路和晶振頻率一般選擇在 4MHz~12MHz 之間（該設(shè)計選用12MHz）， 外 接兩個諧振電容。該電容的典型值為 30pF,該設(shè)計選用 22pF[10]。 LED 與單片機接口電路 常用的 LED 顯示器有 7 段（或 8 段， 8 段比 7 段多了一個小數(shù)點“ dp”段）。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。該設(shè)計中選用的是共陽極， LED 與單片機的接線如下圖 所示。 圖 LED 與單片機的接線 共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常該共陽極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極為 低電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。 使用 LED 顯示器時，為了顯示數(shù)字或符號，要為 LED 顯示器提供代碼，因為這些代碼是通過段的亮與滅來顯示不同字形的，因此稱之為代碼。 7 段發(fā)光二極管，再加上一個小數(shù)點位，共計 8 段，因此提供給 LED 顯示器的段碼正好一個字節(jié)。各段字節(jié)中各位的對應(yīng)關(guān)系如表 所示： 表 31 LED 各段字節(jié)各位的對應(yīng)關(guān)系 顯示數(shù) dp G f e d c b a 段碼 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 2 1 0 1 0 0 1 1 0 A3H 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 由于單片機 I/O 的電氣特性決定了單片機的端口的驅(qū)動能力有限，一般地，單片機的端口只是驅(qū)動 TTL 電平，不提供或者提供很小的驅(qū)動電流，所以在帶負(fù)載時，單片機應(yīng)當(dāng)在 I/O 口加上驅(qū) 動芯片。該設(shè)計中使用 74HC573 驅(qū)動芯片。 74HC573 芯片 由于使用了兩根數(shù)碼管，必須要有位選和段選，本次設(shè)計中采用兩片74HC573 分別進行段選和位選。下面本人將簡要介紹 74HC573 芯片。 首先， 74HC573 是一款高速 CMOS 器件， 74HC573 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。 74HC573 包含八路 D 型透明鎖存器，每個鎖存器具有獨立的 D 型輸入，以及適用于面向總線的應(yīng)用的三態(tài)輸出。所有鎖存器共用一個鎖存使能（ LE）端和一個輸出使能（ OE）端。當(dāng) LE 為高時，數(shù)據(jù)從 Dn 輸入到 鎖存器，在此條件下，鎖存器進入透明模式，也就是說，鎖存器的輸出狀態(tài)將會隨著對應(yīng)的D 輸入每次的變化而改變。當(dāng) LE 為低時，鎖存器將存儲 D 輸入上的信息一段就緒時間，直到 LE 的下降沿來臨。當(dāng) OE 為低時， 8 個鎖存器的內(nèi)容可被正常輸出；當(dāng) OE 為高時，輸出進入高阻態(tài)。 OE 端的操作不會影響鎖存器的狀態(tài) [11]。 然后，再簡要介紹此芯片的特性。 （ 1）輸入輸出分布在芯片封裝的兩側(cè)，為微處理器提供簡便的接口。 （ 2）用于微控制器和微型計算機的輸入輸出口。 （ 3）三態(tài)正相輸出，用于面向總線的應(yīng)用。 （ 4）共用三態(tài)輸出使能端。 器件選擇 STC89S52：單片機，控制 LED 的數(shù)據(jù)顯示。 LED：兩個一位的 8 段碼 LED，用于顯示單片機的數(shù)據(jù)。 74LS573：鎖存器， 74LS573 輸入的 D 端和輸出的 Q 端依次排列在芯片的兩側(cè)，為繪制印刷電路板時的布線提供了方便。 ULN2803：驅(qū)動 LED，相當(dāng)于一個反相器。 按鍵 KEY_ST： KEY_ST 未按時時間正常運行， 按一下 KEY_ST 鍵后數(shù)碼管顯示的時間暫停，這時可以使用 KEY_UP、 KEY_DW 自行加、減時間。 按鍵 KEY_UP：當(dāng)時間暫停之后，按一次 KEY_UP 鍵 數(shù)碼管上的時間加1。 按鍵 KEY_DW：當(dāng)時間暫停之后，按一次 KEY_DW 鍵數(shù)碼管上的時間減 1。 按鍵 KEY_T1：電路上電之后，按下 KEY_T1 鍵后，開啟定時器 0，時間從 99s 開始倒計時。 按鍵 KEY_T2：電路上電之后，按下 KEY_T2 鍵后，開啟定時器 1，時間從 99s 開始倒計時。 按鍵 KEY_T3：電路上電之后，按下 KEY_T3 鍵后，開啟定時器 2，時間從 99min 開始倒計時。 L0— L2：發(fā)光二極管，通過單片機的 控制，用以觀看使用的是哪一個定時器。 接口連接設(shè)計 — ：與 74HC573 芯片的 8 個輸入口相接，然后輸出口接上數(shù)碼管的 8 個段選 。 — ：分別和 三個發(fā)光二極管相連，用以顯示使用的是哪一個定時器 。 — ：分別接 KEY_UP、 KEY_DW、 KEY_ST 三個按鍵，控制時間的自加、自減以及暫停。 、 ：分別和 芯片 ULN2803 的管腳 3 相連，然后接上數(shù)碼管的2 個位選端 。 — ： 分別接 KEY_T KEY_T KEY_T3 三個按鍵，控制定時時間 3。 功能簡介 LED 顯示模塊與單片機的連接中，對 LED 顯示模塊讀寫和字位、字段通道的選擇是通過單片機 的 、 口完成 的 。按鍵 KEY_ST、 KEY_UP、 KEY_DW完成定時器的暫停、自加和自減功能。而發(fā)光二極管 L0— L2 則反映了選用的 定時時間的不同。 第四章 軟件設(shè)計 本章首先對設(shè)計思想即主程序進行介紹，然后對發(fā)光二極管指示程序、鍵掃描程序和數(shù)碼管的顯示程序的設(shè)計分別進行說明。 主程序 本次設(shè)計中，由于要求有定時器 3，所以程序設(shè)計中使用了三個定時器分別進行定時。數(shù)碼管顯示部分由于最大數(shù)是 99，所以 使用兩只數(shù)碼管已綽綽有余。為了分清使用的是哪一個數(shù)碼管，所以又用了三個發(fā)光二極管進行區(qū)分。 程序流程圖如下 圖 所示。 圖 主程序流程圖 發(fā)光二極管指示程序 發(fā)光二極管的亮滅指示了此刻數(shù)碼管顯示的時間是使用了三個定時器中的哪一個進行的定時。流程圖如圖 所示。 結(jié)束 定時器初始化 設(shè)定初值 鍵掃描 LED 顯示 二極管顯示 開始 N 否 是 否 是 否 是 圖 發(fā)光二極管指示流程圖 鍵掃描程序 鍵掃描程序中主要是掃描判斷 KEYST、 KEYUP、 KEYDW 這三個 掃描程序如圖 所示。 開始 KEY_T1 按下？ L0 亮 L1 亮 L3 亮 結(jié)束 KEY_T2 按下？ KEY_T3 按下？ 否 是 是 否 開始 延時 KEY_ST 按下？ 延時 KEY_DW按下 ？ KEY_ST 按下？ KEY_UP 按下？ KEY_UP 按下？ 延時 LED 顯示 KEY_DW 按下？ 延時 否 是 圖 按鍵子程序流程圖 定時器中斷程序 程序設(shè)計中使用了單片機 的三個定時器，雖然定時時間各不相同，但定時器中斷流程圖是相同的，所以此處只畫出定時器 0 的中斷流程圖，如下圖 所示： KEY_DW 按下？ LED 顯示 開始 t=20？ 重裝初值 t++ t=0 LED 顯示數(shù)減一 50ms 到？ t=20？ KEY_ST 按下？ 否 是 圖 定時器 0 的中斷流程圖 延時 定時器 0 關(guān)閉 KEY_ST 按下？ 第五章 設(shè)計調(diào)試 軟件調(diào)試 Proteus 的 簡介 Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等 。② 支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 ③ 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 Proteus主要用于繪制原理圖并可進 行電路仿真， Proteus ARES主要用于 PCB 設(shè)計。 ISIS的主界面主要包括： 1是電路圖概覽區(qū)、 2是元器件列表區(qū)、 3是繪圖區(qū)。繪制電路圖的過程如下： 單擊 2區(qū)的 P命令即彈出元器件選擇（ Pick Devices）對話框， Proteus提供了豐富的元器件資源，包括 30余種元器件庫，有些元器件庫還具有子庫。利用該對話框提供的關(guān)鍵詞（ Keywords）搜索功能，輸入所要