【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 12346578RST(VPD)9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20VCC403938373635343332EA/VDD31ALE/PROG30PSEN292827262524232221U1STC89C52GND1VCC2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A15K16LCD15V5V10KR1Res Tap5VRSRWENRSRWBuzzer5V12Y112MC222pC322pR1110kC110uF5VS1SWPBDB0DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB1123456781615141312111091KR2Res Pack35VDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DwonSETUpYESENPWM1PWM2PWM3PWM4PWM5PWM6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 10K。本設(shè)計(jì)中每個(gè)按鍵一端接地，另一端通過(guò)一個(gè)上拉電阻接到 VCC 上。 圖 按鍵設(shè)定電路 按鍵設(shè)定電路使得系統(tǒng)更加的人性化，通過(guò)分析本設(shè)計(jì)的需求，通過(guò) 4個(gè)按鍵即能完成本設(shè)計(jì)的設(shè)置需求。首先把按鍵輸入單片機(jī)端口設(shè)置為輸入模式，只需要讀取單片機(jī) I/O 口，就可以獲得按鍵輸入到單片機(jī)的電平。由于系統(tǒng)供電 VCC 為 5V，當(dāng)按鍵未按下時(shí)，單片機(jī)的輸入端通過(guò)上拉電阻接到 VCC，單片機(jī)輸入端口的內(nèi)阻極大，所以，單片機(jī)輸入信號(hào)接近VCC 電源電壓，恒為高電平。當(dāng)有按鍵按下時(shí)單片機(jī)的輸入端迅速和地短接 ，輸入電平迅速拉低為低電平。單片機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)掃描鍵盤的電平即能判斷出是否有按鍵按下。通過(guò)讀出按鍵的電平信號(hào)而執(zhí)行相應(yīng)的程序完成人機(jī)交互的目的。 LCD1602 顯示電路 圖 LCD1602 液晶 如圖 所示為 LCD1602 液晶，此液晶屬于工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 32 個(gè)字符。（ 16 列 2 行） 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶 模塊。它由若干個(gè) 5 7 或者 5 11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒?VR310kGNDS3SWPBR410kS2SWPBR510kS5SWPBR610kS4SWPBSETUpDwonYES安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） [3]。 1602 是指顯示的內(nèi)容為 16 2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制 原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為 電源地 第 2 腳： VCC 接 5V電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第 4 腳： RS 為 寄存器 選擇，高電平 1 時(shí)選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時(shí)選擇 指令寄存器 。 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端 。 第 15～ 16 腳： 空腳 或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。 如圖 所示為 LCD1602 液晶顯示電路，因控制器單元 STC89C52 的P0端口帶載比較差，需要外接上拉電阻。其中，電位器 R1用來(lái)調(diào)節(jié) LCD1602的背光亮度，輸入到 LCD1602 的 V0 端電壓越大， LCD1602 的背光越亮。 圖 LCD1602 液晶顯示電路 本設(shè)計(jì)中液晶主要用于顯示系統(tǒng)設(shè)置信息和各路 PWM占空比等信號(hào)。GND1VCC2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A15K16LCD1GNDVCC10KR1Res TapGNDVCCGNDRSRWEN 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 由于 液晶顯示以及程序設(shè)計(jì)靈活，可以省去數(shù)碼管顯示的繁瑣操作 [4]。同時(shí)液晶顯示更加人性化，且現(xiàn)在液晶成本低廉，在本設(shè)計(jì)中是一個(gè)很好的選擇。圖中單片機(jī)的 P0 口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)端口。由于 51 單片機(jī)設(shè)計(jì)者為了滿足多電平的兼容性。在設(shè)計(jì)時(shí) P0 口作輸出時(shí)，設(shè)計(jì)為集電極開路輸出，因此本設(shè)計(jì)作為液晶的數(shù)據(jù)端口， P0 口輸出增加上拉電 R2 將 P0 口輸出上拉至 VCC。以保證單片機(jī)輸出 1 時(shí)，液晶數(shù)據(jù)口接收到的信號(hào)為高電平。 電源電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中電源部分采用線性電源，所接電源為 220V交流市電。通過(guò)工頻變壓器將電壓降壓到 9V后 ，整流濾波為直流電，然后再經(jīng)過(guò) 5V的三端穩(wěn)壓器將電壓穩(wěn)定為 5V的直流電壓輸出整個(gè)系統(tǒng)供電。電源電路如圖 所示。 圖 系統(tǒng)電源電路 LED 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 由于 LED 是特性敏感的半導(dǎo)體 元件 ， 同時(shí) 有負(fù)溫度特性， 所以 在應(yīng)用的 過(guò)程對(duì)其需要進(jìn)行工作狀態(tài)穩(wěn)定和保護(hù)。 對(duì)于 LED 來(lái)說(shuō)，其 對(duì)驅(qū)動(dòng) 電路的要求 十分的 苛刻， LED 不像普通的白熾燈泡，可以直接連接交流市電220V。 LED 必須是 2～ 3V的低電壓驅(qū)動(dòng)， 同時(shí) 要設(shè)計(jì) 出 復(fù)雜變換電路，用途不同的 LED 燈， 需 配備不同 電壓等級(jí) 的電源適配器。 當(dāng)前 市場(chǎng)上國(guó)外客戶對(duì) LED 驅(qū) 動(dòng)電源的電源壽命、效率轉(zhuǎn)換、恒流精度、有效功率、電磁兼容 等 要求都非常高，設(shè)計(jì)一款好的 驅(qū)動(dòng)電路 必須要考慮這些綜合因數(shù) 。本設(shè)計(jì)中 LED 驅(qū)動(dòng)電路如圖 所示。為了觀察方便，本設(shè)計(jì)中選用的 LED為普通白光 LED。該 LED 的額定驅(qū)動(dòng)電流為 20mA，當(dāng)電流大于 20mA 后LED 就會(huì)迅速發(fā)熱從而損壞。為了保護(hù) LED 的正常工作，本設(shè)計(jì)在 LED驅(qū)動(dòng)電路中增加了一個(gè) 330? 的電阻限流。由于單片機(jī)端口輸出驅(qū)動(dòng)能力Q4PNPVCCR16330D6LED1GNDQ3PNPVCCR21330D5LED1GNDQ2PNPVCCR20330D4LED1GNDPWM1PWM2PWM3R251kR261kR271kQ5PNPVCCR15330D7LED1GNDQ7PNPVCCR17330D9LED1GNDQ6PNPVCCR18330D8LED1GNDPWM4PWM5PWM6R281kR291kR301k安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 有限，所以 LED 不能直接加載到控制器輸出端口，必須在 LED 和控制器之間增加 一級(jí)緩沖。在此采用 PNP 三極管作為驅(qū)動(dòng)緩沖放大器，三級(jí)管的基極通過(guò)限流 1k 限流電阻與控制器 I/O 相連接。當(dāng)控制器輸出低電平時(shí)，PNP 三級(jí)管導(dǎo)通， LED 通過(guò)限流電阻從 VCC 獲取電流點(diǎn)亮。本設(shè)計(jì)中 VCC采用 5VDC 電壓。 圖 LED 驅(qū)動(dòng)電路 單片機(jī)介紹 單片機(jī)俗稱片上控制系統(tǒng)，屬于微型計(jì)算機(jī)，是計(jì)算機(jī)一個(gè)重要的分支，同時(shí)，它也是當(dāng)前最具生命力的一類機(jī)。片上微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)又名微處理器，它適用于控制領(lǐng)域，故又被稱作為微控制器。通常，單片機(jī)是由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部除了集成有計(jì)算機(jī)的基本功能 單元：中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等以外。它還集成有定時(shí)器，外部比較器，數(shù)模，模數(shù)轉(zhuǎn)換器等外設(shè)單元 [5]。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)的片上控制系統(tǒng)。 STC89C52 是 51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，在單片機(jī)內(nèi)部包含了程序存儲(chǔ)器 (ROM)， CPU，數(shù)據(jù)隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，并行、串行接口和中斷服務(wù)系統(tǒng)等幾大單元及地址總線、數(shù)據(jù)總線、和控制總線三大總線系統(tǒng)。整個(gè)單片機(jī)的核心部件是中央處理器 (CPU)單元，該處理器屬于8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能并行處理 8 位二 進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，控制器中，CPU 負(fù)責(zé)控制和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。片內(nèi)包含兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。片上共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩12P8220V 交流市電Vin VoutGNDVR1Volt RegC6470uFC410uFC5GND5VAC2V+1AC4V3D4Bridge2T1Trans CuplS6SWDPSTC7 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 STC89C52 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。此芯片采用 STC 公司高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造，屬于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 精簡(jiǎn)指令指令系統(tǒng)同時(shí)其端口互相兼容。STC 的 STC89C52 屬于業(yè)界的一種高效率的微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活和高性價(jià)比的設(shè)計(jì)方案。 如圖 所示是常用的一種單片機(jī)，型號(hào)為 STC89C52，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺(tái)小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。 它有 40 個(gè)管腳，分成兩排，每一排各 有 20 個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時(shí)針?lè)较蛞来螢榈?2 腳、第 3 腳??第 40 腳。在 40個(gè)管腳中，其中有 32 個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這 32 個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“ ”。 圖 STC89C52 管腳分布 ① VCC：供電電壓 ② GND：接地。 ③ P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O口，每 pin可吸收來(lái)至 8TTL門的灌電流。 P0 口的管腳在寫 1 時(shí)，由于漏極 的開路結(jié)構(gòu)使其被定義為高阻輸入。 P0 可被用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器端口，它可以被定義為地址 /數(shù)據(jù)安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 的第 8bit。對(duì) FIASH 編程時(shí)， P0 作為原碼輸入口，對(duì) FIASH 采取校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 必須在外部通過(guò)外加上拉電阻被拉高。 ④ P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 ⑤ P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口 緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的 管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址