【文章內(nèi)容簡介】 ms,就可以實現(xiàn)自動上電復位。 除了上電復位外，有時還需要按鍵手動復位。本設計就是用的按鍵手動復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過 RST(9)端與電源 Vcc接通而實現(xiàn)的。按鍵手動復位電路見圖 4。時鐘頻率用 時 C 取 10uF,R取 10kΩ。 R110kC110uFS4V C C9 圖 STC89C51復位電路 （ 3） STC89C51 中斷技術概述 中斷技術主要用于實時監(jiān)測與控制，要求單片機能及時地響應中斷請求源提出的服務請求，并作出快速響應、及時處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)的。當中斷請求源發(fā)出中斷請求時，如果中斷請求被允許，單片機暫時中止當前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務處理程序處理中斷服務請求。中斷服務處理程序處理完中斷服務請求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。 圖 5 為整個中斷響應和處理過程。 圖 中斷響應和處理過程 南華大學電氣工程學院課程設計 第 7 頁 共 21 頁 如果單片機沒有中斷系統(tǒng)，單片機的大量時間可能會浪費在查詢是否有服務請求發(fā)生的定時查詢操作上。采用中斷技術完全消除了單片機在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機的工作效率和實時性。 數(shù)碼管介紹 四位一體數(shù)碼管概述 LED 數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極 。數(shù)碼管分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示驅(qū)動兩種， 靜態(tài)驅(qū)動也稱直流 驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個 單片機 的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O端口來驅(qū)動， 而 一個 STC89C51 的 I/O 端口 只有 32 個，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 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，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 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，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，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)，不會有閃爍感，動態(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。 四位一體數(shù)碼管引腳圖 光陽數(shù)碼管共陽端為每一位的 led 陽極都接在一起。引腳圖如圖 6； 南華大學電氣工程學院課程設計 第 8 頁 共 21 頁 SEG11a2f3SEG24SEG35b6SEG47g8c91010dp11e12. . ..U?元件 _ 1 圖 四位一體數(shù)碼管引腳圖 自鎖開關電路中起到電源的開關作用，常開的其中一腳接 DC 電源插口電源腳，常開的另一腳接電路的 VCC 圖 圖 自鎖開關硬件圖 其實排阻就是由 8 個電阻組成的，其中一端全部接在一起， 103 為 8 個 10K 電阻， 102 為 8 個 1K 電阻，他們在電路中起到“上拉”的作用，又稱上拉電阻。上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平 ,電阻同時起限流作用 ,下拉同理 .上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流 ,弱強只是上拉電阻的阻值不同，沒有什么嚴格區(qū)分 ,對于非集電極（或漏極）開路輸出型電路（如普通門電路）提升電流和電壓的能力是有限的，上拉電阻的功能 主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。上拉，就是把電位拉高，比如拉到 ，就是把電壓拉低，拉到 上電的時候，端口電壓不穩(wěn)定，為了讓他穩(wěn)定為高或低，就會用到上拉或下拉電阻。 有些芯片內(nèi)部集成了上拉電阻（如單片機的 P 3口），所以外部就不用上拉電阻了。但是有一些開漏的（如單片機的 P0口），外部必須加上拉電阻。 南華大學電氣工程學院課程設計 第 9 頁 共 21 頁 圖 排組上拉電阻原理圖 常見的三極管為 901 S8550、 901 用就是開關作用。其中 9012 與 8550 為 PNP 型三極管，可以通用 ,9013 與 8050 為 NPN型三極管，可以通用。 區(qū)別引腳：三極管向著自己，引腳從左到右分別為 ebc，原理圖中有箭頭的一端為 e，與電阻相連的為 b，另一個為 c。箭頭向里指為 PNP(9012 或 8550)，箭頭向外指為 NPN（ 9013 或 8050）。 三極管的工作原理 :三極管是電流放大器件，有三個極，分別叫做集電極 C，基極 B，發(fā)射極 E。分成 NPN 和 PNP 兩種。下面僅以 NPN 三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。 （ 1）電流放大 下面的分析僅對于 NPN型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極 B 流至發(fā)射極 E的電流叫做基極電流 Ib；把從集電極 C流至發(fā)射極 E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極 E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)（β 一般遠大于 1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會引起基極電流 Ib 的變化， Ib 的變化被放大后，導致了 Ic 很大的變化。如果集電極電流 Ic 是流過一個電阻 R 的，那么根據(jù)電壓計算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。 南華大學電氣工程學院課程設計 第 10 頁 共 21 頁 （ 2）偏置電路 三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由于三極管 BE結(jié)的非線性（相當于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后 才能產(chǎn)生（對于硅管，常取 ）。當基極與發(fā)射極之間的電壓小于 時，基極電流就可以認為是 0。但實際中要放大的信號往往遠比 要小，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變（因為小于 時，基極電流都是 0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一 個合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個電阻 Rb 就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小 信號就會導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。另一個原因就是輸 出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的 信號放大，而對減小的信號無效（因為沒有偏置時集電極電流為 0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極 電流就可以減小；當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。 （ 3）開關作用 下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電阻 Rc 的限制（ Rc是固定值，那么最大電流為 U/Rc，其中 U 為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集 電極電流繼續(xù)增大 時，三極管就進入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準則是： Ib*β〉 Ic。進入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為 一個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當作開關使用：當基極電流為 0時，三極管集電極電流為 0（這叫做三極管截止），相當于開關斷開；當基極電流很 大，以至于三極管飽和時，相當于開關閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關管。 （ 4）工作狀態(tài) 如果我們在上面這個圖中，將電阻 Rc 換成一個燈泡，那么當基極電流 為 0 時，集電極電流為 0，燈泡滅。如果基極電流比較大時（大于流過燈泡的電流除以三極管 的放大倍數(shù) β），三極管就飽和，相當于開關閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了，所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通 斷。如果基極電流從 0 慢慢增加，那么燈泡的亮度也會隨著增加（在三極管未南華大學電氣工程學院課程設計 第 11 頁 共 21 頁 飽和之前）。 圖 三極管引腳介紹 圖 PNP型原理圖 圖 NPN型原 理圖 按鍵介紹 單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個 I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復雜，但是占用的 I/O 少。根據(jù)本設計的需要這里選用了獨立式鍵盤接法。 獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機 I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個 I/O 口，程序開始時將此 I/O 口置于高電平，平時無鍵按下時 I/O 口保護高電平。當有鍵按下時，此 I/O 口與地短