【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò) RST(9)端與電源 Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見(jiàn)圖 4。時(shí)鐘頻率用 時(shí) C 取 10uF,R取 10kΩ。 R110kC110uFS4V C C9 圖 STC89C51復(fù)位電路 （ 3） STC89C51 中斷技術(shù)概述 中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，要求單片機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)中斷請(qǐng)求源提出的服務(wù)請(qǐng)求，并作出快速響應(yīng)、及時(shí)處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)中斷請(qǐng)求源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，如果中斷請(qǐng)求被允許，單片機(jī)暫時(shí)中止當(dāng)前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請(qǐng)求。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請(qǐng)求后，再回到原來(lái)被中止的程序之處（斷點(diǎn)），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。 圖 5 為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過(guò)程。 圖 中斷響應(yīng)和處理過(guò)程 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 21 頁(yè) 如果單片機(jī)沒(méi)有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢(xún)是否有服務(wù)請(qǐng)求發(fā)生的定時(shí)查詢(xún)操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機(jī)在查詢(xún)方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)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(gè)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(gè)筆劃，公共電極 。數(shù)碼管分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)兩種， 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流 驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè) 單片機(jī) 的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)， 而 一個(gè) STC89C51 的 I/O 端口 只有 32 個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)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(gè)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(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)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(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感，動(dòng)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(yáng)數(shù)碼管共陽(yáng)端為每一位的 led 陽(yáng)極都接在一起。引腳圖如圖 6； 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 21 頁(yè) SEG11a2f3SEG24SEG35b6SEG47g8c91010dp11e12. . ..U?元件 _ 1 圖 四位一體數(shù)碼管引腳圖 自鎖開(kāi)關(guān)電路中起到電源的開(kāi)關(guān)作用，常開(kāi)的其中一腳接 DC 電源插口電源腳，常開(kāi)的另一腳接電路的 VCC 圖 圖 自鎖開(kāi)關(guān)硬件圖 其實(shí)排阻就是由 8 個(gè)電阻組成的，其中一端全部接在一起， 103 為 8 個(gè) 10K 電阻， 102 為 8 個(gè) 1K 電阻，他們?cè)陔娐分衅鸬健吧侠钡淖饔茫址Q(chēng)上拉電阻。上拉就是將不確定的信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻嵌位在高電平 ,電阻同時(shí)起限流作用 ,下拉同理 .上拉是對(duì)器件注入電流，下拉是輸出電流 ,弱強(qiáng)只是上拉電阻的阻值不同，沒(méi)有什么嚴(yán)格區(qū)分 ,對(duì)于非集電極（或漏極）開(kāi)路輸出型電路（如普通門(mén)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(kāi)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(shí)候，端口電壓不穩(wěn)定，為了讓他穩(wěn)定為高或低，就會(huì)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(jī)的 P 3口），所以外部就不用上拉電阻了。但是有一些開(kāi)漏的（如單片機(jī)的 P0口），外部必須加上拉電阻。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 21 頁(yè) 圖 排組上拉電阻原理圖 常見(jiàn)的三極管為 901 S8550、 901 用就是開(kāi)關(guān)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(gè)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(gè)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(lái)說(shuō)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(duì)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(gè)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(gè)箭頭來(lái)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(shè)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(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿(mǎn)足一定的比例關(guān)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(yuǎn)大于 1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會(huì)引起基極電流 Ib 的變化， Ib 的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic 很大的變化。如果集電極電流 Ic 是流過(guò)一個(gè)電阻 R 的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 21 頁(yè) （ 2）偏置電路 三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管 BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)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(duì)于硅管，常取 ）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于 時(shí)，基極電流就可以認(rèn)為是 0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮? 時(shí)，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(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻 Rb 就是用來(lái)提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小 信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸 出信號(hào)范圍的要求，如果沒(méi)有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的 信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效（因?yàn)闆](méi)有偏置時(shí)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(dāng)輸入的基極電流變小時(shí)，集電極 電流就可以減小；當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。 （ 3）開(kāi)關(guān)作用 下面說(shuō)說(shuō)三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮? 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(wú)限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大，不能使集 電極電流繼續(xù)增大 時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是： Ib*β〉 Ic。進(jìn)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(gè)開(kāi)關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來(lái)當(dāng)作開(kāi)關(guān)使用：當(dāng)基極電流為 0時(shí)，三極管集電極電流為 0（這叫做三極管截止），相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；當(dāng)基極電流很 大，以至于三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)管。 （ 4）工作狀態(tài) 如果我們?cè)谏厦孢@個(gè)圖中，將電阻 Rc 換成一個(gè)燈泡，那么當(dāng)基極電流 為 0 時(shí)，集電極電流為 0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)（大于流過(guò)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(dāng)于開(kāi)關(guān)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(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來(lái)控制一個(gè)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(huì)隨著增加（在三極管未南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 21 頁(yè) 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(jī)鍵盤(pán)有獨(dú)立鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)兩種：獨(dú)立鍵盤(pán)每一個(gè) I/O 口上只接一個(gè)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(jiǎn)單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤(pán)式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的 I/O 少。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤(pán)接法。 獨(dú)立式鍵盤(pán)的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī) I/O口讀取口的電平高低來(lái)判斷是否有鍵按下。將常開(kāi)按鍵的一端接地，另一端接一個(gè) I/O 口，程序開(kāi)始時(shí)將此 I/O 口置于高電平，平時(shí)無(wú)鍵按下時(shí) I/O 口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此 I/O 口與地短