【文章內(nèi)容簡介】 設計任務 4X4 的矩陣鍵盤，其中，10 個按鍵是 0~9 數(shù)字鍵；另外 6 個是功能鍵，用于功能選擇和控制。要求通過功能選擇鍵，使得單片機處于不同的工作狀態(tài)并通過 LED 顯示相應的內(nèi)容。 6 個 7 段 LED 數(shù)碼管組成的顯示電路。 DS18B20 可編程 1Wire 數(shù)字溫度傳感器芯片，或利用 AD590 溫度傳感器芯片和A/D 轉(zhuǎn)換器芯片采集溫度溫度信號。要求通過功能選擇鍵選擇溫度檢測、顯示后， LED顯示溫度值。 設計要求1. 使用 Protel 制作該 51 單片機外圍電路的電路原理圖2. 使用 Protel 制作該 51 單片機外圍電路的 PCB 圖 3．使用 Protel 對該 51 單片機外圍電路進行仿真 各模塊實現(xiàn)方案 數(shù)碼管選擇本作品選用共陰數(shù)碼管作為數(shù)碼管顯示的載體，51 單片機 I/O 口不需要提供電流，可用兩片 74HC573 來驅(qū)動數(shù)碼管顯示。由于市面上購買不到 6 位數(shù)碼管，所以六位數(shù)碼管由一個四位數(shù)碼管和一個二位數(shù)碼管組合使用。 溫度測量模塊的選擇本作品選用 DS18B20 可編程 1Wire 數(shù)字溫度傳感器芯片，集成度高，單總線模式與相比系統(tǒng)電路相對簡單。 完美 WORD 格式 整理分享 串口通信模塊的選擇本作品選用 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片與 9 針串口插座構成串口通信模塊。 系統(tǒng)總體設計框圖圖 系統(tǒng)框圖 本作品采用 STC89C52 芯片作為單片機主芯片,具有矩陣鍵盤、溫度計、數(shù)據(jù)輸入、串口通信等功能模塊，各功能模塊之間可有按鍵控制相互切換。六位數(shù)碼管顯示模塊經(jīng)由按鍵控制，在數(shù)據(jù)輸入和溫度計示數(shù)顯示功能之間切換。STC8952單 片 機 串 口 通 信 模 塊六 位 數(shù) 碼 管顯 示 模 塊DS18B20溫 度 測 量 模 塊矩 陣 鍵 盤 完美 WORD 格式 整理分享 2．系統(tǒng)硬件設計與參數(shù)計算 單片機最小系統(tǒng)圖 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)由 STC89C5復位電路、晶振組成，P0 口接上拉電阻（10K 排阻） 。 完美 WORD 格式 整理分享 矩陣鍵盤圖 矩陣鍵盤電路圖 本作品矩陣鍵盤采用 44 矩陣鍵盤設計，由四行四列 16 個按鍵組成。矩陣鍵盤的工作原理是：從 0 行開始，順序行掃描，即該行輸出為 0。每掃描一行，讀入列線數(shù)據(jù)，從 0 開始，列檢查，找該行輸出為 0 的列，若無，則順序掃描下一行，并檢查其各列；若找到某列線為 0，則該列與檢查行交叉的按鍵為被按下的鍵。從 0 行 0 列開始，順序?qū)存I編號，就可以按掃描的值得到按鍵的值。本設計使用的是 4 個獨立按鍵,其功能設置為時間的顯示、時間的設置、溫度的顯示和數(shù)字頻率的顯示。此外還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。消除抖動的方法可采用消抖電路（RS 觸發(fā)器閂鎖電路硬件消除抖動） ，也克采用延時方式軟件消除抖動（延時后再重讀，以跳過抖動期） 。在矩陣鍵盤中，通常采用軟件消除抖動。 完美 WORD 格式 整理分享 數(shù)碼管顯示電路設計圖 數(shù)碼管顯示電路圖根據(jù)設計需要，本次選用共陰極數(shù)碼管。由于一個數(shù)碼管不能實現(xiàn)多位數(shù)顯示，同時從節(jié)省 I/O 端口考慮，結合數(shù)電知識，利用兩片 74HC573 擴展單片機的 IO 口，兩片74HC573 的輸出分別接 6 位 7 段共陰數(shù)碼管的段選端和公共端。74HC573 是 8 數(shù)據(jù)鎖存器。主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制，其輸出受輸出允許端 OE 和鎖存允許端 LE 的控制，當 LE 為高時鎖存器輸出為高阻態(tài)，當 OE 為低，LE 也為低時，輸入端的信號輸出到輸出端。在這里，使用兩片 74HC573 的目的是為了擴展 IO，達到時分復用單片機 P0 口的目的。輸出端與 6 位 7 段陰數(shù)碼管相連，共同組成數(shù)碼管顯示電路。 串口通信電路設計圖 串口通信電路 完美 WORD 格式 整理分享 串口是計算機上一種非常通用設備通信的協(xié)議（不要與通用串行總線 Universal Serial Bus 或者 USB 混淆） 。大多數(shù)計算機包含兩個基于 RS232 的串口。串口同時也是儀器儀表設備通用的通信協(xié)議；很多 GPIB 兼容的設備也帶有 RS232 口。同時，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數(shù)據(jù)。串口通信的概念非常簡單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信。比如 IEEE488 定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設備線總常不得超過 20 米，并且任意兩個設備間的長度不得超過 2 米；而對于串口而言，長度可達1200 米。典型地，串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。通信使用 3 根線完成：（1）地線， （2）發(fā)送， （3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。 MAX232 是電平轉(zhuǎn)換芯片。1970 年，美國電氣學會規(guī)定“RS232 ”串口通信協(xié)議。規(guī)定邏輯“1” ，5— 15V；邏輯“0” ，+5 — +15V 。噪聲容限為 2V。要實現(xiàn)利用串口與單片機進行通信，就要進行電平轉(zhuǎn)換，把標準轉(zhuǎn)化成單片機可以識別的。MAX220–MAX249 都是電平轉(zhuǎn)換芯片，在單片機最小系統(tǒng)中，使用 MAX232。 DS18B20 模塊電路設計圖 DS18B20 溫度測量模塊電路DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡介新的“ 一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。DS18B DS1822 “