基于單片機(jī)數(shù)字秒表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-23 21:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理 ，使其能精確計(jì)時(shí)。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開始和復(fù)位的功能。 P2 口輸出段碼數(shù)據(jù)， 74HC573 用作驅(qū)動(dòng)輸出， 口接一個(gè)按鈕開關(guān)，分別實(shí)現(xiàn) 開始 、暫停、清零 功能。 電路原理圖設(shè)計(jì)最基本的要求是 正確性，其次是布局合理，最后在正確性和布局合理的前提下力求美觀。 圖 3 秒表原理圖 根據(jù)要求知道秒表設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是計(jì)時(shí)和顯示。 電源電路 電源電路是系統(tǒng)的最基本部分，任何部分都離不開電源部分，單片機(jī)系統(tǒng)也不例外，而且我們應(yīng)該高度重視電源部分，不能因?yàn)殡娫床糠蛛娐繁容^簡(jiǎn)單而有所疏忽，其實(shí)有一半的故障或制作失敗都和電源有關(guān)，電源部分做好才能保證電路的正常工作。 單片機(jī)晶振電路 89C52 單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)增益反相放大器，引線 XYAL1 和 XTAL2 分別為反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘 電路輸入和來自反相放大器的輸出，該反相放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。單片機(jī)內(nèi)部雖然有震蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還需要附加電路石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用，有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，單必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。晶振電路如圖 5 所示。 圖 4 內(nèi)部晶振電路 圖 5 外部晶振電路 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種，分別為：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。利用其內(nèi)部的 震蕩電路 XTAL1 和 XTAL2 外接定時(shí)元件，內(nèi)部震蕩電路便產(chǎn)生自激震蕩，用示波器可以觀察到 XTAL2 的輸出時(shí)鐘信號(hào)。在 89C52 中通常用內(nèi)部時(shí)鐘方式，也就是在 XTAL1 和XTAL2 之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激震蕩器。 晶體和電容決定了單片機(jī)的工作精度為 1 微秒，晶體可在 之間選擇。單片機(jī)在通常情況下，使用震蕩頻率為 12MHZ 的石英晶體，而 12MHZ 頻率主要是在高速串行通信情況才使用，在這里我們用的是 12MHZ 的石英晶體。對(duì)電容無嚴(yán)格要求，但它在取值對(duì)震蕩頻率的輸出的穩(wěn)定性、大小及震蕩 電路起震蕩速度有點(diǎn)影響。 C1 和 C2 可在 10100pF之間取值，一般情況下取 30pF。外部時(shí)鐘方式是把外部震蕩信號(hào)源直接接入 XTAL1 或XTAL2。由于 XTAL2 的邏輯電平不是 TTL，所以還要接上拉電阻。 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)小系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位兩種方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。手動(dòng)復(fù)位要求在電源接通的 條件下， 在單片機(jī)運(yùn)行期間，如果發(fā)生死機(jī)，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。 單片機(jī)要完成復(fù)位， 必須向復(fù)位端輸出并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 上電自動(dòng)復(fù)位通過電容 C1 充電來實(shí)現(xiàn) 和限流電阻 R2。手動(dòng)按鍵復(fù)位是通過按鍵將電阻 R1 與 VCC 接通來實(shí)現(xiàn)。 R1 作為上拉電阻，當(dāng)復(fù)位鍵按下是產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，進(jìn)行復(fù)位操作。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位信號(hào)為高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期以上才能完成復(fù)位操作，若使用 6MHz 晶振，則需持續(xù) 4μ s 以上才能完成復(fù)位操作。如圖中 在通電瞬間，由于 RC 的充電過程，在 RST 端出現(xiàn)一定寬度的正脈沖，只要該正脈沖保持 10ms 以上，就能使單片機(jī)自動(dòng)復(fù) 位。 圖 4 復(fù)位電路圖 數(shù)碼管顯示系統(tǒng)電路 微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)中常用的測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示器有發(fā)光二極管顯示器 (簡(jiǎn)稱 LED或數(shù)碼管 )和液晶顯示器 (簡(jiǎn)稱 LCD)。這兩種顯示器都具有線路簡(jiǎn)單、耗電少、成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用 2 個(gè) LED 顯示。 LED 數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖 24，外部有 10 個(gè)引腳，其中 3, 8 腳為公共端也稱位選端，其余 8 個(gè)引腳稱為段選端，當(dāng)要使某一位數(shù)碼管顯示某一數(shù)字 ((09中的一個(gè) )必須在這個(gè)數(shù)碼管的段選端加上與數(shù)字顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的 8 位段選碼(也稱字形碼 )，在位選端加上低電平即可。 LED 有共陰極和共陽(yáng)極兩種。如圖 24所示。 二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽(yáng)極則將發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，接入 +5V 的電壓。一位顯示器由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“ 8”的各個(gè)筆劃（段） a～ g，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為 dp 發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段 LED 不被損壞，需外加限流電阻。 共陰極 共陽(yáng)極 圖 5 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖 數(shù)碼管顯示器有兩種工作方式，即靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。為節(jié)省端口及降低功耗，本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。動(dòng)態(tài)掃描顯示方式需要解決多位 LED 數(shù)碼管的“段控”和“位控”問題，本電路的通過 P1 口實(shí)現(xiàn)：而每一位的公共端，即 LED 數(shù)碼管的“位控”，則由 P3 口控制。這種連接方式由于多位字段線連在一起，因此，要想顯示不同的內(nèi)容，必然要采取輪流顯示的方式，即在某一瞬間
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