【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)鐘方式。 在AT89C51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，其輸入端為引腳 X1，輸出端為引腳 X2，而在 AT89C51 芯片 X1 和 X2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容， 從而構(gòu)成 15 一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器， 在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 這就是時(shí)鐘電路 ，電路圖見圖 ： 圖 時(shí)鐘電路 電容 C1 和 C2 一般取 30pF 左右， 作用是穩(wěn)定頻率和快速起振 ,而晶體的振蕩頻率范圍通常是 ,晶體振蕩頻率高 ,則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高 ,單片機(jī)運(yùn)行的速 度也就快 但反過來運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也高。這里我們采用晶振頻率為 12MHz。故機(jī)器周期為 1 微 秒 。外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)。此方式常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步。一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間 大于20ns，且為頻率低于 12MHz 的方波。 3． 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處于在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并且從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電自動(dòng)復(fù)位，另一種是按鍵手動(dòng)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后， 單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（ 2 個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。 上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時(shí)可以自動(dòng)復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。 我們采用按鍵復(fù)位電路 ,電路圖見圖 ： 16 圖 復(fù)位電路 狀態(tài)顯示電路 1. 指示電路 柜內(nèi)工作狀態(tài)通過 4 只 LED 指示燈指示，它們分別由單片機(jī)的 ~ 口控制。在選擇程序時(shí)，指示燈根據(jù)按鍵次數(shù)來 顯示相應(yīng)的位（按第一次只有 LED1亮，按第二次只有 LED2 亮，按第三次只有 LED3 亮，按第四次則只有 LED4 亮）。 2. 照明電路 為方便用戶在昏暗環(huán)境下使用，設(shè)置了照明燈，由 口控制。 3．消毒和干燥電路 因?yàn)樵诖嗽O(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)單片機(jī)消毒柜中的控制作用，故這兩個(gè)電路不在此做詳細(xì)介紹，用兩個(gè)發(fā)光二極管來代替，消毒電路由接在 上的發(fā)光二極管代替，二極管亮則代表啟動(dòng)了臭氧發(fā)生電路。干燥電路由接在 上的發(fā)光二極管代替，二極管亮則代表啟動(dòng)了干燥電路。 圖 狀態(tài)顯示電路 17 時(shí)間 顯示電路 1. 數(shù)碼管 簡(jiǎn)介 數(shù)碼管由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成 ,行成一個(gè)日字形 ,它門可以共陰極 ,也可以共陽極 .通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字 ,這就是它的工作原理 . 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由 7 個(gè)條狀的發(fā)光二極管排列而成的，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字0～ 9及少量字符的顯示。另外為了顯示小數(shù)點(diǎn)，增加了 1 個(gè)點(diǎn)狀的發(fā)光二極管，因此數(shù)碼管就由 8 個(gè) LED 組成， 排列順序如下圖 ， 我們分別把這些發(fā)光二極管命名為 a,b,c,d,e,f,g,dp。 圖 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)共有兩種 不同形式，一種是共陽極顯示器，一種是共陰極顯示器。共陽極接法是把 LED 的陽極連接在一起，使用時(shí)公共陽極接+5V，這時(shí)陰極接低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而接高電平的則不亮。共陰極接法是把 LED 的陰極連在一起，使用時(shí)公共陰極接地，這時(shí)陽極接高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而接低電平的則不點(diǎn)亮。 LED 顯示器見圖 ： 圖 數(shù)碼管共陰共陽接法以及外部引腳圖 18 2. 數(shù)碼管顯示 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼顯示器的顯示方法有兩種：靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)掃描顯示法。 （ 1） 靜態(tài)顯示 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也 稱直流驅(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 端口來驅(qū)動(dòng)， 一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 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。 （ 2） 動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)顯示是把所有顯示器的 8 個(gè)筆畫段的各同段名端互相并接在一起，并把它們接到字段輸出口上。為了防止各個(gè)顯示器同時(shí)顯示相同的數(shù)字，各個(gè) 顯示器的公共端 COM 還要受到另一組信號(hào)的控制，即把它們接到位輸出口上。這樣，對(duì)于一組 LED 數(shù)碼顯示器需要由兩組信號(hào)來控制：一組是字段輸出口輸出的字形碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號(hào)，用來控制第幾位顯示器工作，稱為位碼。在這兩組信號(hào)的控制下，可以一位一位地輪流點(diǎn)亮各個(gè)顯示器顯示各自的數(shù)碼，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。在輪流點(diǎn)亮一遍的過程中，每位顯示器點(diǎn)亮的時(shí)間則是極為短暫的。由于 LED 具有余輝特性以及人眼視覺的惰性，盡管各位顯示器實(shí)際是分時(shí)斷續(xù)地顯示，但只要適當(dāng)選擇掃描頻率，給人眼的視覺印象就會(huì)是在穩(wěn)定連續(xù)地顯示，并不察覺有閃爍的現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)掃描顯示由于各個(gè)數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，因而大大簡(jiǎn)化了硬件線路。 這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 在此選擇動(dòng)態(tài)顯示方式 。原理圖如圖 所示 19 圖 單片機(jī)控制數(shù)碼管原理圖 鍵盤控制電路 圖 鍵盤控制電路 20 按一下 A1 則 LED1 亮，臭氧發(fā)生器開始工作， 45 分鐘后， LED1 熄滅， LED2點(diǎn)亮； 45 分鐘后， LED2 熄滅， LED3 點(diǎn)亮，臭氧消毒結(jié)束，進(jìn)入加熱干燥階段。30 分鐘后， LED3 熄滅， LED4 點(diǎn)亮，再經(jīng)過 30 分鐘后 LED4 熄滅，整個(gè)消毒、加熱干燥過程結(jié)束。需要不同種類的消毒、加熱干燥時(shí)，可以通過按 A1 進(jìn)行選擇，每按一次 A1，點(diǎn)亮的 LED 指示燈就下移一位 按鍵報(bào)鳴器都會(huì)發(fā)出“嘟”的聲音 。 如果在消毒或干燥過程中，對(duì)于已選定的工作方式不滿意，可以通過 A3 鍵（復(fù)位鍵）重新選擇工作方式。 A2 單獨(dú)控制，按一下 A2，點(diǎn)亮照明燈，再按一下 A2，關(guān)閉照明燈。 門吸開關(guān) S1，只有當(dāng)消毒柜門關(guān)閉時(shí)臭氧發(fā)生器才能工作，防止臭氧的泄漏。 報(bào) 警 電路 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 蜂鳴器的原理跟發(fā)光二極管一樣，只要在它的正極加高電平，在它的負(fù)極加低電平，就能使蜂鳴器工作，為了提高蜂鳴器的電流，就需要加驅(qū)動(dòng)電路，在這里加 PNP 型三極管做驅(qū)動(dòng)。 在進(jìn)行鍵操作時(shí)， 每按一次，蜂鳴器響叫一聲。蜂鳴器由 來控制，從 輸出不同頻率的方波促使蜂鳴器產(chǎn)生不同音調(diào)的聲音，以區(qū)分功能鍵按鍵和燈控鍵的按鍵操作，該功能的實(shí)現(xiàn)由軟件來實(shí)現(xiàn)。報(bào)鳴電路圖見圖 圖 報(bào)鳴電路 21 如果 A1 鍵按下，則啟動(dòng)蜂鳴器，延時(shí) 時(shí)間后再將蜂鳴器關(guān)閉，構(gòu)成提示音，如果在沒有關(guān)好門的情況下啟動(dòng)臭氧發(fā)生電路或者在消毒期間將門打開，蜂鳴器將會(huì)一直響，直到將門關(guān)好為止。 22 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本章 根據(jù)硬件電路，進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)硬件的設(shè)計(jì)，程序可分為主程序、 按鍵識(shí)別 子程序、 A1 鍵保存子程序、 A2 鍵保存子程序、鍵處理子程序、工作流程執(zhí)行子程序、定時(shí)中斷子程序、顯示子程序、 報(bào)警 子程序。 主程序 圖 主程序流程圖 在主程序中主要完成對(duì)于 各 中斷的初始化， 以及鍵值處理程序的調(diào)用。 此系統(tǒng)中用到了定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷 0 以及外部中斷 0 外部中斷 1. 定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷 0 用來對(duì)消毒和干燥程序執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行控制。外部中斷 0 接 A1 按鍵，用來選擇工作方式。外部中斷 1 接 A2 鍵，為照明開關(guān)的控制。設(shè)置外部中 斷 1 為高優(yōu)先級(jí)。 然后循環(huán)調(diào)用鍵值處理子程序，對(duì)于在外部中斷 0 中得到得鍵值，也就是工作方式進(jìn)行相應(yīng)的操作，即再轉(zhuǎn)到各工作方式的處理程序。如果沒有外部中斷產(chǎn)生，將循環(huán)調(diào)用鍵值處理子程序，直到產(chǎn)生中斷 即有鍵值為止 。 各子程序 鍵值處理子程序 在 系統(tǒng)中將會(huì)循環(huán)調(diào)用鍵值處理子程序，對(duì)于鍵的處理沒有用到獨(dú)立式或者矩陣式鍵盤，而是直接將兩個(gè)按鍵 A1,A2 接到了外部中斷 0 和外部中斷 中斷中得到鍵值。然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)子程序，圖 為鍵值處理程序的流程框圖。 開始調(diào)用鍵值處理程序各中斷的初始化設(shè)置 23 圖 鍵值處理子程序流程圖 在此程序中， 開始延時(shí)兩秒鐘的時(shí)間，等待外部中斷，如果沒有則沒有鍵值，這時(shí)就不能執(zhí)行相應(yīng)的工作方式程序。等待兩秒后將直接結(jié)束返回主程序。因?yàn)樵谥鞒绦蛑袑?huì)不斷的調(diào)用這個(gè)鍵值處理子程序，而返回跟調(diào)用的時(shí)間幾微妙相對(duì)于兩秒的時(shí)間來說可以忽略。所以可以認(rèn)為是在此一直等待中斷。有中斷后將會(huì)得到鍵值。在兩秒的時(shí)間內(nèi) 如果對(duì)于選擇的工作方式不滿意，可以重新選擇。兩秒以后關(guān)閉外部中斷 0，這時(shí)將根據(jù)鍵值執(zhí)行相應(yīng)的工作方式。 時(shí)間顯示子程序 對(duì)于時(shí)間顯示，采用的是動(dòng)態(tài)顯示方式。 具體方法如圖 開始產(chǎn)生鍵值了嗎鍵值等于 1 嗎 鍵值為多少消毒 45 分鐘子程序消毒 45 分鐘子程序干燥 30 分鐘子程序干燥 30 分鐘子程序結(jié)束NYYN423延時(shí)兩秒等待中斷改變鍵值關(guān)閉外部中斷 24 圖 時(shí)間顯示子程序流程圖 此程序?qū)⒃诟鞴ぷ鞣绞皆谘h(huán)調(diào)用，這樣就可以將定時(shí)的時(shí)間，實(shí)時(shí)的顯示。 消毒處理 子程序 消毒處理程序 屬于工作方式一和工作方式二中的一部分。中間涉及到了報(bào)警程序，時(shí)間顯示程序的調(diào)用。 首先程序?qū)Ⅻc(diǎn)亮 各階段所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管，然后判斷門是否關(guān)好，如果門沒有關(guān)好將啟動(dòng)報(bào)警電路，直到門關(guān)好為止。這時(shí)程序繼續(xù)往下，啟動(dòng)臭氧發(fā)生電路，啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，然后循環(huán)的調(diào)用時(shí)間顯示程序，檢測(cè)門是否被打開，并判斷消毒時(shí)間到了沒有。如果門被打開，啟動(dòng)報(bào)警，直到門關(guān) 好消毒程序繼續(xù)往下。如果定時(shí)時(shí)間到了，則關(guān)閉定時(shí)計(jì)數(shù)器，并將在定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷 0 中用到得各存儲(chǔ)單元清零。這個(gè)子程序?qū)⒃诟麈I值處理程序中被調(diào)用到。 開始取出秒鐘的十位 S 2 , 個(gè)位 S 1取出分鐘的十位 M 2 個(gè)位 M 1將 S 1 的所對(duì)應(yīng)的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2將 S 2 的所對(duì)應(yīng)的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2將 M 1 所對(duì)應(yīng)的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2將 M 2 的所對(duì)應(yīng)的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2結(jié)束 25 開 始點(diǎn) 亮 相 應(yīng) L E D門 是 否 關(guān) 好啟 動(dòng) 報(bào) 警啟 動(dòng) 臭 氧 發(fā) 生 電 路啟 動(dòng) 定 時(shí) 計(jì) 數(shù) 器消 毒 時(shí) 間 顯 示門 是 否 打 開消 毒 時(shí) 間 是否 已 到結(jié) 束YNNYYN 圖 消毒處理子程序 干燥 處理子程序 干燥處理程序 相對(duì)于消毒程序來說比較容易，因?yàn)樵诟稍镞^程中可以將門打開。 不用時(shí)刻檢測(cè)門是否被打開。 只需循環(huán)調(diào)用時(shí)間顯示以及判斷定時(shí)時(shí)間。 26 圖 消毒處理子程序 報(bào)警 子程序 圖 報(bào)警子程序流程 圖 開始點(diǎn)亮相應(yīng) LED啟動(dòng)干燥電路顯示干燥時(shí)間30 分鐘到了沒結(jié)束YN開始啟動(dòng)蜂鳴器關(guān)閉定時(shí)計(jì)數(shù)器門是否關(guān)好關(guān)閉蜂鳴器結(jié)束數(shù)碼管全部顯示零NY 27 報(bào)警程序在消毒處理程序在將被調(diào)用到，當(dāng)程序執(zhí)行到消毒時(shí)，會(huì)判斷門是否關(guān)好，在消毒過程中也會(huì)判斷門是否被打開。如果沒有關(guān)好則調(diào)用此程序。首先將啟動(dòng)蜂鳴器，然后關(guān)閉定時(shí)計(jì)數(shù)器。四個(gè)數(shù)碼管全部顯示 0。直到門關(guān)好，關(guān)閉蜂鳴器，程序結(jié)束。 外部中斷 0 子程