【文章內容簡介】 時鐘方式。 在AT89C51 芯片內部有一個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電容， 從而構成 15 一個穩(wěn)定的自激振蕩器， 在單片機內部產生時鐘脈沖信號。 這就是時鐘電路 ，電路圖見圖 ： 圖 時鐘電路 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)的時鐘頻率也高 ,單片機運行的速 度也就快 但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高。這里我們采用晶振頻率為 12MHz。故機器周期為 1 微 秒 。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內。此方式常用于多片單片機同時工作，以便于各單片機的同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間 大于20ns，且為頻率低于 12MHz 的方波。 3． 復位電路 單片機復位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處于在一個確定的初始狀態(tài)，并且從這個狀態(tài)開始工作。 復位操作有兩種基本形式：一種是上電自動復位，另一種是按鍵手動復位。上電復位要求接通電源后， 單片機自動實現復位操作。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間（ 2 個機器周期），單片機就可以進行復位操作。 上電與按鍵均有效的復位電路不僅在上電時可以自動復位，而且在單片機運行期間，利用按鍵也可以完成復位操作。 我們采用按鍵復位電路 ,電路圖見圖 ： 16 圖 復位電路 狀態(tài)顯示電路 1. 指示電路 柜內工作狀態(tài)通過 4 只 LED 指示燈指示，它們分別由單片機的 ~ 口控制。在選擇程序時，指示燈根據按鍵次數來 顯示相應的位（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，設置了照明燈，由 口控制。 3．消毒和干燥電路 因為在此設計中主要體現單片機消毒柜中的控制作用，故這兩個電路不在此做詳細介紹，用兩個發(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了干燥電路。 圖 狀態(tài)顯示電路 17 時間 顯示電路 1. 數碼管 簡介 數碼管由 7 個發(fā)光二極管組成 ,行成一個日字形 ,它門可以共陰極 ,也可以共陽極 .通過解碼電路得到的數碼接通相應的發(fā)光二極而形成相應的字 ,這就是它的工作原理 . 基本的半導體數碼管是由 7 個條狀的發(fā)光二極管排列而成的，可實現數字0～ 9及少量字符的顯示。另外為了顯示小數點，增加了 1 個點狀的發(fā)光二極管，因此數碼管就由 8 個 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 數碼管 LED 數碼顯示器的內部結構共有兩種 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，使用時公共陽極接+5V，這時陰極接低電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而接高電平的則不亮。共陰極接法是把 LED 的陰極連在一起，使用時公共陰極接地，這時陽極接高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而接低電平的則不點亮。 LED 顯示器見圖 ： 圖 數碼管共陰共陽接法以及外部引腳圖 18 2. 數碼管顯示 在單片機應用系統(tǒng)中， LED 數碼顯示器的顯示方法有兩種：靜態(tài)顯示法和動態(tài)掃描顯示法。 （ 1） 靜態(tài)顯示 靜態(tài)驅動也 稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅動 5個數碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來驅動， 一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個 ，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。 （ 2） 動態(tài)顯示 動態(tài)顯示是把所有顯示器的 8 個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。為了防止各個顯示器同時顯示相同的數字，各個 顯示器的公共端 COM 還要受到另一組信號的控制，即把它們接到位輸出口上。這樣，對于一組 LED 數碼顯示器需要由兩組信號來控制：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，用來控制第幾位顯示器工作，稱為位碼。在這兩組信號的控制下，可以一位一位地輪流點亮各個顯示器顯示各自的數碼，以實現動態(tài)掃描顯示。在輪流點亮一遍的過程中，每位顯示器點亮的時間則是極為短暫的。由于 LED 具有余輝特性以及人眼視覺的惰性，盡管各位顯示器實際是分時斷續(xù)地顯示，但只要適當選擇掃描頻率，給人眼的視覺印象就會是在穩(wěn)定連續(xù)地顯示，并不察覺有閃爍的現象。動態(tài)掃描顯示由于各個數碼管的字段線是并聯使用的，因而大大簡化了硬件線路。 這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數據穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 在此選擇動態(tài)顯示方式 。原理圖如圖 所示 19 圖 單片機控制數碼管原理圖 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點亮； 45 分鐘后， LED2 熄滅， LED3 點亮，臭氧消毒結束，進入加熱干燥階段。30 分鐘后， LED3 熄滅， LED4 點亮，再經過 30 分鐘后 LED4 熄滅，整個消毒、加熱干燥過程結束。需要不同種類的消毒、加熱干燥時，可以通過按 A1 進行選擇，每按一次 A1，點亮的 LED 指示燈就下移一位 按鍵報鳴器都會發(fā)出“嘟”的聲音 。 如果在消毒或干燥過程中，對于已選定的工作方式不滿意，可以通過 A3 鍵（復位鍵）重新選擇工作方式。 A2 單獨控制，按一下 A2，點亮照明燈，再按一下 A2，關閉照明燈。 門吸開關 S1，只有當消毒柜門關閉時臭氧發(fā)生器才能工作，防止臭氧的泄漏。 報 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成。當接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(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，就需要加驅動電路，在這里加 PNP 型三極管做驅動。 在進行鍵操作時， 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生不同音調的聲音，以區(qū)分功能鍵按鍵和燈控鍵的按鍵操作，該功能的實現由軟件來實現。報鳴電路圖見圖 圖 報鳴電路 21 如果 A1 鍵按下，則啟動蜂鳴器，延時 時間后再將蜂鳴器關閉，構成提示音，如果在沒有關好門的情況下啟動臭氧發(fā)生電路或者在消毒期間將門打開，蜂鳴器將會一直響，直到將門關好為止。 22 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 本章 根據硬件電路，進行系統(tǒng)的軟件設計，根據硬件的設計，程序可分為主程序、 按鍵識別 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、定時中斷子程序、顯示子程序、 報警 子程序。 主程序 圖 主程序流程圖 在主程序中主要完成對于 各 中斷的初始化， 以及鍵值處理程序的調用。 此系統(tǒng)中用到了定時計數器中斷 0 以及外部中斷 0 外部中斷 1. 定時計數器中斷 0 用來對消毒和干燥程序執(zhí)行時間進行控制。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，為照明開關的控制。設置外部中 斷 1 為高優(yōu)先級。 然后循環(huán)調用鍵值處理子程序，對于在外部中斷 0 中得到得鍵值，也就是工作方式進行相應的操作，即再轉到各工作方式的處理程序。如果沒有外部中斷產生，將循環(huán)調用鍵值處理子程序，直到產生中斷 即有鍵值為止 。 各子程序 鍵值處理子程序 在 系統(tǒng)中將會循環(huán)調用鍵值處理子程序，對于鍵的處理沒有用到獨立式或者矩陣式鍵盤，而是直接將兩個按鍵 A1,A2 接到了外部中斷 0 和外部中斷 中斷中得到鍵值。然后轉去執(zhí)行相應子程序，圖 為鍵值處理程序的流程框圖。 開始調用鍵值處理程序各中斷的初始化設置 23 圖 鍵值處理子程序流程圖 在此程序中， 開始延時兩秒鐘的時間，等待外部中斷，如果沒有則沒有鍵值，這時就不能執(zhí)行相應的工作方式程序。等待兩秒后將直接結束返回主程序。因為在主程序中將會不斷的調用這個鍵值處理子程序，而返回跟調用的時間幾微妙相對于兩秒的時間來說可以忽略。所以可以認為是在此一直等待中斷。有中斷后將會得到鍵值。在兩秒的時間內 如果對于選擇的工作方式不滿意，可以重新選擇。兩秒以后關閉外部中斷 0，這時將根據鍵值執(zhí)行相應的工作方式。 時間顯示子程序 對于時間顯示，采用的是動態(tài)顯示方式。 具體方法如圖 開始產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 分鐘子程序結束NYYN423延時兩秒等待中斷改變鍵值關閉外部中斷 24 圖 時間顯示子程序流程圖 此程序將在各工作方式在循環(huán)調用，這樣就可以將定時的時間，實時的顯示。 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。中間涉及到了報警程序，時間顯示程序的調用。 首先程序將點亮 各階段所對應的發(fā)光二極管，然后判斷門是否關好，如果門沒有關好將啟動報警電路，直到門關好為止。這時程序繼續(xù)往下，啟動臭氧發(fā)生電路，啟動定時計數器，然后循環(huán)的調用時間顯示程序，檢測門是否被打開，并判斷消毒時間到了沒有。如果門被打開，啟動報警，直到門關 好消毒程序繼續(xù)往下。如果定時時間到了，則關閉定時計數器，并將在定時計數器中斷 0 中用到得各存儲單元清零。這個子程序將在各鍵值處理程序中被調用到。 開始取出秒鐘的十位 S 2 , 個位 S 1取出分鐘的十位 M 2 個位 M 1將 S 1 的所對應的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2將 S 2 的所對應的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2將 M 1 所對應的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2將 M 2 的所對應的段碼送 P 0 , 位碼送 P 2結束 25 開 始點 亮 相 應 L E D門 是 否 關 好啟 動 報 警啟 動 臭 氧 發(fā) 生 電 路啟 動 定 時 計 數 器消 毒 時 間 顯 示門 是 否 打 開消 毒 時 間 是否 已 到結 束YNNYYN 圖 消毒處理子程序 干燥 處理子程序 干燥處理程序 相對于消毒程序來說比較容易，因為在干燥過程中可以將門打開。 不用時刻檢測門是否被打開。 只需循環(huán)調用時間顯示以及判斷定時時間。 26 圖 消毒處理子程序 報警 子程序 圖 報警子程序流程 圖 開始點亮相應 LED啟動干燥電路顯示干燥時間30 分鐘到了沒結束YN開始啟動蜂鳴器關閉定時計數器門是否關好關閉蜂鳴器結束數碼管全部顯示零NY 27 報警程序在消毒處理程序在將被調用到，當程序執(zhí)行到消毒時，會判斷門是否關好，在消毒過程中也會判斷門是否被打開。如果沒有關好則調用此程序。首先將啟動蜂鳴器，然后關閉定時計數器。四個數碼管全部顯示 0。直到門關好，關閉蜂鳴器，程序結束。 外部中斷 0 子程