【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鐘芯片來(lái)增加成本，并使外圍電路更加簡(jiǎn)單 明了 。 復(fù)位電路的選擇 目前為止， 單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類(lèi)型： （ 1） 微分型復(fù)位電路； （ 2） 積分型復(fù)位電路； （ 3） 比較器型復(fù)位電路； （ 4） 看門(mén)狗型復(fù)位電路 。我列舉了 2 種 方案進(jìn)行比較： 方案一： 采用手動(dòng)復(fù)位，該方法線(xiàn)路簡(jiǎn)單。 在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)可能需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，以避免對(duì)硬件經(jīng)常加電或斷電而造成的傷害，我們可以采用手動(dòng)復(fù)位的方式 。如圖 2－ 2 所示。 圖 2－ 2 手動(dòng) 上電 復(fù)位電路 +C122uFR11KGND+ 5VV ccR S T/V P DV s sMC S 5 1R2200智能化萬(wàn)年歷時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 方案二： 阻容上電自動(dòng)復(fù)位電路，這種電路線(xiàn)路也簡(jiǎn)單，它利用電容上電壓不能突變而是按指數(shù)規(guī)律上升或下降的特性 ， 產(chǎn)生所需的復(fù)位脈沖。優(yōu)點(diǎn) ：使用最為普遍且成本低廉的復(fù)位電路。 圖 2－ 3 自動(dòng)復(fù)位電路 總結(jié)： 這兩種方案對(duì)我的設(shè)計(jì)影響其實(shí)差別不大，根據(jù)我的電路所需要的就是選取最簡(jiǎn)單的電路即可，顯然方案二元件和電路更加簡(jiǎn)單，所用原件更少，所花成本更少。 時(shí)間調(diào)整電路的設(shè)計(jì) 我采用了獨(dú)立式按鍵設(shè)計(jì) ， 如圖 2－ 4 所示， 獨(dú)立式按鍵直接與單片機(jī) I/O 口相連構(gòu)成鍵盤(pán) [4]，每個(gè)按鍵不會(huì)相互影響，因本系統(tǒng)用到的按鍵比較少，采用獨(dú)立式鍵盤(pán)不會(huì)浪費(fèi) I/O 口線(xiàn)，所以本系統(tǒng)采用獨(dú)立式鍵盤(pán)。 按鍵一端接地，一端接于 、 、 口 ， 并接 10K 的上拉電阻，按下開(kāi)關(guān)時(shí)就會(huì)向單片機(jī)輸入低電平，觸發(fā)程序跳轉(zhuǎn)。 按下 跳轉(zhuǎn)鍵可以 開(kāi)始調(diào)時(shí)，多按幾次就會(huì)在秒分時(shí)，日月年之間切換，按下 +鍵可以調(diào)高數(shù)值，按下 — 鍵可以調(diào)低數(shù)值，做到了功能齊全且元件消耗最好。 圖 2－ 4 時(shí)間調(diào)整電路 +C122uFR11KGND+ 5VV ccR ST /V P DV s sM C S 5 1智能化萬(wàn)年歷時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 時(shí)間顯示電路的設(shè)計(jì) 掃描方式的選擇 我選用 LED 數(shù)碼管作為顯示部分的主要元件， 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi) [5]。 方案一：靜態(tài)顯示 驅(qū)動(dòng) 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路 ， 具有輸出鎖存功能 。當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止。即 單片機(jī)將所有要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下一次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定， 數(shù)碼管的亮度較高， 占用的 CPU時(shí)間少 ，程序容易，管理簡(jiǎn)單，但占用的 I/O 線(xiàn)資源教多 。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要 顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)在發(fā)送新的字形碼。動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有顯示器的 8 個(gè)筆畫(huà)段 a~h 同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極 COM 各自獨(dú)立的受 I/O 線(xiàn)控制。 CPU 向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于 COM 段，而這一段是由 I/O 控制的，由單片機(jī)決定何時(shí)顯示哪一位了。 優(yōu)點(diǎn)：程序簡(jiǎn)單，亮度高。缺點(diǎn)：所占 I/O 口過(guò)多，不適合數(shù)目多的數(shù)碼管設(shè)計(jì)課題。 方案二：動(dòng)態(tài)顯示 驅(qū)動(dòng) 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(xiàn)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。 總結(jié)：我所要用到的數(shù)碼管共有 14 位，更加適合用動(dòng)態(tài)掃描。 LED 數(shù)碼管 的選擇 LED 數(shù)碼管 分為共陰和共陽(yáng)兩種， 以利用 AT89C51 灌電流比較大的特點(diǎn)作為數(shù)碼管的位選，而段碼則由上拉電阻驅(qū)動(dòng) ，用共陰數(shù)碼管會(huì)使電路更加簡(jiǎn)單， 共陰數(shù)碼管管腳圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 如圖2－ 5與圖 2－ 6所示： 智能化萬(wàn)年歷時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 2－ 5 共陰數(shù)碼管引腳 圖 2－ 6 共陰數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu) C 語(yǔ)言中數(shù)碼管十六進(jìn)制數(shù)字型代碼如 表 ２ － ２ 所示。 表 2－ 2 十六進(jìn)制數(shù)字型代碼 字型 共陽(yáng)極代碼 共陰極代碼 字型 共陽(yáng)極代碼 共陰極代碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH b 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H d A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 8EH 71H 7 F8H 07H 8 80H 7FH 怎樣測(cè)量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽(yáng) ： 找公共共陰和公共共陽(yáng)首先，我們找個(gè)電源（ 3到 5 伏）和 1 個(gè) 1K（幾百的也歐的也行）的電阻， VCC 串接個(gè)電阻后和 GND 接在任意 2 個(gè)腳上，組合有很多，但總有一個(gè) LED 會(huì)發(fā)光的找到一個(gè)就夠了，然后用 GND 不動(dòng)， VCC（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè) LED（一般是 8 個(gè)），那它就是共陰的了。相反用VCC 不動(dòng)， GND 逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè) LED（一般是 8 個(gè)），那它就是共陽(yáng)的。也可以直接用數(shù)字萬(wàn)用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極 [6]。 智能化萬(wàn)年歷時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 顯示電路的整體實(shí)現(xiàn) 如圖 2－ 7 所示，顯示電路共包含 14 位數(shù)碼管外加 4 個(gè) LED 發(fā)光二極管，數(shù)碼管的段選部分由P0 口控制，即數(shù)碼管的段選端并聯(lián)與 P0 口， 數(shù)碼管的段控端 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp 分別接到P0 口的 、 、 、 、 、 、 、 口線(xiàn)上 ，段選部分與 P0 口之間接上拉電阻來(lái)輸入高電平與增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，電阻的大小可影響數(shù)碼管的亮度，由于我沒(méi)有外加其他驅(qū)動(dòng)電路因此我選擇 1K 的排阻來(lái)增加驅(qū)動(dòng)能力； 數(shù)碼管的位選由 P1 口和 P2 口控制， 每個(gè)數(shù)碼管的位控線(xiàn)單獨(dú)占用單片機(jī) P1口 和 P3口 一根輸出口線(xiàn) ， 如果發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管還是不夠亮的話(huà)，可在位選端加 NPN三極管放大電流，此時(shí)要加限流電阻以免數(shù)碼管被燒。在時(shí)分秒之間我各設(shè)置了 2 個(gè) LED 做為時(shí)間分隔符 來(lái)隨秒位每秒 閃爍 一次，更加的美觀 [7]。 圖 2－ 7 數(shù)碼管顯示部分 智能化萬(wàn)年歷時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 三 章 系統(tǒng)程序設(shè) 計(jì)與軟件仿真 系統(tǒng) 程序 采用 C 語(yǔ)言按模塊化方式進(jìn)行設(shè)計(jì) ,然后通過(guò) Keil C51 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)將程序轉(zhuǎn)變成十六進(jìn)制程序語(yǔ)言， 得到 HEX 文件， 接著使用 Proteous 進(jìn)行仿真，其次，按照 Proteous 的仿真電路圖，在 Protel 99SE 中完成電路板的邏輯布局及布線(xiàn)。 主程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出時(shí)鐘子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。 程序詳情請(qǐng)看程序附件；主 程序流程圖如圖 3－ 1 和 3－ 2 所示： 圖 3－ 1 主程序流程圖 1 開(kāi)始 清顯示緩沖區(qū) 初始化定時(shí)計(jì)數(shù)器 賦時(shí)鐘初值 開(kāi)定時(shí)器000 調(diào)整時(shí)間 數(shù)碼管顯示當(dāng)前時(shí)鐘值 定 時(shí) 中斷 恢復(fù)初值 ,保護(hù) 中斷4000 次 秒單元清 秒到嗎 ? 秒單元清 0,60 分到嗎 ? 分單元清 0,24 小時(shí)到嗎 ? 時(shí)單元清 0 堆棧返回 秒加 1 秒加 1 分加 1 時(shí)加 1 Y Y Y Y N N N N 智能化萬(wàn)年歷時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 3－ 2 主程序流程圖 2 程序 能夠智能計(jì)算閏年、閏月，并 通過(guò)查表方式區(qū)分 大、小、平、潤(rùn)月是否分別為 3 229 來(lái)正確顯示每月天數(shù) [8]。 仿真實(shí)驗(yàn) 經(jīng)過(guò) 老師的指導(dǎo)以及查看了許多的資料書(shū)籍，終于完成了程序的編輯，并學(xué)會(huì)了 Keil C51 將 C程序 文件 轉(zhuǎn)變成十六進(jìn)制程序語(yǔ)言 HEX文件。 Keil 軟件是目前最流行開(kāi)發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠(chǎng)商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看 出。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起 [ 9]。 我的仿真軟件采用了 Proteus 來(lái)對(duì)我的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真， Proteus(海神 )的 ISIS 是一款Labcenter 出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機(jī)，元件庫(kù)齊全，使用方便，是不可多得的專(zhuān)業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 仿真圖如 圖 3－ 3 所示。 月清 0 并且加 1 現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù) 返回 時(shí)區(qū)單元清 0 日加 1，并用查表方式區(qū)分大、小、平、潤(rùn)月是否分別為 3 2 29？ 星期加 1，并判斷是否 =7？ 星期清 0 年加 1，并分別除以 4 及400，如余數(shù)為 0，則為閏年，如不為 0 則為平年，余數(shù)放在 B 寄存器 日清 0并加 1 月加 1 并判斷是否=13？