【文章內(nèi)容簡介】 止。靜態(tài)顯示時，較小的電流能得到較高的亮度。這是由于顯示器的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經(jīng) 確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。當(dāng)顯示器位數(shù)很少（僅一、二位）時，采用靜態(tài)顯示方式是合適的。當(dāng)位數(shù)較多時，用靜態(tài)顯示所需的 I/O 口太多，占用太多的硬件資源。故在位數(shù)較多時往往采用動態(tài)顯示方式。 （ 2） LED 顯示器動態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時，為了簡化電路，降低成本，可采用動態(tài)顯示方式。所謂動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描）。通常將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由一個（ 7段 LED） 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 口 線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)較高較穩(wěn)定的顯示。這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(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(qū)動電路，使用的電路硬件較多；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。在動態(tài)顯示方式下，每位顯示器的點亮?xí)r間是極為短暫的，約 1ms 左右，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各 位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。可以看出，動態(tài)顯示方案具有一定的實用性，也是目前單片機數(shù)碼顯示中較為常用的一種顯示方法。 的驅(qū)動和顯示 在單片機系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管顯示是反映系統(tǒng)輸出和操作輸入的有效器件。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便地和單片機系統(tǒng)連接；數(shù)碼管的體積小、重量輕，并且功耗低，是一種理想的顯示單片機數(shù)據(jù)輸出的器件。單片機對LED 數(shù)碼管的驅(qū)動方法可以分為串行和并行兩種，分別適用于不同的使用場合，二者硬件電路和程序的差別也很大。 本設(shè) 計采用動態(tài)顯示方案。并且加上了 74CH164來增強驅(qū)動能力 ,在單片機的硬件資源上也得到了充分的利用 .利用了兩個引腳 ,其中一個為數(shù)據(jù)輸入 .另一個為時鐘輸入腳 .同時與 16 74LS138 組合應(yīng)用 ,也就是上面說的利用軟件和硬件結(jié)合的掃描方式來實現(xiàn)動態(tài)掃描 .顯示部分電路圖如圖 31 所示： 圖 32顯示部分電路圖 鍵盤接口設(shè)計 行列式鍵盤又稱矩陣式鍵盤。用 I/O 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點上。因此，在按鍵數(shù)量較多時，可以節(jié)省 I/O 口線。本設(shè)計中要應(yīng)用4 位按鍵，故采用此方法。行 線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列電平?jīng)Q定。列線電平如果為低，則行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平亦為高。這是識別矩陣鍵盤是否被按下的關(guān)鍵。矩陣鍵盤中行、列線為多線共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。 按鍵設(shè)置在行、列交點上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)，行線通過上拉電阻接到 +5V 上。平時無按鍵動作時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有鍵按下時，各按鍵將彼此相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合起來作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 在計算機控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)和控制信號的輸入主要使用鍵盤 。鍵盤接口，尤其是鍵入信號的軟件處理方法是影響系統(tǒng)使用和操作性能的重要因素。鍵盤接口及其軟件的任務(wù)主要有以下幾個方面： （ 1）檢測并判斷是否有鍵按下。 17 （ 2）按鍵開關(guān)的延時消抖功能。 （ 3）計算并確定按鍵的鍵值。 （ 4）根據(jù)計算出的鍵值進行一系列的動作處理和執(zhí)行。 鍵盤上的每個鍵都有一個鍵值。賦鍵值的最直接辦法是將行、列線按二進制順序排列，當(dāng)某一鍵按下時，鍵盤掃描程序執(zhí)行到給該列置 0 電平，讀出各行狀態(tài)為非全 1狀態(tài)，這時的行列數(shù)據(jù)組合成鍵值。 在 本設(shè)計 中采用了1*4 的鍵盤處理矩陣是因為單片機有足 夠的 I/O 端口在本設(shè)計中還未用到 .同時也是為了編程的方便而這樣設(shè)定鍵盤的。 鍵盤電路 的設(shè)計 如下圖 ： 圖 33 鍵盤電路設(shè)計 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的連接 在設(shè)計中采用了高精度的 D/A 芯片 MAX531。 MAX531 是美信公司推出 的12位單通道 D/A轉(zhuǎn)換器件 ,內(nèi)部有內(nèi)置 的，把內(nèi)置基準(zhǔn)電壓源的輸出作為 D/A 轉(zhuǎn)換器的參考電壓，由于所用參考電壓非常精密，所以其 D/A 轉(zhuǎn)換的輸出電壓的線性度很好，誤差極小，這正是MAX531 最可取之處。 并且根據(jù) Bipoff 引腳的接法而產(chǎn)生不同 的極性選擇 ,比如 ,單、雙極性的選擇，本設(shè)計采用這塊芯片的原因就是他能夠產(chǎn)生雙極性的電壓，而不需要再接外接器件來時間雙極性的調(diào)節(jié)，這樣就大大減少了電路的復(fù)雜性。在設(shè)計中由于 MAX531 是單通道的，因此需要兩片芯片來完成單片機對 MAX038 的頻率端和占空比端來進行調(diào)節(jié)。接線圖如下 圖 ： 18 . .E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U38 9S 5 2Y11 2MC71 0P FC61 0P F+ C54 7u / 16 VS 10R 1 45 .1 kV C CV C CV C C1 2 3 4 5 6 7 8 9RR78 *4 . 7kB IP O F F R F BD IN VDDC L R VOUTS C L K V S SCS R E F O U TDOUT R E F I NDGND AGNDU9M A X 5 31C93 3u F+55B IP O F F R F BD IN VDDC L R VOUTS C L K V S SCS R E F O U TDOUT R E F I NDGND AGNDU 1 0M A X 5 31C 1 03 3u F+55DAC L K 圖 34 D/A 芯片的連接 電容頻段 的 選擇 設(shè)計 MAX038 通過 COSC 端對地的電容充放電時間，來決定基頻的產(chǎn)生。實踐得出，通過繼電器對 電容的選擇可以把電容誤差減少到最小。 利用上拉式接法，通過一個 NPN 的 三 極 管 來 驅(qū) 動 繼 電 器 。 接 線 原 理 如 下 圖 ： 圖 35 電容頻段選擇電路 函數(shù)信號發(fā)生芯片 MAX038 是美國美信公司生產(chǎn)的低失真單片信號發(fā)生集成電路，內(nèi)含主震蕩器、波形變換電路、波形選擇開關(guān)、 能隙基準(zhǔn)電壓源、相位檢測器、同步脈沖輸出等。 （ 1） MAX038 主要電氣性能： 工作頻率范圍 :~20MHz 頻率掃描范圍 :375:1 19 輸出電阻 : 非線性失真 :小于 % 溫度系數(shù) :200ppm/e 輸出波形 :正弦波 ,三角波 ,鋸齒波 ,方波 ,脈沖波 ,占空比可調(diào) 輸出幅度 :Vpp=2V （ 2） MAX038 內(nèi)部工作原理 MAX038 內(nèi)部框圖如圖 36 所示該芯片工作電源采用 V5? ,功耗為 400mW 內(nèi)部提供 圖 36 MAX038 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ,通過外接 MAX531來選擇產(chǎn)生的電流 向振蕩發(fā)生器的 IIN端和FADJ 端提供頻率粗調(diào)電流和頻率細(xì)調(diào)電壓 。通過 MAX531 向 DADJ 端提供脈沖占空比調(diào)節(jié)電壓這三種參數(shù)經(jīng)振蕩電流發(fā)生器處理后 ,向振蕩器提 供充電電流 ,該電流對外接電容 CF充電 ,形成振蕩 ,產(chǎn)生三角波信號 A,B,C信號 A送正弦波形成電路 ,產(chǎn)生正弦波 。信號 B,C 送入比較器 1,產(chǎn)生方波此兩路波形連同 A 路輸出的三角波同時送入混合器 ,由 A0,A1 控制端選擇其中的一種波形輸出 ,其邏輯關(guān)系如 下 表所示 。 20 A0、 A1 與輸出波形的邏輯表 A0 A1 輸出波形 X 1 正弦波 0 0 方波、脈沖 波 1 0 三角波、鋸齒波 另外 ,信號 A 送入比較器 2,產(chǎn)生同步信號 SYNC,供外圍電路使用，在本設(shè)計中沒有用到信號同步 SYNC，因此將它懸空。信號 B,C 送入相位檢波器 ,產(chǎn)生PDO 信號和 PDI 信號 ,供鎖相環(huán)電路 (PLL)使用值得一提的是 ,輸入數(shù)據(jù)的改變 將改變 MAX531 輸出端的電壓值從而改變 MAX038DADJ 端輸入電壓的大小 ,使三角波的對稱性發(fā)生變化 ,從而形成鋸齒波并調(diào)節(jié)脈沖波的占空比 。 由此可見 ,要使正弦波的失真度最小 ,必須將完全對稱的三角波輸入正弦波形成電路 。 （ 3）輸出頻率的數(shù)控調(diào)整原理 MAX038 的輸出頻率主要受振蕩電容 CF,IIN 端電流和 FADJ 端電壓的控制 ,其中前二者與輸出頻率的關(guān)系是選擇一個 CF 值 ,對應(yīng) IIN 端電流的變化 ,將產(chǎn)生一定范圍的輸出頻率。另外 ,改變 FADJ 端的電壓 ,可以在 IIN 控制的基礎(chǔ)上 ,對輸出頻率實現(xiàn)微調(diào)控制為實現(xiàn)輸出頻率的數(shù)控調(diào)整 ,在 IIN 端和 FADJ端分別連接一個 數(shù)字選擇芯片 和電壓輸出的 DAC,其工作原理通過 MAX531產(chǎn)生電流 向 IIN 端的電流對輸出頻率實現(xiàn)粗調(diào)。第二步 ,通過 DACA 在 FADJ 端產(chǎn)生一個從 (00H)到 +(FFFH)的電壓范圍 ,該范圍同樣包含 32級步進間隔 ,將 IIN 端的步進間隔再次細(xì)分為 32 級步進