【文章內(nèi)容簡介】 很快發(fā)現(xiàn)問題所在，修改簡便。本次設(shè)計選用 C 語言作為編程語言。 顯示 方式 方案論證 利用 LED 數(shù)碼管 顯示結(jié)果 數(shù)碼管 [3]是 一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示） ,七段數(shù)碼管是指每只數(shù)碼管由 7 條 LED 組成，使用時，接通相對應(yīng)的數(shù)段，則可得到 0～ 9 一系列數(shù)字；按能顯示多少個 “8”可 6 分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰 極數(shù)碼管。 LED 數(shù)碼管的主要特點如下： (1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與 CMOS、 ITL 電路兼容。 (2)發(fā)光響應(yīng)時間極短 (0． 1181。s)，高頻特性好，單色性好，亮度高。 (3)體積小，重量輕，抗沖擊性能好。 (4)壽命長，使用壽命在 10 萬小時以上，甚至可達(dá) 100 萬小時，成本低。 利用 LCD 液晶顯示 結(jié)果 液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的晶狀物質(zhì)， 它兼有液體的流動性和晶體的光學(xué)特性。液晶顯示器（ LCD）自 20 世紀(jì) 60 年代末問世以來，其優(yōu)異的顯示性能決定了它在顯示領(lǐng)域 具有光明的發(fā)展前景。在人類生活各顯示領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)已成為應(yīng)用非常廣泛的一種平板型顯示器件。 其功能特點： （ 1） 液晶顯示器屬于被動發(fā)光型顯示器件，它本身不發(fā)光，只能反射或透 射外界光線，因此環(huán)境亮度愈高，顯示愈清晰。其亮暗對比度可達(dá) 100： 1。 （ 2） 驅(qū)動電壓低（一般為 3V—6V） ,驅(qū)動電流小，微功耗，能夠用 CMOS、 TTL 電路直接驅(qū)動。 （ 3） 必須采用交流驅(qū)動方式，驅(qū)動電壓波形為不含直流分量的方波或其他 較復(fù)雜波形，頻率約 30Hz—300Hz。 （ 4） 體積小、重量輕，像素尺寸小，分辨率高。顏 色分單色（黑白）、彩 色兩種。 通過以上兩種顯示器件的比較， LCD 液晶顯示要優(yōu)于 LED 數(shù)碼管， LCD驅(qū)動電壓低、驅(qū)動電流小，微功耗，顯示效果直觀，而且被動顯示（無眩光，不刺激人眼，不會引起眼睛疲勞），顯示信息量大（因為像素可以做得很小）。故對比之下本次設(shè)計選用 LCD 液晶顯示作為顯示器件。 系統(tǒng)仿真 方式 方案論證 利用 Proteus 軟件 仿真實現(xiàn) Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬 器件和集成電路。 Proteus 是電子技術(shù)工程師，電子設(shè)計專業(yè)帶來很大幫助的軟件。單片機(jī)、數(shù) /模電路等仿真，還具有示波器器等虛擬軟件。是一款仿真和分析功能強(qiáng)大的軟件。 Proteus 實現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合，支持 AVR/PIC/8051/52 主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真，有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 其功能特點如下： 7 （ 1） 原理圖 布局 ； （ 2） PCB 自動或人工布線 ； （ 3） SPICE 電路仿真 。 Proteus 革命性的特點： （ 1） C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀 器，如 示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 （ 2） 目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 （ 3）支持大量的存儲器和外圍芯片。 上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配 置的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。 手工焊接電路板 焊接是一門科學(xué)，他的原理是通過加熱的烙鐵將固態(tài)焊錫絲加熱熔化，再借助于助焊劑的作用，使其流入被焊金屬 之間，待冷卻后形成牢固可靠的焊接點。 當(dāng)焊料為錫鉛合金焊接面為銅時，焊料先對焊接表面產(chǎn)生潤濕，伴隨著潤濕現(xiàn)象的發(fā)生，焊料逐漸向金屬銅擴(kuò)散，在焊料與金屬銅的接觸面形成附著層，使兩則牢固的結(jié)合起來。所以焊錫是通過潤濕、擴(kuò)散和冶金結(jié)合這三個物理 ,化學(xué)過程來完成的 經(jīng)過對 Proteus 軟件仿真和手工焊接的對比，雖然 Proteus 軟件仿真在應(yīng)用范圍上比較廣泛，實現(xiàn)的功能也很強(qiáng)大，但我認(rèn)為手工焊接 才能 正真鍛煉自己的動手動腦能力，也 使 自己在 以前的金工實習(xí)中學(xué)到的焊接技術(shù)得到更進(jìn)一步的提升，故本次設(shè)計選用手工焊接 電路板作為最終實現(xiàn)方案 ，材料 如圖 。 圖 系統(tǒng)所需的主要 材料 3 系統(tǒng)主要器件的工作原理 8 3 系統(tǒng)主要器件 的工作原理 單片機(jī) STC89C51 的工作原理 單片機(jī) 主要性能參數(shù) 及引腳功能 STC89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存 儲器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī) [1]。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 STC89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。其引腳如下圖 所示。 圖 STC89C51 引腳 圖 A. STC89C51 單片機(jī)的主要性能參數(shù) [12]有： （ 1） 與 MCS51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 ； （ 2） 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ； （ 3） 1000 次擦寫循環(huán) ； （ 4） 全靜態(tài)操作 :0Hz—24MHz； （ 5） 三級加密程序存儲器 ； （ 6） 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM； 9 （ 7） 32 個可編程 I/O 口線 ； （ 8） 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 ； （ 9） 5 個中斷源 ； （ 10）可編程串行通道 ； （ 11）低功耗閑置和掉電模式 ； （ 12）數(shù)據(jù)保留 10 年。 B. STC89C51 單片機(jī)引腳功能： VCC : 電源 GND: 地 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口 [6]。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時 可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 P1 口的第二功能 如表 所示 。 表 P1 口第二功能 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） 10 原因，將輸出電 流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號 。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外 部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 STC89C51 特殊功能（第二功能）使用 ，如表 所示 。在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些 信號。 表 P3 口第二功能 RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用 作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每 次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”， ALE 操作將無效。這一位置 “1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0(外部中斷 0) INT1 (外部中斷 1) T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 1 外部輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選 通 ) 11 STC89C51 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該