【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)方案的比較與論證，選擇了適合本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘。模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、鍵盤(pán)及顯示模塊。其中單片機(jī)AT89C52和AT89C2051. 通過(guò)對(duì)雙單片機(jī)最小系統(tǒng)的原理分析，結(jié)合論文的設(shè)計(jì)要求，完成了系統(tǒng)流程圖及系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 顯示器的出現(xiàn)，極大的方便了漢字的顯示和圖形顯示，為其在網(wǎng)民經(jīng)濟(jì)的領(lǐng)域的應(yīng)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 18 用拓寬了道路。以共陽(yáng)極的七段顯示器為例，若想要顯示數(shù)字 1 時(shí)，就要使 b劃與 c劃點(diǎn)亮，在電路上我們會(huì)把共同點(diǎn)接到正電源端（ +5V），標(biāo)示 b 與 c的地方經(jīng)過(guò)限流電阻到地，就可以顯示數(shù)字 1。如果是單個(gè)的數(shù)碼管，七段顯示器是直接點(diǎn)亮的，亦即用 8 位去推動(dòng)一個(gè)七段顯示器。如果有多位數(shù)字要顯示時(shí)，可以用掃描的方式顯示，以節(jié)省控制腳位 [6]。 七段顯示塊與單片機(jī)接口非常容易。只要將一個(gè) 8 位并行輸出門(mén)與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。 8 位并行輸出門(mén)輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，其段碼如表 所示。通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)稱(chēng)為段選碼。共陽(yáng)極與共陰極的段選碼義為補(bǔ)數(shù)。 顯示字符 共陰極段顯碼 共陽(yáng)極段顯碼 顯示字符 共陰極段顯碼 共陽(yáng)極段顯碼 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H H 76H 89H 7 07H F8H T 31H CEH 8 7FH 80H Y 6EH 91H 9 6FH 90H 8 FFH 00H A 77H 88H 滅 00H FFH B 7CH 83H 表 七 段 LED碼的顯示碼 LED 是如何顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)的 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管有很多種方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。首先介紹靜態(tài)顯示方法。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(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，占用的 CUP 時(shí)間少。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形代碼。這樣單片機(jī)只要把顯示的字形代碼發(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)再發(fā)送新的字形碼。 另一種方法是動(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)掃描的方法是用其接口電路把所有顯示器的 8個(gè)筆劃段 ah同名端連在一起，而沒(méi)一個(gè)顯示器的公共極 COM 各自獨(dú)立地受 I/O 線控制。 CPU 向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器接口接收到相南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 同的字形碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于 COM 端，而這一端是有 I/O 控制的，由單片機(jī)決定何時(shí)顯示哪一位了。 動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)， 給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)[7]。 靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示的比較 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(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，使用的電路硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示需要 CPU 時(shí)刻對(duì)顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)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。 由于本設(shè)計(jì)除顯示年月日、時(shí)分秒最重要的還需要顯示車(chē)前、車(chē)頂、和車(chē)內(nèi)的溫度及濕度，而 SHT11 測(cè)量溫濕度大約需要 80ms，如果顯示電路采用動(dòng)態(tài)顯示方式，會(huì)出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象。采用靜態(tài)顯示則不會(huì) 出現(xiàn)這些問(wèn)題。 74HC595 的概述 74HC595 是硅結(jié)構(gòu)的 CMOS 器件， 兼容低電壓 TTL 電路，遵守 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)。 74HC595 是具有 8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。 移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘。 數(shù)據(jù)在 SHcp 的上升沿輸入，在 STcp 的上升沿進(jìn)入到存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。 移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（ Ds），和一個(gè)串行輸出（ Q7’ ） ,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時(shí) （為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。 8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài) ,三態(tài) [13]。 74HC595的主要 特點(diǎn) （ 1） 8位串行輸入 （ 2） 8位串行或并行輸出 （ 3） 存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器 ， 三種狀態(tài) （ 4） 輸出寄存器可以直接清除 （ 5） 100MHz 的移位頻率 74HC595的管腳說(shuō)明 Q1~Q7: 是并行數(shù)據(jù)輸出口，即儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出口 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 20 Q739。 :串行輸出口，其應(yīng)該接 SPI 總線的 MISO 接口 STcp :存儲(chǔ)寄存器的時(shí)鐘脈沖輸入口 SHcp :移位寄存器 的時(shí)鐘脈沖輸入口 OE :輸出使能端 MR :芯片復(fù)位端 Ds :串行數(shù)據(jù)輸入端 74HC595 在設(shè)計(jì)中與單片機(jī)的使用方法 74LS595 的數(shù)據(jù)端： QAQH: 八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的 8 個(gè)段。 QH39。: 級(jí)聯(lián)輸出端。我將它接下一個(gè) 595 的 SI 端。 SI: 串行數(shù)據(jù)輸入端。 的控制端說(shuō)明： /SCLR(10 腳 ): 低點(diǎn)平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常我將它接 Vcc SCK(11 腳 )：上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。 QAQBQC...QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。 RCK(12 腳 )：上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。通常我將 RCK 置為低電平，當(dāng)移位結(jié)束后，在 RCK 端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖（ 5V 時(shí)，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級(jí)），更新顯示數(shù)據(jù)。 /G(13 腳 ): 高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。如果 單片機(jī) 的引腳不緊張，用一個(gè)引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過(guò)數(shù)據(jù)端移位控制要省時(shí)省力。 顯示電路與單片機(jī)的連接 LED 顯示電路的連接圖如圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 21 圖 顯示電路圖 鍵盤(pán)控制電路的設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)需要校對(duì)和修改時(shí)間，所以只需要四個(gè)鍵盤(pán)，這里采用獨(dú)立式按鍵，分別負(fù)責(zé)移動(dòng)光標(biāo)到時(shí)分秒、加一、減一、進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)。獨(dú)立式鍵盤(pán)就是各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，各個(gè)按鍵工作狀態(tài)互不影響。獨(dú)立式按鍵的優(yōu)點(diǎn)是電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖 為該設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)電路 [4]。 電源電路的設(shè)計(jì) 由于 AT89C52的 時(shí)鐘頻 率 為 ，工作 電壓 范圍是 ，最大工作電壓為 ，所以在 設(shè)計(jì) 中考 慮 到交直 流兩 用的要求和三端 穩(wěn)壓電 路 選用的方便 ， 選擇 工作 電壓 5V。電源電路設(shè)計(jì)，如圖 7805 三端 穩(wěn)壓 集成芯片，其 標(biāo)稱(chēng) 最大 輸 出 電 流均 為 ，但在 實(shí)際應(yīng) 用中， 該 最大 輸 出 電 流值往往取 決 于 兩個(gè) 方面： (1)足 夠 的散 熱 面 積 ； (2)不同的生 產(chǎn) 廠家。按照很多 開(kāi)發(fā) 者的 經(jīng)驗(yàn) ， ST 公司的 7805 三端 穩(wěn)壓塊 能接 近標(biāo)稱(chēng) 值。在 設(shè)計(jì) 中，必 須 保 證 7805 的 輸 入 電壓 Vi 和 輸 出 電壓 Vo的 壓 差 3V～ 8V，否 則會(huì)失去 穩(wěn)壓 能力。同 時(shí) 考 慮 到 功耗問(wèn)題，此壓 差又不宜太大，太 大則 增加 7805 本身的功 率消耗，增加芯片的 溫 升，不利于 安全。因此， 選為 9V。 當(dāng) 交流 電 源失 電 或失效 時(shí) ， 電壓為 6V 的直流 電 源 (電 池 組 或蓄 電 池 )通 過(guò) 二極管的 導(dǎo) 通 電壓 降 約為，因此 滿 足系 統(tǒng) 的 電 源要求 [5]。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 22 電源變壓器：將 220V,50HZ 的交流電壓轉(zhuǎn)換成 5V 整流電路； 濾波電路：利用電容的阻抗特性，將整流后的單向脈動(dòng)電流中的交流分量濾去，是單向脈動(dòng)電流變換成平滑的直流電； 穩(wěn)壓電路：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致負(fù)載上得到的直 流電不穩(wěn)定，影響電子設(shè)備的性能，用穩(wěn)壓管，即采用一些負(fù)反饋方式的穩(wěn)壓電路，使之自動(dòng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定因素，從而得到穩(wěn)定電壓。 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)原理圖見(jiàn)附錄 A 圖 按鍵電路 圖 電源電路 1234C11 0 0 u FC31 0 0 u F~9~ 2 2 0C21 0 4C41 0 4V in1GND2+ 5 V3U5L M 7 8 0 5 C T5V南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 23 第四章 Protel99SE 軟件簡(jiǎn)介 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是針對(duì)溫濕度及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì)，所以需要進(jìn)行電路圖的繪制，繪制所需要的軟件選用 Protel99SE，下面對(duì) Protel99SE 軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹 [14]。 Protel99SE 軟件的介紹 Protel99SE 是 Protel 公司近 10 年來(lái)致力于 Windows 平臺(tái)開(kāi)發(fā)的最新結(jié)晶，能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù) 據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。因而今天的 Protel 最新產(chǎn)品已不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具，覆蓋了以 PCB 為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。 最新版本的 Protel 軟件可以毫無(wú)障礙地讀 Orcad、Pads、 Accel(PCAD 等知名 EDA 公司設(shè)計(jì)文件，以便用戶順利過(guò)渡到 ) 新的 EDA 平臺(tái)。 Protel99 SE 共分 5 個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、 PCB 設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析）、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、 PLD 設(shè)計(jì)。 以下介紹一些 Protel99SE 的部分最新功能： 可生成 30 多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； 強(qiáng)大的全局編輯功能； 在原理圖中選擇一級(jí)器件， PCB 中同樣的器件也將被選中； 同時(shí)運(yùn)行原理圖和 PCB，在打開(kāi)的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) ； 既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到 PCB），也可以進(jìn)行反向注釋?zhuān)ㄓ?PCB 到原理圖），以保持電氣原理圖和 PCB 在設(shè)計(jì)上的一致性； 滿足國(guó)際化設(shè)計(jì)要求（包括國(guó)標(biāo)標(biāo)題欄輸出， GB4728 國(guó)標(biāo)庫(kù)）； 方便易用的數(shù)模混合仿真（兼容 SPICE 3f5）； 支持用 CUPL 語(yǔ)言和原理圖設(shè) 計(jì) PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的 JED下載文件； * PCB 可設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)加工層； 強(qiáng)大的 “ 規(guī)則驅(qū)動(dòng) ” 設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； 智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪； 1 提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 24 1 放置漢字功能； 1 可以輸入和輸出 DXF、 DWG 格式文件，實(shí)現(xiàn)和 AutoCAD 等軟件的數(shù)據(jù)交換； 1 智能封裝導(dǎo)航（對(duì)于建立復(fù)雜的 PGA、 BGA 封裝很有用）； 1 方便的打印預(yù)覽功能，不用修改 PCB 文件就可以直接控制打印結(jié)果； 1 獨(dú)特的 3D 顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果； 1 強(qiáng)大的 CAM 處理使您輕松實(shí)現(xiàn)輸出光繪文件、材料清單、鉆孔文件、貼片機(jī)文件、測(cè)試點(diǎn)報(bào)告等； 1 經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的傳輸線特性和仿真精確計(jì)算的算法，信號(hào)完整性分析直接從 PCB 啟動(dòng)； 1 反射和串?dāng)_仿真的波形顯示結(jié)果與便利的測(cè)量工具相結(jié)合 專(zhuān)家導(dǎo)航幫您解決信號(hào)完整性問(wèn)題 。 印刷電路板的步驟 印刷電路板的設(shè)計(jì)一般包括 3 個(gè)基本步驟：原理圖設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)表生成， PCB的設(shè)計(jì)。首先利用原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)編輯繪制一張電路原理圖，然后由電路原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，最后在 PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表完成自動(dòng)布線工作；也可根據(jù)電路原理圖直接進(jìn)行手工布線而不必生成網(wǎng)絡(luò)表。 Protel99SE 原理圖編輯 原理圖繪制大致可以按照如下步驟進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際情況可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 新建原理圖文件； 設(shè)置圖紙大小和工作環(huán)境； 裝入元件庫(kù)； 放置所需的元器件、電源符號(hào)等； 元器件布局和連線； 電器規(guī)則檢測(cè)、線路、標(biāo)識(shí)調(diào)整與修改； 報(bào)表輸出； 電路輸出。 新建原理圖文件 首先進(jìn)入 Protel99SE，執(zhí)行菜單“ File”→“ New”建立一個(gè)新的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，然后雙擊 Documents 圖標(biāo)，執(zhí)行執(zhí)行菜單“ File”→“ New”，南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 25 彈出 New Document 對(duì)話框，選擇 文件 ,創(chuàng)建一個(gè)原理圖文件。 放置元件 裝入所需的元件庫(kù)后，就可以在元件庫(kù)瀏覽器中看到元件庫(kù)、元件列表及元件外觀。選中所需元件庫(kù)，該元件庫(kù)中的元件將出現(xiàn)在瀏覽器下方的元件列表中，雙擊元件名稱(chēng)或單擊元件名稱(chēng)后按 Place