【正文】 如圖 310 所示為 MAX7219 驅動電路原理圖。 abfcgde117421105abcdefg3dpdpD46D112D29D38abfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpU3LED4abfcgde117421105abcdefg3dpdpD46D112D29D38abfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpU4LED4DOUT24SEGD23SEGE21SEGDP22SEGC20V+19Iset18SEGG17SEGB16SEGF15SEGA14CLK13DIN1DIG02DIG43GND4DIG65DIG26DIG37DIG78GND9DIG510DIG111LOAD/CS12U5MAX7219SEGASEGBSEGCSEGDSEGDPSEGESEGGSEGFCLKVCCISETDOUTDIG1DIG5GNDDIG7DIG3DIG2DIG6GNDDIG4DIG0DINLOADSEGBSEGASEGCSEGDSEGESEGFSEGGSEGDPDIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7VCCISET12345J5CON5CLKDINLOADVCCGNDabcdefgdpabcdefgdpabcdefgdp 圖 310 顯示板原理圖 原理說明 顯示板使用 MAX7219 驅動數(shù)碼管，它將單片機傳送過來的顯示信號進行解碼，驅動數(shù)碼管顯示。具有亮度穩(wěn)定，不閃爍，可達 10MHz 的掃描頻率。顯示信號傳輸用線少，適合把主板和顯示板分開設計。接口定義為（只有 VCC 5V 電源輸入，可以和單片機同源供電， GND 端， LOAD 數(shù)據(jù)裝載輸入端， CLK 時鐘輸入端，和 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入端 )。 其中 J5 為連接單片機主板的數(shù)據(jù)傳輸導線以及電源導線，數(shù)碼管采用兩個四位七段共陰紅色數(shù)碼管，段掃描接有 1K 限流電阻，而位掃描則采用 100Ω的限流電阻。同時，通過調(diào)節(jié)接在 ISET 電阻的大小來調(diào)節(jié)最大段電流，從而也可以調(diào)節(jié)數(shù)碼管的顯示亮度。 MAX7219 介紹 MAX7219 是一種高集成化的串行輸入 /輸出共陰極顯示驅動器 , 可實現(xiàn)微處理器與 7 段碼的接口 , 可以顯示 8 位或 64 位單一 LED。芯片上包括 BCD 碼譯碼器、多位掃描電路、段驅動器、位驅動器、內(nèi)含 8 8 位靜 態(tài) RAM ,用于存放顯示數(shù)據(jù)。只需外接一個電阻就可為所有的 L ED 提供段電流。 MAX7219 的三線串行接口適用于所有微處理器 ,單一位數(shù)據(jù)可被尋址和修正 ,無需重寫整個顯示器。 MAX7219 具有軟件譯碼和硬件譯碼兩種功能 , 軟件譯碼是根據(jù)各段筆劃與數(shù)據(jù)位的對應關系進行編碼 , 硬件譯碼采用 BCD 碼 (簡稱 B 碼 ) 譯碼。 MAX7219 工作模式包括 150μ A 低壓電源關閉模式、模擬數(shù)字亮度控制、限掃寄存器 (允許用戶從第 1 位數(shù)字顯示到第 8 位 ) 及測試模式 (點亮所有 L ED)。 浙江工業(yè)大學本科畢業(yè)設計論文 17 MAX1279 引腳說明及功能 MAX1279 引腳排列如圖 1 所示 , 引腳功能如表 1 所列。 MAX7219 功能框圖如圖2 所示。串行輸入數(shù)據(jù)在時鐘上升沿時移入內(nèi)部的 16 位移位寄存器在裝載的上升沿時數(shù)據(jù)被鎖存在每一位或寄存器中。裝載信號必須在第 16 個時鐘上升沿發(fā)生時或之后達到高電平 , 但要在下一個時鐘的上升沿和數(shù)據(jù)丟失之前到達。串行輸入數(shù)據(jù)通過移位寄存器傳輸 , 在以后數(shù)據(jù)輸出的 16. 5 個時鐘循環(huán)出現(xiàn) ,數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿記錄下來。數(shù)據(jù)各位記錄為 D0～ D15 (如表 2 所列 ) , D8～ D11 為移位寄存器地址 , D0～ D7 為數(shù) 據(jù) , D12～ D15 是無關位。第一位接收到的位是最高位 D15。 D7 為數(shù)據(jù)最高有效位 ,D0 為數(shù)據(jù)最低有效位。 如圖 311 為 MAX7219 的引腳分布圖。 1122334455667788991 01 01 11 11 21 22 42 42 32 32 22 22 12 12 02 01 91 91 81 81 71 71 61 61 51 51 41 41 31 3M A X I MM A X 7 2 1 9M A X I MM A X 7 2 1 9D O U TD O U TS E G DS E G DS E G D PS E G D PS E G ES E G ES E G CS E G CV +V +I S E TI S E TS E G GS E G GS E G BS E G BS E G FS E G FS E G AS E G AC L KC L KD I ND I ND I G 0D I G 0D I G 4D I G 4G N DG N DD I G 6D I G 6D I G 2D I G 2D I G 3D I G 3D I G 7D I G 7G N DG N DD I G 5D I G 5D I G 1D I G 1L O A DL O A D 圖 311 MAX7219引腳圖 浙江工業(yè)大學本科畢業(yè)設計論文 18 表 31 MAX7219的引腳功能 引腳 名稱 功能 1 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入端 ,時鐘上升沿時 ,數(shù)據(jù)存入內(nèi)部的 16 位移位寄存器 2 ,3 11 DIG0～ 7 數(shù)碼管位驅動線 (8 位 ) 9 GND 地線 (兩腳必須相 連 ) 12 LOAD 輸入數(shù)據(jù)裝載端。在裝載的上升沿 ,串行輸入的最后一個 16 位數(shù)據(jù)被鎖存 13 CL K 時鐘輸入端。最大頻率 10MHz ,時鐘上升沿時數(shù)據(jù)移入 ,時鐘下降沿時數(shù)據(jù)從串行數(shù)據(jù)輸出口輸出 14～ 17,2～ 23 A～ G,DP 數(shù)碼管段驅動線 (8 段 ) 18 Iset 段電流輸入端。通過連接在 V + 端與 Iset 端之間的電阻Rset 設置段電流的大小 19 V + 電源 20 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出端。從 DIN 端輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過 16. 5 個時鐘周期后輸出到 DOUT 端 四位七段數(shù)碼管引腳圖 七段四位共陰數(shù)碼管引腳如圖 312 所示。 1 a f 2 3 be d d p c g 4 圖 312 四位七段數(shù)碼管引腳圖 更好的解決方案 電源部分 電源部分更好解決方案如圖 313 所示。 浙江工業(yè)大學本科畢業(yè)設計論文 19 Q19013Q29012Q390121KR3Res210KR4Res21KR1Res210KR2Res2D61N41481KR6Res21KR5Res225V 100UFC4Cap Pol1+6 +6S2SW SPSTVCCD5LEDP1BNCS1KAIGUANC2C3C1470UF+6D24007D14007D34007D4400710KW1Res Tap 圖 313 開關電源模塊 電源部分采用開關電源設計，并有整流作用，接入電源可以不用注意極性，接入電源為 DC +6V，輸出也可以調(diào)壓（通過調(diào)節(jié)變阻器 W1 的阻值）。在無輸出時，按下 S2，C4 正極點為高電位，給 Q2 基極以高電位， Q2 導通，使 Q1 基極低電位， Q1 導通。 VCC輸出。 VCC 輸出，通過 W1，給 Q2 高電位， Q2 持續(xù)導通，通過 R5 給 Q3 基極高電位，Q3 導通。 C4 正極低電位。若 VCC 過載，電源自動關斷。 VCC 有輸出，再次按下 S2，電源關斷。此電源的優(yōu)點為：可過載保護，不用注意輸入電源的極性。可調(diào)電壓，精準輸出。按鈕控制，更方便。 鍵盤模塊的優(yōu)化方案 鍵盤部分可以使用 4*4 鍵盤模組模組可以大大的縮小設計的體積，也使設計實物更加的美觀，同時 PCB 的布線也更加的簡單。 浙江工業(yè)大學本科畢業(yè)設計論文 20 第五章 硬件整體設計 接下來可以進行 PCB 的設計了。畫板采用的軟件為 Altium DXP 10（ Protel 的最新版本），可以 很大的限度提高設計效率和設計效果。 啟動 DXP，新建 PCB 工程文件，新建 schematic 原理圖文件，根據(jù)設計的方案，以及仿真修改后的仿真圖。查找加載元器件，更改屬性，封裝?? ,如果找不到器件，需要自己畫器件。將器件排列，放置恰當。然后連接電氣線。由于原理圖較大，所以分為多副原理圖來畫。 接下來更改封裝，沒封裝的自己通過實物測量，畫出封裝。將原理圖導入新建的 PCB文件中，對器件進行布局，連線， PCB 布線所花時間較多，前期布線好后需要進行調(diào)整，以期達到最佳、最合理、最美觀的 PCB 文件。設計畫的 PCB 板采用單面 板， 20mil 的最小電氣間隔，線徑有 15mil,25mil,40mil,50mil 等規(guī)格。 接下來把畫好的 PCB 板進行打樣了。同時通過設計工程的 BOM 表來購買元器件。 PCB 板打樣好后。接下來在 PCB 板得焊盤上根據(jù)器件引腳大小選擇鉆頭，使用鉆臺打通孔，然后根據(jù) PCB 設計工程選擇正確器件型號，插件，確保方向、位置正確，然后焊接。接下來進行檢驗調(diào)試，用到的工具有電烙鐵、萬用表、可調(diào)電源，示波器、剪鉗等等。上電后，并沒有出現(xiàn)太多曲折，實物一步成功。如圖 為打樣好的 PCB 板。 接下來使用 STC ISP 軟件對單片 機進行程序的下載。工具軟件提示的操作步驟，連接好串口線，查看串口通信端口，選擇好單片機型號，打開編譯好的 *.HEX 或 *.BIN 文件，設置好 COM 通信端口，選擇好波特率（一般默認 115200），不打開單片機電源，點擊下載，當提示 MCU上電時再給單片機上電。稍等一會，下載成功。 第六章 軟件部分的總體設計 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。 單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不 開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于 MCS51單片機的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件， Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）浙江工業(yè)大學本科畢業(yè)設計論文 21 將這些部分組合在一起。 在編寫程序的時候，先考慮硬件分布，以及要達到的設計效果，理清好思路，對每一塊程序小模塊進行規(guī)劃設計。最后全局的設計規(guī)劃。 由于 KEIL 編寫程序沒有 Cfree 好用，所以首先使用 Cfree,把軟件整體編寫出來。然后到 Keil 中進行調(diào)試修改。同時應用 Proteus 仿真環(huán)境。查找軟件的錯誤和缺陷，達到設計所要求的結果。如圖 51 是系統(tǒng)軟件設計流程圖。 初 始 化 參 數(shù)開 始 上 電 復 位顯 示 端 口 定 義鍵 盤 掃 描 子 程 序主 函 數(shù)是 否 有 按 鍵 輸 入返 回返 回是讀 鍵 值 ， 算 鍵 碼顯 示 子 程 序蜂 鳴 器 定 時驅 動 蜂 鳴 器返 回繼 續(xù) 等 待 按 鍵 輸 入否結 果 溢 出送 顯 示 數(shù) 據(jù)是 圖 51 整體程序流程圖圖 第七章 程序分模塊設計 程