【正文】 如圖 51 是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖。同時(shí)應(yīng)用 Proteus 仿真環(huán)境。 由于 KEIL 編寫程序沒(méi)有 Cfree 好用，所以首先使用 Cfree,把軟件整體編寫出來(lái)。 在編寫程序的時(shí)候，先考慮硬件分布，以及要達(dá)到的設(shè)計(jì)效果，理清好思路，對(duì)每一塊程序小模塊進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。 單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不 開(kāi)軟件，我們寫的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。稍等一會(huì)，下載成功。 接下來(lái)使用 STC ISP 軟件對(duì)單片 機(jī)進(jìn)行程序的下載。上電后，并沒(méi)有出現(xiàn)太多曲折，實(shí)物一步成功。接下來(lái)在 PCB 板得焊盤上根據(jù)器件引腳大小選擇鉆頭，使用鉆臺(tái)打通孔，然后根據(jù) PCB 設(shè)計(jì)工程選擇正確器件型號(hào)，插件，確保方向、位置正確，然后焊接。同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)工程的 BOM 表來(lái)購(gòu)買元器件。設(shè)計(jì)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(lái)更改封裝，沒(méi)封裝的自己通過(guò)實(shí)物測(cè)量，畫出封裝。然后連接電氣線。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。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(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)效果。 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(shè)計(jì)的體積，也使設(shè)計(jì)實(shí)物更加的美觀，同時(shí) PCB 的布線也更加的簡(jiǎn)單?？烧{(diào)電壓，精準(zhǔn)輸出。 VCC 有輸出，再次按下 S2，電源關(guān)斷。 C4 正極低電位。 VCC輸出。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 Q19013Q29012Q390121KR3Res210KR4Res21KR1Res210KR2Res2D61N41481KR6Res21KR5Res225V 100UFC4Cap Pol1+6 +6S2SW SPSTVCCD5LEDP1BNCS1KAIGUANC2C3C1470UF+6D24007D14007D34007D4400710KW1Res Tap 圖 313 開(kāi)關(guān)電源模塊 電源部分采用開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)，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(guò)調(diào)節(jié)變阻器 W1 的阻值）。從 DIN 端輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 16. 5 個(gè)時(shí)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。最大頻率 10MHz ,時(shí)鐘上升沿時(shí)數(shù)據(jù)移入 ,時(shí)鐘下降沿時(shí)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(qū)動(dòng)線 (8 段 ) 18 Iset 段電流輸入端。 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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)鐘上升沿時(shí) ,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(qū)動(dòng)線 (8 位 ) 9 GND 地線 (兩腳必須相 連 ) 12 LOAD 輸入數(shù)據(jù)裝載端。 D7 為數(shù)據(jù)最高有效位 ,D0 為數(shù)據(jù)最低有效位。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(wú)關(guān)位。裝載信號(hào)必須在第 16 個(gè)時(shí)鐘上升沿發(fā)生時(shí)或之后達(dá)到高電平 , 但要在下一個(gè)時(shí)鐘的上升沿和數(shù)據(jù)丟失之前到達(dá)。 MAX7219 功能框圖如圖2 所示。 MAX7219 工作模式包括 150μ A 低壓電源關(guān)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(cè)試模式 (點(diǎn)亮所有 L ED)。 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(wú)需重寫整個(gè)顯示器。芯片上包括 BCD 碼譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)含 8 8 位靜 態(tài) RAM ,用于存放顯示數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)接在 ISET 電阻的大小來(lái)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。接口定義為（只有 VCC 5V 電源輸入，可以和單片機(jī)同源供電， GND 端， LOAD 數(shù)據(jù)裝載輸入端， CLK 時(shí)鐘輸入端，和 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入端 )。具有亮度穩(wěn)定，不閃爍，可達(dá) 10MHz 的掃描頻率。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 顯示電路模塊的設(shè)計(jì) 原理圖 如圖 310 所示為 MAX7219 驅(qū)動(dòng)電路原理圖。 7 8 9 247。滿足設(shè)計(jì)要求的所有功能。 4*4 鍵盤設(shè)計(jì)方案，鍵盤部分布線較為困難，在設(shè)計(jì)之初本采用 4*4的鍵盤模組，不僅方便，布線也快，但是 4*4 鍵盤模組較難買到。鍵盤控制程序需完成的任務(wù)有：監(jiān) 測(cè)是否有鍵按下，有鍵按下時(shí)，在無(wú)硬件去抖的動(dòng)電路時(shí)，應(yīng)用軟件延時(shí)方法消除按鍵抖動(dòng)影響；當(dāng)有多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，只處理一個(gè)按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。 原理圖 如圖 38 為鍵盤掃描模塊設(shè)計(jì)原理圖。這時(shí)可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整上電復(fù)位電路的阻容值，增加其充電時(shí)間常數(shù)來(lái)解決問(wèn)題。 復(fù)位電路的作用非常重要，能否成功復(fù)位關(guān)系但單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的問(wèn)題。按開(kāi)關(guān)后， C6 兩端電荷經(jīng) R2 迅速放電，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，由 C R2 及電源完成對(duì)單片機(jī)的復(fù)位操作。 圖中 C7 與 R1 構(gòu)成了上電復(fù)位電路。開(kāi)關(guān)復(fù)位電路一般不單獨(dú)使用。復(fù)位電路有 3 種基本方式：上電復(fù)位，開(kāi)關(guān)復(fù)位和看門狗復(fù)位。系統(tǒng)上電路或死機(jī)后都要進(jìn)行復(fù)位操作。 原理圖 如圖 37 為復(fù)位電路模塊的設(shè)計(jì)原理圖。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振、電容等均應(yīng)盡可能靠近芯片，減小分布電容，以保證振蕩器振蕩的 穩(wěn)定性。電容大小與晶振頻率和工作電壓有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中通常還需要在晶振的兩端和地之間各并上一個(gè)小電容。在單片機(jī)的 XTAL1 腳和 XTAL2 腳之間并接一個(gè)晶體振蕩器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。在 STC89C52 單片機(jī)內(nèi)部帶有時(shí)鐘電路，因此，只需要在片外通過(guò) XTAL1 和 XTAL2 引腳接入定時(shí)控制元件 (晶體振蕩器和電容 )，即可構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)序是指令執(zhí)行中各信 號(hào)之間的相互關(guān)系。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 L1JZC9CC10CX1X2 圖 36 時(shí)鐘電路圖 原理說(shuō)明 單片機(jī)的最小系統(tǒng)有三部分組成，即電源，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。 時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)。 ， 專用 STC51 單片機(jī)程序下載，其他 I/O 口未使用，P2 口閑置，備以后擴(kuò)展使用。 P0 口接上拉電阻（ 103， 10KΩ），用于 4*4 鍵盤掃描，蜂鳴器由 P34 口驅(qū)動(dòng)。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 如圖 35 為設(shè)計(jì)好的單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖。 XTAL1:引腳 18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個(gè)輸入端， HMOS 芯片使用外部振蕩源時(shí)，此端必須接地。 PSEN:引腳 29，程序選通有效信號(hào)，當(dāng)從外部程序存貯器讀取指令時(shí)產(chǎn)生， 低電平時(shí)，指令寄存器的內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線上。 ALE/PROG:引腳 30，地址鎖存有效信號(hào)，其主要作用是提供一個(gè)適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)信號(hào)，在它的下降沿用于外 部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存貯器的低 8 位地址鎖存，使總線 P0 輸出 /輸入口分時(shí)用作地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線， 此信號(hào)每個(gè)機(jī)器出現(xiàn) 2 次，只是在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間才不輸出 ALE。 :RD，外部數(shù)據(jù)存貯器讀脈沖。 :T0，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 外部事件脈沖輸入端。 :INT0，外部中斷 0 輸入口。通道 3 能吸收 /發(fā)出一個(gè) TTL 負(fù)載， P3 通道的每一根線還有另一種功能： :RXD，串行輸入口。通道 2 能吸收 /發(fā)出一個(gè) TTL 負(fù)載。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 通道１吸收 /發(fā)出一個(gè) TTL 負(fù)載。 Ｖ ss:電路接地端。如圖 33 所示 引腳圖。第三部分是供電。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 器件引腳介紹 第一部分是電荷泵電路。 J4 為 DB9 的九針串口接口，RS232為 DIP16封裝的 MAXIM公司的 MAX232EPE周邊電容為 50V 1Uf的電解質(zhì)電容。 RS232 的供電由設(shè)計(jì)的主板統(tǒng)一供電。由J4 串口接口連接到電腦的串口通信端口，使計(jì)算機(jī)能和單片機(jī)通信。 程序下載模塊的設(shè)計(jì) 原理圖 程序下載模塊原理圖，如圖 32 所示。電源的輸入采用 口徑的 DC 頭，可使用計(jì)算機(jī) USB 口供電，或者使用 USB 接口輸出 5V電壓的 MP3,MP4或者手機(jī)的電源適配器進(jìn)行供電。 LED 是用來(lái)指示電源接通的情況。利用電容和電感的這一特性，將電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載 RL 串聯(lián)，則能去掉或衰減脈動(dòng)直流電壓中的高頻交流成分，保留直流成分。 本設(shè)計(jì)的電源電路有電源接口，開(kāi)關(guān)， LED 指示燈和濾波、穩(wěn)壓電路組成。 第四章 模塊電路設(shè)計(jì)詳解 電源部分的設(shè)計(jì) 原理圖 如圖 31 為電源模塊原理圖 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 P1BNCD1LEDS9KAIGUANC1C3C2470UFD24007VCC1KR1Res2 圖 31 電源模塊電路 原理說(shuō)明 當(dāng)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電源不穩(wěn)，會(huì)產(chǎn)生雜波，而單片機(jī)對(duì)于電源電壓非常敏感，從而影響單片機(jī)的正常工作。（4 ） 結(jié)果溢出時(shí)發(fā)出“嘀”報(bào)警聲8 0 5 1 C A L C U L A T OR ( 簡(jiǎn)易計(jì)算器）X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 11 2 36548 9=7+CON0AB