【正文】 如圖 51 是系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖。同時應(yīng)用 Proteus 仿真環(huán)境。 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。 在編寫程序的時候，先考慮硬件分布，以及要達到的設(shè)計效果，理清好思路，對每一塊程序小模塊進行規(guī)劃設(shè)計。 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。稍等一會，下載成功。 接下來使用 STC ISP 軟件對單片機進行程序的下載。上電后，并沒有出現(xiàn)太多曲折，實物一步成功。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(shè)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。同時通過設(shè)計工程的 BOM 表來購買元器件。設(shè)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。 接下來更改封裝，沒封裝的自己通過實物測量，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)計效率和設(shè)計效果。 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)計的體積，也使設(shè)計實物更加的美觀，同時 PCB 的布線也更加的簡單?？烧{(diào)電壓，精準輸出。 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)計論文 19 Q19013Q29012Q390121KR3Res210KR4Res21KR1Res210KR2Res2D61N41481KR6Res21KR5Res225V 100UFC4Cap Pol1+6 +6S2SW SPSTVCCD5LEDP1BNCS1KAIGUANC2C3C1470UF+6D24007D14007D34007D4400710KW1Res Tap 圖 313 開關(guān)電源模塊 電源部分采用開關(guān)電源設(shè) 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）。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。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(qū)動線 (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(qū)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。 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 是無關(guān)位。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。 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 ) 及測試模式 (點亮所有 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 ,無需重寫整個顯示器。芯片上包括 BCD 碼譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動器、位驅(qū)動器、內(nèi)含 8 8 位靜態(tài) RAM ,用于存放顯示數(shù)據(jù)。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。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 )。具有亮度穩(wěn)定，不閃爍，可達 10MHz 的掃描頻率。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 16 顯示電路模塊的設(shè)計 原理圖 如圖 310 所示為 MAX7219 驅(qū)動電路原理圖。 7 8 9 247。滿足設(shè)計要求的所有功能。 4*4 鍵盤設(shè)計方案，鍵盤部分布線較為困難，在設(shè)計之初本采用 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)測是否有鍵按下，有鍵按下時，在無硬件去抖的動電路時，應(yīng)用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當(dāng)有多個鍵同時按下時，只處理一個按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長時間，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)計原理圖。這時可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整上電復(fù)位電路的阻容值，增加其充電時間常數(shù)來 解決問題。 復(fù)位電路的作用非常重要，能否成功復(fù)位關(guān)系但單片機系統(tǒng)能否正常運行的問題。按開關(guān)后， C6 兩端電荷經(jīng) R2 迅速放電，開關(guān)斷開后，由 C R2 及電源完成對單片機的復(fù)位操作。 圖中 C7 與 R1 構(gòu)成了上電復(fù)位 電路。開關(guān)復(fù)位電路一般不單獨使用。復(fù)位電路有 3 種基本方式：上電復(fù)位，開關(guān)復(fù)位和看門狗復(fù)位。系統(tǒng)上電路或死機后都要進行復(fù)位操作。 原理圖 如圖 37 為復(fù)位電路模塊的設(shè)計原理圖。在設(shè)計電路板時，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 各并上一個小電容。在單片機的 XTAL1 腳和 XTAL2 腳之間并接一個晶體振蕩器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。在 STC89C52 單片機內(nèi)部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過 XTAL1 和 XTAL2 引腳接入定時控制元件 (晶體振蕩 器和電容 )，即可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號，時序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 13 L1JZC9CC10CX1X2 圖 36 時鐘電路圖 原理說明 單片機的最小系統(tǒng)有三部分組成，即電源，時鐘電路和復(fù)位電路。 時鐘電路模塊的設(shè)計。 ， 專用 STC51 單片機程序下載，其他 I/O 口未使用，P2 口閑置，備以后擴展使用。 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。 單片機最小系統(tǒng) 如圖 35 為設(shè)計好的單片機最小系統(tǒng)設(shè)計原理圖。 XTAL1:引腳 18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個輸入端， HMOS 芯片使用外部振蕩源時，此端必須接地。 PSEN:引腳 29，程序選通有效信號，當(dāng)從外部程序存貯器讀取指令時產(chǎn)生， 低電平時，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，其主要作用是提供一個適當(dāng)?shù)亩〞r信號，在它的下降沿用于外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存貯器的低 8 位地址鎖存，使總線 P0 輸出 /輸入口分時用作地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線， 此信號每個機器出現(xiàn) 2 次，只是在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間才不輸出 ALE。 :RD，外部數(shù)據(jù)存貯器讀脈沖。 :T0，定時器 /計數(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 TTL 負載， 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 TTL 負載。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文 11 通道１吸收 /發(fā)出一個 TTL 負載。 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)成兩個數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v 兩個電源，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，使計算機能和單片機通信。 程序下載模塊的設(shè)計 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，可使用計算機 USB 口供電，或者使用 USB 接口輸出 5V 電壓的 MP3,MP4或者手機的電源適配器進行供電。 LED 是用來指示電源接通的情況。利用電容和電感的這一特性，將電容與負載 RL 并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負載 RL 串聯(lián)，則能去掉或衰減脈動直流電壓中的高頻交流成分，保留直流成分。 本設(shè)計的電源電路有電源接口，開關(guān)， LED 指示燈和濾波、穩(wěn)壓電路組成。 第四章 模塊電路設(shè)計詳解 電源部分的設(shè)計 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)計論文 8 P1BNCD1LEDS9KAIGUANC1C3C2470UFD24007VCC1KR1Res2 圖 31 電源模塊電路 原理說明 當(dāng)打開電源開關(guān)，電源不穩(wěn)，會產(chǎn)生 雜波，而單片機對于電源電壓非常敏感，從而影響單片機的正常工作。（4 ） 結(jié)果溢出時發(fā)出“嘀”報警聲8 0 5 1 C A L C U L A T OR ( 簡易計算器）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+CON0A