【正文】 振蕩電路如下圖所示 : 圖 時(shí)鐘振蕩電路 如圖 36，外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容 C1， C2接在放大器的反 饋電路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。 STC89C51中有一個(gè)南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 用于構(gòu)成內(nèi) 部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于： 節(jié)省單片機(jī)資源；但缺點(diǎn)就是刷新需要時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)重影等現(xiàn)象 [1][8]。 所謂動(dòng)態(tài) 驅(qū)動(dòng)，就是每一個(gè)顯示器都 不需要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O接口用于筆 劃段字形代碼。從理論上說(shuō)，不論顯示圖形還是文字，只要控制與組成這些圖形和文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的 LED器件發(fā)光，就能得到結(jié)果。 這次設(shè)計(jì)的核心是：如何運(yùn)用 STC89C51單片機(jī)， 74HC573鎖存器 芯74HC5738位移位寄存器。計(jì)時(shí)采用 2個(gè) LED顯示器， 顯示格式為 和 。 由于在比賽中，甲、乙 兩隊(duì)的比分是不斷在變化的，所以需要設(shè)置比分刷 新控制裝置；此部分功能由圖所示的計(jì)分電路中的按鍵開關(guān) K1~~K4來(lái)完成的： K1鍵：完成甲隊(duì)加 1分操作 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 K1鍵：完成甲隊(duì)加 2分操作 K2鍵：完成甲隊(duì)減 1分操作 K3鍵：完成乙隊(duì)加 1分操作 K3鍵：完成乙隊(duì)加 2分操作 K4鍵：完成乙隊(duì)減 1分操作 計(jì)時(shí)計(jì)分顯示器是采用七段共陰 LED顯示器來(lái)顯示的。 比分交換控制由圖 K3鍵完成。這時(shí)，如果裁判吹響開始的哨聲時(shí)，則應(yīng)立即按下按鍵 K7，表示賽程開始，計(jì)時(shí)顯示則由 1200 變成 1259， 1258??一直計(jì)時(shí)直到計(jì)為 0000時(shí)表示賽程結(jié)束，按下 K7的同時(shí) 24秒也暫停。 24秒 時(shí)間設(shè)置 比賽時(shí)還有一項(xiàng)時(shí)間需要倒計(jì)時(shí)，那就是 24秒進(jìn)攻時(shí)間， 當(dāng)比賽開始， 24秒自動(dòng)倒計(jì)時(shí)，當(dāng)一方隊(duì)伍進(jìn)球或換另一方進(jìn)攻時(shí)是按下鍵 K1， 24秒刷新再次倒計(jì)時(shí)，當(dāng)比賽時(shí)間還剩不到 24秒時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)成剩下的時(shí)間， 體現(xiàn)比賽的課觀賞性和實(shí)際性。 時(shí)間設(shè)置 好后，等待比賽開始。 通過(guò)按鍵 K7鍵， 秒鐘加一 ；再按 K8鍵，秒鐘減一 。按鍵開關(guān) K K6用來(lái)設(shè)置賽程時(shí)間。其中 6個(gè) 分別用于輸入甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)；其他 則用于完成設(shè) 置、調(diào)整、啟動(dòng)和暫停賽程時(shí)間等功能 [4]。根據(jù)設(shè)計(jì)，計(jì)時(shí)范圍可達(dá) 0— 99分鐘，也完全滿足賽程的需要 。賽程計(jì)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)方式。 在本次設(shè)計(jì)中，共接入四個(gè) 共陰 LED顯示器，其中 兩 個(gè)用于計(jì)錄甲、乙兩隊(duì)的分?jǐn)?shù)，每隊(duì) 2個(gè) LED顯示器分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)到 0— 999分，足夠滿足賽程需要。 圖 硬件電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用單片機(jī) STC89C51作為本設(shè)計(jì)的核心元件。在如圖 ，用右鍵單擊欲加入項(xiàng)目的文檔，彈出如圖 ，在菜單中選擇【 Add to Project】選項(xiàng)即可。在菜單中選擇【 Remove from Project】選項(xiàng)，并在如圖 按扭，即可將此文件從當(dāng)前項(xiàng)目中刪除。圖 名選項(xiàng)可以通過(guò)按鈕來(lái)移動(dòng)。 圖 項(xiàng)目面板中的各類文檔 .5 打開文檔和切換文檔 在如圖 ，用鼠標(biāo)分別單擊文檔的名字就可以打開這個(gè)文檔，目前它們都是空文件。 圖 創(chuàng)建新的原理圖文檔 按照同樣的方式，往這個(gè)項(xiàng)目中加入一些其他類型的文檔，此時(shí)設(shè)計(jì)環(huán)境左側(cè)的項(xiàng)目面板如圖 。 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 創(chuàng)建新的 PCB文件 .4 在項(xiàng)目中創(chuàng)建一個(gè)新的原理圖文件 在如圖 ，執(zhí)行菜單命令【 File】 /【 New】 /【 Schematic】， Protel DXP就會(huì)直接在當(dāng)前項(xiàng)目中添加一個(gè)新的原理圖文檔，并且使用缺省的文件名“ ” 。執(zhí)行菜單【 File】 /【 New】 /【 PCB】命令， Protel DXP就會(huì)直接在當(dāng)前項(xiàng)目中添加一個(gè)新的 PCB文檔，并且使用缺省的文件名“ ” 。下面介紹添加一個(gè) PCB文檔的方法。 圖 新建項(xiàng)目 圖 保存項(xiàng)目對(duì)話框 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 新項(xiàng)目文件 .3 在項(xiàng)目中創(chuàng)建 一個(gè)新的 PCB文件 剛才創(chuàng)建的是新項(xiàng)目，現(xiàn)在需要往這個(gè)項(xiàng)目中添加文件。 圖 新建的項(xiàng)目 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 保存項(xiàng)目文件 執(zhí)行菜單命令 【 File】 /【 Save Project As】，在彈出如圖 保存項(xiàng)目文件對(duì)話框中選擇合適的路徑，并修改文件名 “ ” 。執(zhí)行了這命令之后， Protel DXP就創(chuàng)建了一個(gè)新的 PCB項(xiàng)目，并使用了缺省的名字“ PCB ” 。 在 Protel DXP中，設(shè)計(jì)文檔的擴(kuò)展名不再沿用以前的擴(kuò)展名，具體參見表 。項(xiàng)目文件中包含指向它們的連接和必要的項(xiàng)目維護(hù) 信息。執(zhí)行該命令可啟動(dòng)一個(gè) CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造 )文件生成模塊。執(zhí)行該命令可啟動(dòng)一個(gè)文本文件編輯模塊。執(zhí)行【 Embedded Project】命令可以啟動(dòng)嵌入式系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)模塊，在其中也可以添加原理圖的繪制、 PCB的設(shè)計(jì)、 VHDL程序的編寫模塊設(shè)計(jì)工作。執(zhí)行【 Integrated Library】命令可以啟動(dòng)集成化庫(kù)文件的管理模塊，包括具有與 PCB管腳定義、 Spice和信號(hào)完整性模塊相關(guān)的原理圖庫(kù)文件。執(zhí)行【 FPGA Project】命令可啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列項(xiàng)目設(shè)計(jì)模塊，在其中也可以添加原理圖的繪制、 PCB的設(shè)計(jì)、 VHDL程序的編寫模塊設(shè)計(jì)工作。執(zhí)行【 PCB Project】命令可以打開或生成一個(gè)印制電路板 (PCB)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在該項(xiàng)目中可以添加原理圖的繪制 、 PCB印制板的設(shè)計(jì)和 VHDL程序的編寫模塊設(shè)計(jì)工作。選中【 PCB Library】命令，即可啟動(dòng)封裝庫(kù)的生成模塊。選中【 Schematic Library】命令，即可打開生成和管理元件庫(kù)的模塊進(jìn)行相應(yīng)的工作。選中【 PCB】命令，即可啟動(dòng)印制電路板的設(shè)計(jì)模塊。選中【 VHDL Document】命令，即可啟動(dòng) VHDL程序的編寫模塊。選中【 File】菜單中的【 Schematic】命令，即可啟動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)的模塊，進(jìn)行原理圖的繪制工作。 【 New】子菜單如圖 。 Protel DXP設(shè)計(jì)環(huán)境與以前各個(gè)版本的設(shè)計(jì)環(huán)境有些不同，它采用的是 Windows XP風(fēng)格的界面。設(shè)計(jì)文件應(yīng)以磁盤文檔的方式保存。 6. 生成報(bào)表并打印 :文檔整理是非常有必要的，良好的文檔給今后的維護(hù)、改進(jìn)都會(huì)帶來(lái)極大的方便。 5. 設(shè)計(jì) PCB在確認(rèn)原理圖沒有錯(cuò)誤之后，就可以開始 PCB板的繪制工作了。 4. 設(shè)計(jì)元件封裝 :與原理圖元件庫(kù)一樣， Protel DXP也不可能提供所 有元件封裝。 3. 生成網(wǎng)絡(luò)表 :網(wǎng)絡(luò)表是原理圖 (Schematic)設(shè)計(jì)與印制電路板 (PCB)設(shè)計(jì)之間的一座橋梁。 2. 繪制原理圖 :在找到所有需要的原理圖元件后，可以開始原理圖的繪制。 (7) 提供了全新的 FPGA設(shè)計(jì)的功能，這是以前的版本所沒有提供的功能。原理圖中的 ERC(電氣法檢查 )工具和PCB圖的 DRC(設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 )工具能幫助設(shè)計(jì)者更快地查出和改正錯(cuò)誤。 (4) 提供了層次原理圖設(shè)計(jì)方法，支持“自上向下”的設(shè)計(jì)思想，使大型電路設(shè)計(jì)的工作組開發(fā)方式成為可能。 (2) 提供了混合電路仿真功能，為設(shè)計(jì)者檢驗(yàn)原理圖電路中某些功能模塊的正確與否提供了方便。它可以毫無(wú)障礙地讀Orcad、 Pads、 Accel(PCAD)等 EDA公司的設(shè)計(jì)文件；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；也可以輸出格式為Hyperlynx的文件，用于板級(jí)信號(hào)仿真。 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) Protel DXP軟件的介紹 Protel DXP軟件的 特點(diǎn) 介紹 現(xiàn)在的 Protel DXP已不是單純的 PCB(印制電路板 )設(shè)計(jì)工具，而是一套由五大模塊組成的系統(tǒng)軟件，它們分別是 SCH(原理圖 )設(shè)計(jì)、 SCH仿真、PCB(印制電路板 )設(shè)計(jì)、 Auto Router(自動(dòng)布線器 )和 FPGA設(shè)計(jì)，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì) [7]。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。中斷掃描方式可以提高 CPU 工作效率 。 定時(shí)掃描方式 定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對(duì)鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如 10ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷，CPU 響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。 （ 4）判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續(xù)等待。 （ 2）鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)， CPU 不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到 CPU 重新掃描鍵盤為止。 ： 按鍵的位置由行號(hào)和列號(hào)唯一確定，因此可分別對(duì)行號(hào)和列 號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩值合成 一個(gè)字節(jié)，高 4位是行號(hào)，低 4位是列號(hào)。 ? 綜合第 2兩步結(jié)果，可確定按鍵所在的行和列，從而識(shí)別出所按下的鍵。 二、 線反轉(zhuǎn)法 ? 第 1 步：將列線 ～ 作為輸入線，行線 ～ 作為輸出線，并將輸出線輸出全為低電平，讀列線狀態(tài)，則列線中電平為低的是按鍵所在的列。 8 號(hào)鍵按下時(shí)，第 2 行一定為低電平，然而，第 2行為低電平時(shí)，能否肯定是 8號(hào)鍵按下呢？回答是否定的，因?yàn)? 11 號(hào)鍵按下同樣使第 2 行為低電平。 一、 掃描法 按鍵按下時(shí)，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無(wú)鍵按下時(shí)處在高電平，顯南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 然，如果讓所有的列線也處在高電平，那么，按鍵按下與否不會(huì)引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平，只有這 樣，當(dāng)有鍵按下時(shí)，該鍵所在的行電平才會(huì)由高電平變?yōu)榈碗娖?。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣按鍵是否被按下的關(guān)鍵。 功能表如下： 輸入 輸出 輸出使能 鎖存使能 D Q L H H H L H L L L L X 不變 H X X Z 設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過(guò)上拉電阻接到 +5V 上。當(dāng)鎖存使能去低，數(shù)據(jù)滿足設(shè)置和保持時(shí)間成為南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 鎖存。 74HC573是 八進(jìn)制 3 態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器 ，該 設(shè)備輸入兼容標(biāo)準(zhǔn) CMOS輸出與上拉電阻器，它們兼容與 LS/ ALSTTL輸出的。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā) 聲。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動(dòng)膜片以及外 殼等組成。所有蜂鳴器都有兩種類 型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，都是交流驅(qū) 動(dòng)。本次設(shè)計(jì)采用專用的帶驅(qū)動(dòng)器的 LED段譯碼器，類似譯碼器種類比較多，如 74HC573， MC14495， 74LS164等 報(bào)警器 蜂鳴器有兩類 3大品種。 PE為預(yù)置控制端，當(dāng)該端為低電平時(shí)，在下一個(gè)時(shí)鐘的上跳沿將需要預(yù)置的數(shù)據(jù) D0~D3送到計(jì)數(shù)器的 Q0~Q3端。 CD40150為 CMOS可預(yù)置數(shù)的二一十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 LE為鎖存端， LE=0不 18鎖存，譯碼器輸出隨 輸入 BCD碼變化；當(dāng) LE由 0變 1時(shí)，將輸入的 BCD碼鎖存。 BI=1，正常顯示： BI=0字型消隱。 驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)數(shù)碼管的顯示譯碼器有 744 74LS47和 74LS247等。若數(shù)碼管為共陽(yáng)，則選用輸出為低電平有效的顯示譯碼器。 輸入 輸出 使能 選擇 S1 S2+S3 A2 A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 X 1 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 對(duì)共陰極數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，則為共陰極接地，相應(yīng)的 BCD七段譯碼器的輸出 驅(qū)動(dòng)a~g各陽(yáng)極。共陰極接法 LED型號(hào)只是將 LA換成了 LC，其他部分及意義完全一樣。 LED字型以七段顯示器為常見，分為共陽(yáng)極式與共陰極式接法。 目前用的較多 的是發(fā)光二極管和液