【正文】 板發(fā)給廠家制作時(shí)，發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題。終于經(jīng)過(guò) 自己 不懈的努力，繪畫(huà)出了滿足要求的 PCB板。因此自己決定用 Altium Designer 來(lái)繪畫(huà) PCB 板。而想要學(xué)好單片機(jī)的話必須掌握畫(huà) PCB 板的基本軟件。 Altium Designer 這款軟件自己以前從來(lái)沒(méi)學(xué)過(guò)，也沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)。 要相信只要自己肯學(xué)肯鉆研，就一定會(huì)有所收獲的，結(jié)果并不是最重要的，重要的是自己親自動(dòng)手嘗試的過(guò)程。雖然以前沒(méi)有動(dòng)手制作過(guò)任何實(shí)物，有很多東西自己也不懂，但這是一次很好的鍛煉自己的機(jī)會(huì)。我相信在以后的設(shè)計(jì)與制作中自己要求的更嚴(yán)格，爭(zhēng)取做到?jīng)]有任何缺陷。 上述兩個(gè)缺陷只是自己做仿真和編程的時(shí)候發(fā)現(xiàn)的，暫時(shí)還沒(méi)有找到其相應(yīng)的解決方法。雖然按鍵按下的過(guò)程很短暫 ，如果不刻意去注意的話根本不會(huì)。綜合自己的分析，其缺陷有以下幾點(diǎn)： （ 1）在時(shí)鐘與秒表轉(zhuǎn)換的時(shí)候， 按下 K4健時(shí)，也就是處于秒表狀態(tài)但沒(méi)有啟動(dòng)秒表時(shí)，單個(gè)的共陽(yáng)極數(shù)碼管會(huì)有輕微的閃動(dòng)，也就是不穩(wěn)定，找了很久都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)原因。通過(guò)按 K4健實(shí)現(xiàn)秒表功能的轉(zhuǎn)換。 如圖 53 所示，是時(shí)鐘狀態(tài)下的仿真圖 : 圖 53 時(shí)鐘狀態(tài)下的仿真圖 由前面的按鍵電路的流程圖可知通過(guò)按 K K K3按鍵實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的時(shí)間調(diào)整。雖然自己只是懂Proteus 的一點(diǎn)點(diǎn)，其功能的強(qiáng)大自己還沒(méi)有完全領(lǐng)略，但我想這次單獨(dú)完成仿真繪制的過(guò)程為自己以后研究 Proteus 打下了很好的基礎(chǔ)，做了一個(gè)完美的開(kāi)始。雖然這個(gè)過(guò)程是痛苦的，但是當(dāng)自己看到 編寫(xiě)的程序在自己辛苦幾天繪畫(huà)出的仿真圖中完整無(wú)誤的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求 時(shí) ，那種興奮感和成就感是多么的讓人陶醉 。因此只有自己上網(wǎng)查找資料現(xiàn)將所有需要用到的元器件添加到新建的工程中，然后再來(lái)考慮連線所要注意的問(wèn)題。 在繪畫(huà) Proteus 仿真圖的過(guò)程中也遇到過(guò)很多困難，首先遇到的困難就是相應(yīng)元器件的查找。 Proteus 軟件現(xiàn)在對(duì)于自己來(lái)說(shuō)最大的好處就是能夠?qū)崿F(xiàn)仿真，能夠檢查自己的程序到底有沒(méi)有達(dá)到本次設(shè)計(jì)的要求。 編譯無(wú)誤后，需要生成 Hex 文件， 如下圖所示。 如下圖51 所示。設(shè)置好一切相關(guān)的數(shù)據(jù)后，便可以將工程保存，并命名為 qipeibiyesheji。在學(xué)習(xí)中，我們應(yīng)該采用邊學(xué)邊用的學(xué)習(xí)方法， 而不是將某個(gè)軟件的所有功能都講解的非常仔細(xì)，很多不用的地方不用去研究，需要用到什么就學(xué)什么這樣才能有效地理解它，記憶它，最終達(dá)到學(xué)以致用的目的。 在使用 Keil 軟件之前，要保證在用戶的計(jì)算機(jī)上裝有一套穩(wěn)定可靠地軟件。只有在一步步的調(diào)試過(guò)程中逐步發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并逐步改進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)最終預(yù)定的功能。 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 5 數(shù)字時(shí)鐘 的仿真 與制作 程序編寫(xiě)完后 ，必須進(jìn)行調(diào)試。雖然編寫(xiě)的程序順利的實(shí)現(xiàn)了所要求的功能，但自己認(rèn)為還有一定的缺陷，那就是在秒表功能的狀態(tài)下， 無(wú)論按哪一個(gè)按鍵， 在按住不放的情況下數(shù)碼管不顯示任何數(shù)據(jù)。 //整點(diǎn)到則蜂鳴器響 } } 除以上三個(gè)實(shí)現(xiàn)所需功能的函數(shù)外，還需要中斷函數(shù) ， 初始化函數(shù)等 。 xianshi(miao,0x7f,0xbf)。i++) //延時(shí)時(shí)間 ， 控制蜂鳴器發(fā)聲頻率 { //報(bào)時(shí)時(shí)仍然顯示時(shí)鐘狀態(tài) xianshi(shi,0xfd,0xfe)。x) { for(i=0。 for(x=c。蜂鳴器報(bào)時(shí)函數(shù)如下： void baoshi(int c) { int x。通過(guò)不斷的嘗試，最終 找到了比較滿意的發(fā)聲頻率。 其程序流程圖如圖 43所示： 圖 43 按鍵檢測(cè)流程圖 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 蜂鳴器報(bào)時(shí)子程序設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的蜂鳴器報(bào)時(shí)函數(shù)雖然比較簡(jiǎn)單，但是在編寫(xiě)的過(guò)程中還是遇到了一些困難。如果沒(méi)有跳出對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié)，則無(wú)論怎樣按 K4 健，秒表功能都無(wú)法啟動(dòng)。 同理，按 K3 健兩下時(shí)對(duì)分位調(diào)整，按三下時(shí)對(duì)個(gè)位進(jìn)行調(diào)整，按四下即跳出時(shí)間的調(diào)節(jié)。數(shù)碼管顯示 子函數(shù) 的流程圖如圖 42所示： 圖 42 數(shù)碼管顯示流程圖 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 按鍵檢測(cè) 子程序 設(shè)計(jì) 本次的設(shè)計(jì)遵循的按鍵檢測(cè)原則是按鍵執(zhí)行是先檢測(cè)調(diào)時(shí)間的健是否被按下。 開(kāi)始 啟動(dòng)定時(shí)器 時(shí)間顯示 按鍵檢測(cè) 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 數(shù)碼管顯示 子程序 設(shè)計(jì) 數(shù)碼管顯示函數(shù)利用的是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描，所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示，即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余暉和人眼視覺(jué)暫留作用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示，而實(shí)際上多位數(shù)碼管是一位一位輪流顯示的，只是輪流的速度非?？?，人眼已經(jīng)無(wú)法分辨出來(lái)。 如果顯示時(shí)間在 六點(diǎn)整到二十二點(diǎn)整時(shí)，則蜂鳴器開(kāi)始報(bào)時(shí)，即到了幾點(diǎn)就響幾下，在其他的時(shí)間不報(bào)時(shí)。如果沒(méi)有跳出對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié)，則無(wú)論怎樣按 K4健，秒表功能都無(wú)法啟動(dòng)。同理，按 K3 健兩下時(shí)對(duì)分位調(diào)整，按三下時(shí)對(duì)個(gè)位進(jìn)行調(diào)整，按四下即跳出時(shí)間的調(diào)節(jié)。 按鍵 檢測(cè) 是先檢測(cè)是否 有鍵 被按下。此 次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì) 的主程序 流程圖如圖 41 所示。 下面分別對(duì)主程序和相應(yīng)的子程序做簡(jiǎn)要的湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 介紹。 C 語(yǔ)言?xún)H僅是一個(gè)開(kāi)發(fā)工具，其本身并不難， 難的是如何在將來(lái)開(kāi)發(fā)龐大系統(tǒng)中靈活應(yīng)用 C語(yǔ)言的正確邏輯編寫(xiě)出結(jié)構(gòu)完善的程序。 語(yǔ)言具有很好的移植性，可以直接由一個(gè)系統(tǒng)移入另一個(gè)系統(tǒng)。 、寄存器分配及數(shù)據(jù)類(lèi)型等。對(duì)單片機(jī)使用 C51 編程跟匯編 ASM51 編程相比有很多優(yōu)點(diǎn)： 解，而 C 語(yǔ)言則不需要有任何的了解就可以直接進(jìn)行編程 。 C語(yǔ)言程序本身不依賴(lài)于機(jī)器硬件系統(tǒng)，不需要對(duì) C語(yǔ)言程序做修改或者僅僅只是很簡(jiǎn)單的修改就可以將 C 語(yǔ)言程序從一個(gè)系統(tǒng)一直到另外一個(gè)完全不同的系統(tǒng)中。 此次設(shè)計(jì)采用 C語(yǔ)言 來(lái)編程。 數(shù)碼管顯示子程序通過(guò)控制 P0 口以及兩個(gè)鎖存器向數(shù)碼管分別輸送斷碼和位碼，來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘和秒表的顯示；按鍵檢測(cè)子程序則是通過(guò) — 四個(gè)口來(lái)控制四個(gè)獨(dú)立的按鍵，以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的調(diào)整和時(shí)鐘 /秒表功能的轉(zhuǎn)換；蜂鳴器報(bào)時(shí)子程序是通過(guò)控制 口來(lái)實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)。 圖 39 數(shù)字時(shí)鐘的總體設(shè)計(jì)電路 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 4 數(shù)字時(shí)鐘的軟件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的要求有 ： 用六位 LED 數(shù)碼管顯示時(shí)、分、 秒；以 24h（小時(shí)）計(jì)時(shí)方式；白天整點(diǎn)報(bào)時(shí)，晚上 22點(diǎn)后不報(bào)時(shí)；可實(shí)現(xiàn)時(shí)分調(diào)整、秒表功能轉(zhuǎn)換；可實(shí)現(xiàn)時(shí)分調(diào)整、時(shí)鐘功能轉(zhuǎn)換 。 整個(gè)設(shè)計(jì)的硬件電路就由這幾部分組成：一個(gè)單片機(jī)的最小系統(tǒng)，包括晶振電路和上電自動(dòng)復(fù)位電路；一個(gè)數(shù)碼管顯示電路；一個(gè)蜂鳴器控制電路和一個(gè)按鍵控制電路，構(gòu)成了整體的設(shè)計(jì)電路。如果沒(méi)有跳出對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié) ，則無(wú)論怎樣按 K4 健，秒表功能都無(wú)法啟動(dòng)。 同理，按 K3 健兩下時(shí)對(duì)湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 分位調(diào)整，按三下時(shí)對(duì)個(gè)位進(jìn)行調(diào)整，按四下即跳出時(shí)間的調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)中 K3 鍵是調(diào)時(shí)間按鍵。所謂軟件消抖，就是在第一次檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)先不動(dòng)作，延時(shí)一段時(shí)間（一般為 5~10ms），再次檢測(cè)按鍵 的狀態(tài)，則確認(rèn)真正有鍵按下，當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后也需要給 5~10ms 的延時(shí)。一般可用硬件或軟件的方法來(lái)消抖，具體方法有：雙穩(wěn)態(tài)消抖電路；濾波消抖電路以及軟件消抖。由于彈性作用的影響，機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開(kāi)的瞬間均有抖動(dòng)過(guò)程 ，從而也使按鍵輸入電壓信號(hào)也出現(xiàn)抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與按鍵的機(jī)械特性相關(guān)，一般為5~10ms。 設(shè)計(jì)的按鍵控制電路如下圖所示： 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 38 數(shù)字時(shí)鐘的按鍵控制電路 按鍵實(shí)際就是一種常用的按鈕開(kāi)關(guān)，平時(shí)鍵的兩個(gè)觸電處于斷開(kāi)狀態(tài)，按 鍵被按下時(shí)兩個(gè)觸電閉合。當(dāng)有鍵被按下時(shí)，便可判斷出按下的鍵是哪一個(gè)鍵。其檢測(cè)原理為：檢測(cè)時(shí)，先送一列為低電平， 其余幾列全為高電平，然后立即輪流檢測(cè)一次各行是否有低電平 ，若檢測(cè)到某一行為低電平，則我們便可確認(rèn)當(dāng)前被按下的鍵是哪一行那一列的。 2． 矩陣式鍵盤(pán) 簡(jiǎn)單鍵盤(pán)電路的每個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)占一根 I/O 口線，當(dāng)按鍵數(shù)目較多時(shí)，就要占用較多的 I/O 口資源，此時(shí)應(yīng)該用矩陣式鍵盤(pán)電路。每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根口線， I/O口線間的工作狀態(tài)互不影響。非編碼鍵盤(pán)有兩種形式：簡(jiǎn)單鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)。操作員通過(guò)鍵盤(pán)可以輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí) 現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。而單片機(jī) I/O 口輸出的電流比較小，故要使用 NPN 型三極管 來(lái)放大電流，以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。這里的源不是指電源而是指振蕩源。 由于本設(shè)計(jì)還要求時(shí)鐘 /秒表之間的相互轉(zhuǎn)換，因此 右邊單獨(dú)的數(shù)碼管是用于 時(shí)鐘 /秒表 功能轉(zhuǎn)換 的， 其硬件連接方式如 圖 33 所示 ： 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 36數(shù)碼管顯示電路圖 蜂鳴器控制電路 的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)要求整點(diǎn)報(bào)時(shí)功 能，故采用蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)到了幾點(diǎn)就響幾下，本設(shè)計(jì)在早上六點(diǎn)到晚上二十二點(diǎn)之 間報(bào)時(shí)，其余時(shí)間不報(bào)時(shí) 。 LED 顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。另外標(biāo)號(hào)為 1,2,3,4 的引腳對(duì)應(yīng)的是相應(yīng)的位選，即通過(guò)程序來(lái)控制哪一個(gè)或者那幾個(gè)數(shù)碼管亮。四位一體的數(shù)碼管共有十二個(gè)引腳，每個(gè)引腳對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的段選和位選，如下圖 35所示。 四位一體數(shù)碼管 簡(jiǎn)介 本次設(shè)計(jì)還用到了四位一體的數(shù)碼管，用來(lái)顯示時(shí)間。如圖 32(b)所示： 圖 34 共陰、陽(yáng)極數(shù)碼管原理圖 本次設(shè)計(jì)使用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管，共陽(yáng)極數(shù)碼管的所有陽(yáng)極全部接在一起，電路連接時(shí)，公共端接高電平，因此我們要點(diǎn)亮的那個(gè)發(fā)光二極管就 需要給陰極送低電平，此時(shí)顯示數(shù)字的編碼是相反關(guān)系，數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r，也需要5mA 以上的電流，而且電流不可過(guò)大，否則會(huì)燒毀發(fā)光二極管。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極與輸入端相連。 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 本次設(shè)計(jì)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位電路，其電路圖如圖 32 所示： 圖 32 單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位電路圖 由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成的單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 33所示： 圖 33 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 數(shù)碼管顯示電路 的設(shè)計(jì) 單個(gè)數(shù)碼管 簡(jiǎn)介 LED數(shù)碼顯示器是由發(fā)光二極管組成的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 32(c)所示。 （ 2）按鍵手動(dòng)復(fù)位 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 10MHz 時(shí)約為 時(shí)約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位， RST在上電時(shí)應(yīng)保持 20ms 以上的高電平。 RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括 VCC 的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間。 （ 1） 上電自動(dòng)復(fù)位電路 對(duì)于 HMOS 型單片機(jī)，只要在 RST 復(fù)位端接一個(gè)電容至 VCC 和一個(gè)電阻至 VSS（地） ,就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。復(fù)位完成后，如果 RST 端繼續(xù)保持高電平，單片機(jī)就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只有 RST 端恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其他工作狀態(tài)。 MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST，采用施密特觸發(fā)輸入，對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)，RST 引腳的內(nèi)部有一個(gè)低拉電路。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，但需保證脈沖寬度不小于 20ns，且頻率應(yīng)低于單片機(jī)所支持的最高頻率。晶體可在 ~12MHz 之間任選，電容可在 5~30pF 之間選擇 ，電容 C1 和 C2的大小可起頻率微調(diào)的作用，電容大小要和晶體的容性負(fù)載阻抗相匹配，否則不易起振。（ 1） 內(nèi)部時(shí)鐘方式 利用單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器，在 XTAL1和 XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩 。 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)要正常運(yùn)行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個(gè)基本條件：（ 1）電源正常（ 2）時(shí)鐘正常 （ 3）復(fù)位正常。 本設(shè)計(jì)可以只采用 4個(gè)按鍵即可全部實(shí)現(xiàn)所要求 的功能，因此采用獨(dú)立按鍵的形式。單片機(jī)的最小系統(tǒng)包含有晶振電路和上電復(fù)位電路，兩者必不可少。 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 3 數(shù)字時(shí)鐘硬件電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì) 利用 AT89C52 的 P0 口來(lái)控制 8位共陰極的數(shù)碼管，由于 P0 口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，為高阻狀態(tài)，所以不能正常的輸出高 /低電平 ，因此 P0口在使用時(shí)必須接上上拉電阻。 P3口除可以作為通用的 I/O口使用外，其主要的功能是它的第二功能。 該單片機(jī)的引腳圖 如圖 21所示 ： 湖 北理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 22 AT89C52的引腳圖 它一共有 40個(gè)引腳，引腳又分為四類(lèi)。 52系 列單片機(jī) 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 可擦除 Flash存儲(chǔ)空間為 8kb， 可用內(nèi)部 RAM存儲(chǔ)空間具有 256kb， 同時(shí)具有 32 位