【正文】 圖 59 仿真顯示 4 圖 510 仿真顯示 5 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 511 仿真顯示 6 圖 512 仿真顯示 7 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 1C12 2 P FC22 2 P FC31 0 u FX11 2 MR11 0 kA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19A B /B A1U27 4 L S 2 4 5K0 K1 K2 K3K4 K5 K6 K7K8 K9 KA KBKC KD KE KF4*4矩陣鍵盤設(shè)計(jì) 24 圖 513 仿真顯示 8 圖 514 仿真顯示 9 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 515 仿真顯示 A 圖 516 仿真顯示 B 4*4矩陣鍵盤設(shè)計(jì) 26 圖 517 仿真顯示 C 圖 518 仿真顯示 D xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 519 仿真顯示 E 圖 520 仿真顯示 F 4*4矩陣鍵盤設(shè)計(jì) 28 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 6 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)基于 單片機(jī)技術(shù)和數(shù)碼管顯示，利用美國愛特梅爾（ Atmel）公司的AT89C51 單片機(jī)作為主控芯片、 結(jié)合電源電路、 晶振振蕩電路、復(fù)位電路、按鍵掃描模塊、 LED 顯示模塊 等， 并采用 C 語言對(duì)程序進(jìn)行編譯。 圖 53 程序的編寫圖 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 2）生成仿真所需的 .hex 文件 點(diǎn)擊 Project 再點(diǎn)擊 Options for Tard 設(shè)置晶振為 ，點(diǎn)擊 Ouptput 選定，Creat HEX80，如圖 54 所示。 圖 51 工程的創(chuàng)建圖 AT89C51 單片機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)選用的是單片機(jī) AT89C51，如圖 52 所示。 軟件仿真工具采用英國 Labcenter Electronics 公司研發(fā)的多功能 EDA 軟件Proteus，其中的 Proteus ISIS 是一款操作簡(jiǎn)單便捷的電子系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)軟件，它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)，可以仿真和分析各種模擬 器和集成電路。 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 36 4*4 鍵盤按鍵原理圖 4*4矩陣鍵盤設(shè)計(jì) 14 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)部分主要為鍵盤的按下和消抖以及按鍵的識(shí)別，主程序流程圖如圖 41 所示。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到當(dāng)前按鍵的特征編碼。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效提高單片機(jī)系統(tǒng)的接口利用率，節(jié)約資源。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。復(fù)位電路如圖 35 所示。 不管是單片機(jī)剛接上電源還是斷電后或發(fā)生故障后均要進(jìn)行復(fù)位的操作。晶振電路如圖 34 所示。 XTAL1和 XTAL2腳分別構(gòu)成單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路的反相放大器的輸入端和輸出端，外接石英晶體X1 和振蕩電容 C C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路 [10]。 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 33 74L245 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 晶振電路 單片機(jī)是一種時(shí)序電路，要想其正常工作必須提供脈沖。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機(jī) P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入 74LS245 總線驅(qū)動(dòng)器。 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行變換交流電壓、阻抗和電流的器件；三端穩(wěn)壓器可靠性高、精度高、電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉，可以實(shí)現(xiàn)可靠的直流穩(wěn)壓電源； 整流電路采用全橋式整流橋，即利用四個(gè)二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓；電容濾波電路即在輸出端并聯(lián)一個(gè)電容器。它的輸出電壓可以隨意連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電流也可達(dá)到很大，穩(wěn)壓精度較高 [9]。其電路圖如 32 所示。 其總電路圖見附錄 A。 圖 31 硬件總體原理框圖 外圍電路 本系統(tǒng)選用單片機(jī) AT89C51 作為核心控制器件， 結(jié)合電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、按鍵掃描模塊等。 圖 24 74LS245 引腳圖 xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 設(shè)計(jì)原理 根據(jù)系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案， 4*4矩陣鍵盤 的 硬件設(shè)計(jì) 部分采 用 AT89C51單片機(jī)作為核心控制器件，結(jié)合外圍的按鍵模塊和數(shù)碼管顯示等硬件輔助電路 ， 組成一個(gè)對(duì) 按鍵信息簡(jiǎn)單識(shí)別的系統(tǒng)。 P0口與 74LS245輸入端相連 ,E 端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。 DIR=“1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) CE 為高電平時(shí)， A、 B 均為高阻態(tài)。當(dāng) 8051單片機(jī)的 P0口總線負(fù)載過大，比如超過 P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入 74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器 [8]。 74LS245 的功能說明 74LS245是我們常用的芯片， LED 和其 他設(shè)備的驅(qū)動(dòng)經(jīng)常會(huì)用到它，它是 8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳輸。 表 22 8段數(shù)碼管段碼表 驅(qū)動(dòng)部分簡(jiǎn)介 通過和單片機(jī)相連對(duì) 8 段數(shù)碼管的一個(gè)驅(qū)動(dòng)作用。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由八個(gè)發(fā)光二極管所組成，其由七個(gè)筆畫和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)組成，依順時(shí)針方向?yàn)?A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 與 DP 等八組發(fā)光二極管的排列，可用以顯示 0～ 9數(shù)字及英文數(shù) a、 b、 c、 d、 e、 f。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在使用的時(shí)候是將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)給其xx 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 中某一字段的陽極輸入高電平時(shí)，相應(yīng)字段就會(huì)被點(diǎn)亮，進(jìn)行相反的操作，相應(yīng)字段將不會(huì)亮。 8 段 LED 數(shù)碼管的功能說明 （ a） 8 段 LED 數(shù)碼管圖 圖（ b）共陽極 LED 圖 （ c）共陰極 LED 圖 圖 23 8 段數(shù)碼管功能圖 按發(fā)光二極管單元連接方式可分為兩類，它們是共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。通過 LED 與普通白熾燈 螺旋節(jié)能燈及 T5 三基色熒光燈的對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)：普通白只燈的光效最差僅有 12LM/W，壽命也很短，不到 2020 小時(shí)，其次是螺旋節(jié)能燈的光效，它是白熾燈的 5 倍即就是 60ML/W，壽命相對(duì)比較長：達(dá)到 8000 小時(shí)左右，再者就是 T5 熒光燈的光效：它是白熾燈的 8 倍多達(dá)到 96LM/E，壽命是其的 5 倍，而直徑僅為 5 毫米的 LED，其光效甚至可以達(dá)到 150LM/W，其壽命超過普通白熾燈的幾十倍，已經(jīng)大于 100000 多個(gè)小時(shí)。 LED 數(shù)碼管的簡(jiǎn)介 LED 是一種將電源提供的電能轉(zhuǎn)變成可見光的半導(dǎo)體，它改變白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的基本原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳將會(huì)被略微拉高。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上 置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，對(duì)于鎖存地址的位字節(jié)通常是由地址鎖存允許輸出的電平來完成。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表 21 所示： 表 21 P3 口第二功能表 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng) P3 口被輸入高電平后，其內(nèi)部被上拉為高電平，并當(dāng)作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P2 口對(duì)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，將地址的高 8 位通過 P2 口輸出。 P2 口： P2 口是內(nèi)部含有上拉電阻，一個(gè) 8 位雙向的 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口管腳被輸入高電平后，其管腳內(nèi)部將被上拉為高，以用來作為輸入。 P1 口管腳被輸入高電平后，其內(nèi)部將被上拉為高，可以用來作輸入，如果想輸出電流，可以將 P1 口下拉為低電平，這些是因?yàn)閮?nèi)部上拉的緣故。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或者程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線。作為輸入口，每個(gè)引腳可吸收 8 個(gè) TTL 的灌電流。 GND：接地。 4*4矩陣鍵盤設(shè)計(jì) 4 AT89C51 單片機(jī)引腳功能說明 AT89C51 的引腳如圖 22 所示。該器件采用 ATMEL 高密度、非易失性存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳