【正文】 列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。 功能特點(diǎn)：Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例：multisim）的功能。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持 805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086 和MSP430 等，2022 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。圖 310 數(shù)碼管的硬件連接示意圖數(shù)碼管使用條件：a、使用電壓段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；b、小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA） ；動(dòng)態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明：（１）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；（２）焊接溫度：２６０度；焊接時(shí)間：1s（３）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。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。圖 39 共陽式、共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間,即時(shí)、分、秒，因此需要 6 個(gè)數(shù)碼管，另需兩個(gè)數(shù)碼管來顯示橫。LED 數(shù)碼管有共陽、共陰之分。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。LED 顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一， 發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式 LED 顯示器件（半導(dǎo)體顯示器） 。在本任務(wù)中，為了簡便，字形碼和字位碼都沒由加驅(qū)動(dòng)電路，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加驅(qū)動(dòng)電路。3 個(gè)數(shù)碼管分時(shí)輪流循環(huán)點(diǎn)亮，在同一時(shí)刻只有 1 個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮，但由于數(shù)碼管具有余輝特性及人眼具有視覺暫留特性，所以適當(dāng)?shù)剡x取循環(huán)掃描頻率，看上去所有數(shù)碼管是同時(shí)點(diǎn)亮的，察覺不出閃爍現(xiàn)象。所以，在數(shù)碼管個(gè)數(shù)較多時(shí)，常采用動(dòng)態(tài)顯示方式。因?yàn)?PCB 中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實(shí)際數(shù)目，不過如果仔細(xì)觀察主機(jī)板，還是可以看出來。大部分的主機(jī)板都是 4 到 8 層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理可以做到近 100 層的 PCB 板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。因?yàn)殡p面板的面積比單面板大了一倍，而且因?yàn)椴季€可以互相交錯(cuò)（可以繞到另一面） ，它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔（via） 。因?yàn)閱蚊姘逶谠O(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制（因?yàn)橹挥幸幻?，布線間不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑） ，所以只有早期的電路才使用這類的板子。PCB 板有以下三種主要的劃分類型：單面板（SingleSided Boards） 在最基本的 PCB 上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。在編程時(shí)，EA/Vpp 腳還需加上 21V 的編程電壓。如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器，ALE 會(huì)跳過一個(gè)脈沖。Pin30:ALE/ 當(dāng)訪問外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。此外，RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳，Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)，8051 的初始態(tài)。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H，P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入 07H，其它專用寄存器被清“0” ?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：MCS51 的引腳說明：MCS51 系列單片機(jī)中的 8038051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。INTEL 的 MCS51 系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的MCS96 系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。時(shí)鐘電路：8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。中斷系統(tǒng)：8051 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。全雙工串行口：8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。并行輸入輸出(I/O)口：8051 共有 4 組 8 位 I/O 口(P0、 PP2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：8051 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。中央處理器：中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 原理圖圖 34 電路總圖 重要元器件介紹 單片機(jī)介紹1. MCS51 系列單片機(jī)簡介8051 是 MCS51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。對內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高 8 位地址和控制信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。對內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低 8 位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。對內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)。常用的復(fù)位電路如下圖所示：圖 33 常用復(fù)位電路圖(1) P0 端口[] P0 是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置1（對端口寫 1）時(shí)作高阻抗輸入端。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6MHz 時(shí)，C 取22μF，Rs 約為 200Ω，Rk 約為 1K。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序?！ST　9在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51 芯片便循環(huán)復(fù)位。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22μF。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內(nèi)選擇。圖 32 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖XTAL1　19XTAL2　18XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。2）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 －“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè)數(shù)碼管的 a－h(huán) 端口上； 3）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 “獨(dú)立式鍵盤”區(qū)域中的 SP1 端口上； 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 31 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1 組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分。故采用方案三。方案三：系統(tǒng)采用 8051 為核心的單片機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)原理圖中的邏輯控制、主門、門控、計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)要求單片機(jī)計(jì)數(shù)器的方式控制寄存器 TMOD 中的 GATE 位=1 時(shí)，可以很方便的進(jìn)行 INT0 引腳的外部輸入信號的時(shí)間間隔測量。所以方案一不采用。在這個(gè)設(shè)計(jì)中主要需要解決