【正文】 單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心控制器，只有保證單片機(jī)的正常工作才能完成程序的運(yùn)行及顯示的控制。 4）測(cè)量?jī)x器的帶寬必須大于被測(cè)量電路的帶寬。測(cè)試注意事 1）正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端，儀器的接地端與電路的接地端要可靠連接 2）在信號(hào)較弱的輸入端，盡可能使用屏蔽線(xiàn)連線(xiàn)，屏蔽線(xiàn)的外屏蔽層要接到公共地線(xiàn)上，在頻率較高時(shí)要設(shè)法隔離連接線(xiàn)分布電容的影響，例如用示波器測(cè)量時(shí)應(yīng)該使用示波器探頭連接，以減少分布電容的影響。動(dòng)態(tài)檢測(cè)與測(cè)試動(dòng)態(tài)測(cè)試是在靜態(tài)測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，測(cè)試的方法地在電路的輸入端加上所需的信號(hào)源，并循著信號(hào)的注射逐級(jí)檢測(cè)各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，如必要對(duì)電路參數(shù)作進(jìn)一步調(diào)整。若電路經(jīng)過(guò)上述檢查，確認(rèn)無(wú)誤后，可轉(zhuǎn)入靜態(tài)檢測(cè)與測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)和測(cè)試常用的儀器有：萬(wàn)用 表、穩(wěn)壓電源、示波器、等。使用面包板焊接更加方便，容易更換線(xiàn)路和器件，而且可以多次使用。系統(tǒng)測(cè)試檢測(cè)可以分為硬件系統(tǒng)測(cè)試和軟件系統(tǒng)測(cè)試。單面板的導(dǎo)電圖形比較簡(jiǎn)單，大多采用絲網(wǎng)漏印法制成。單面板 單面 PCB ――絕緣基板上僅一面具有導(dǎo)電圖形的印制電路板 PCB。目前單面板和雙面板的應(yīng)用最為廣泛剛性印制板 PCB 具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，用它裝成的部件具有一定的抗彎能力，在使用時(shí)處于平展?fàn)顟B(tài)。因?yàn)椴季€(xiàn)是在底層進(jìn)行的，所以在打印布線(xiàn)層時(shí)，在 Bottom Copper 和 Board Edge 選項(xiàng)前打勾，表示選中要打印輸出；而在打印元件的布局層（絲印層）時(shí)，在 Top Silk 和 Board Edge 選項(xiàng)前打勾（這一層在打印時(shí)注意需要選擇鏡象打?。?； Scale 選項(xiàng)是打印輸出的圖紙比例，選 100%； Rotation 和 Reflection 選項(xiàng)分別是橫向 /縱向輸出和是否要鏡象的設(shè)置。在設(shè)置對(duì)話(huà)框中，單擊選擇 Printer，可以選擇打印機(jī)和設(shè)置打印紙張以及版圖放置方向。 然后是設(shè)置要打印的輸出電路層。 圖 自動(dòng)布線(xiàn) 圖 手動(dòng)調(diào)整并覆銅 輸出及制作 PCB 最后就是輸出打印電路版圖了。在布線(xiàn)時(shí)盡量要把焊盤(pán)測(cè)大一些以有利于后續(xù)的焊接工作。 圖 元件自動(dòng)布局版圖 圖 手動(dòng)調(diào)整元件布局版圖 元件布線(xiàn)及調(diào)整 同樣， PCB 的布線(xiàn)也是有自動(dòng)布線(xiàn)和手動(dòng)布線(xiàn)兩種布線(xiàn)方式。本設(shè)計(jì)線(xiàn)采用自動(dòng)布局然后手動(dòng)調(diào)整的方式。布局有自動(dòng)布局和手動(dòng)布局兩種方式。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，可以在 System和 Tools 中去設(shè)置完成。在左上Strategy欄中分別選中 POWER和 SIGNAL，在下面的 Pair1中選同一層 Board Edge層（黃色）。單擊 System 中的Set Default Rules 項(xiàng)，在彈出的對(duì)話(huà)框中設(shè)置規(guī)則參數(shù)，有焊盤(pán)間距、線(xiàn)與焊盤(pán)間距、線(xiàn)與線(xiàn)間距等一些安全允許值。 （ 2）設(shè)置電路板的相關(guān)參數(shù) PCB 板邊框畫(huà)好以后，就要設(shè)置電路板的相關(guān)參數(shù)。 圖 四引腳開(kāi)關(guān)封裝 規(guī)劃電路板并設(shè)置相關(guān)參數(shù) （ 1）規(guī)劃電路板 在 ARES 6 Professional 窗口中選中 2D 畫(huà)圖工具欄的圖標(biāo)，在底部的電路層中選中 Board Edge 層（黃色），即可以單擊鼠標(biāo)左鍵拖畫(huà)出 PCB 板的邊框了。 ARES 6 Professional 編輯界面 對(duì)于沒(méi)有封裝或是封裝不合適的，則需要自己創(chuàng)建封裝。可以看到，在圖 2 中左下角的元器件選擇窗口中列出了從原理圖加載過(guò)來(lái)的所有元器件。 圖 ISP 下載器接口接線(xiàn)圖 5 光立方 PCB 版制作 protues 制作 PCB 版圖 本設(shè)計(jì)采用 protues 制作 PCB 版圖，用 Proteus 制作 PCB 通常包括以下一些步驟：（ 1）繪制電路原理圖并仿真測(cè)試；（ 2）加載網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝；（ 3）規(guī)劃電路板并設(shè)置相關(guān)參數(shù)；（ 4）元件布局及調(diào)整；（ 5）布線(xiàn)并調(diào)整；（ 6）輸出及制作 PCB。燒錄完成成功后會(huì)有提示。 ISP 的引腳接線(xiàn)圖見(jiàn) ?？稍诰€(xiàn)系統(tǒng)編程的意思是指電路板上的可編程下載的空白元器件可以直接編程寫(xiě)入最終用戶(hù)代碼，而不需要從電路板上取下可重復(fù)編程邏輯器件。子程序區(qū)是由一系列的指令所構(gòu)成的，可以在子程序的結(jié)尾處安排陷阱。由于 表格的內(nèi)容與檢索值有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此只能在表格的最后安排陷阱設(shè)置指令。 （ 3）表格區(qū)。 （ 2）未使用的大片 EPROM 空間。 （ l）未使用的中斷向量區(qū)。“軟件陷阱”是一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的 程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有一段專(zhuān)門(mén)處理錯(cuò)誤的程序。應(yīng)該注意的是在一個(gè)程序中“指令冗余”不能使用過(guò)多，否則會(huì)降低程序的執(zhí)行效率。所謂“指令冗余”，就是在一些關(guān)鍵的地方人為地插入一些單字節(jié)的空操作指令 NOP。因此在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到萬(wàn)一程序“跑飛”，應(yīng)讓其能夠自動(dòng)恢復(fù)到正常狀態(tài)下運(yùn)行。很多單片機(jī)控制的設(shè)備中都有設(shè)置人工復(fù)位電路。這就是通常所說(shuō)的程序“跑飛”。如此依次循環(huán)選通各列來(lái)顯示所需畫(huà)面。 顯示程序的設(shè)計(jì) 顯示采用的是掃描顯示方式，選通一列后按 照列數(shù)據(jù)的第 i 列對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為數(shù)組中的第和第 i 個(gè)元素。 顯示程序的設(shè)計(jì) 41 LED 顯示屏的 動(dòng)態(tài)掃描顯示是把整個(gè) LED 屏幕分成若干部分，每一幅畫(huà)面是顯示完一部分后，又顯示第二部分??直到顯示完最后一部分又重新開(kāi)始顯示第一部分，重復(fù)循環(huán)進(jìn)行在重復(fù)掃描速度足夠快的情況下，我們看到的就是一幅穩(wěn)定的畫(huà)面也就是說(shuō)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示需要不斷進(jìn)行畫(huà)面的刷新動(dòng)態(tài)掃描分為行掃描和列掃描兩種方式區(qū)別在于選通端和數(shù)據(jù)輸入端分別是行還是列。把各子程序?qū)憺橐粋€(gè)可單獨(dú)執(zhí)行的完整程序。通過(guò)控制程序選擇不同的顯示程序進(jìn)行顯示。 圖 軟件功能結(jié)構(gòu)框圖程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件采用語(yǔ)言編寫(xiě)，按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)?，F(xiàn)描述一下用動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符“ B”的過(guò)程。最典型的例子就是電影放映機(jī)?？紤]到 P0 口必需設(shè)置上拉電阻，我們采用 47 kΩ排電阻作為上拉電阻 LED 光立方整體顯示框圖 在三維光立方中采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，這種顯示方式巧妙 地利用了人眼的視覺(jué)暫留特性。在該顯示系統(tǒng)中， 232 為通信系統(tǒng)中最重要的硬件組成部分。用于測(cè)試程序，以及系統(tǒng)軟件的。但單片機(jī)串行口采用正邏輯 TTL 電平，即數(shù)字“ 1”時(shí)為＋ 5V 數(shù)字“ 0”時(shí)為 5V，所以單片機(jī)與計(jì)算機(jī)不能直接相連進(jìn)行通信必須將 RS232C與 TTL 電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。除了單片機(jī)要與 PC 機(jī)制定通信協(xié)議，確定發(fā)送速率外 還需要解決的問(wèn)題就是信號(hào)電平問(wèn)題。由于串行通訊方式具有使用線(xiàn)路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線(xiàn)路特性的不一致而被廣泛采用。 OE39。輸出控制不影響觸發(fā)器的內(nèi)部工作，既老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉，新的數(shù)據(jù)也可以置入。緩沖輸出的控制輸入將使八個(gè)輸出處于正常狀態(tài)（高電平或低電平）或處于高阻狀態(tài)。在時(shí)鐘的正跳動(dòng)， Q 輸出將處于 D 輸入端已建立的邏輯狀態(tài)。 圖 電磁繼電器的原理圖 當(dāng)控制的開(kāi)關(guān)閉合電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸點(diǎn)接觸，與觸點(diǎn)相連接的電源電路便接通當(dāng)控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點(diǎn)彈開(kāi)，電源電路亦隨之?dāng)嚅_(kāi)。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開(kāi)關(guān)。上電復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)（高電平有效）由RST 對(duì) AT89S52 單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位 圖 按鍵電平復(fù)位電路圖 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)繼電器是本設(shè)計(jì)中的本設(shè)計(jì)中的繼電器采用，繼電器一般由鐵芯、線(xiàn)圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的繼電器就是電子機(jī)械開(kāi)關(guān)，它是用漆包銅線(xiàn)在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當(dāng)線(xiàn)圈中流過(guò)電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場(chǎng)，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的吸住，使之?dāng)嚅_(kāi)第一個(gè)觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）而接通第二個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)），這一過(guò)程稱(chēng)為電磁繼電器的啟動(dòng)，繼電器啟動(dòng)的結(jié)果是把常閉觸點(diǎn)所接的外電路斷開(kāi)和把常開(kāi)觸點(diǎn)所接的外電路接通。 單片機(jī)有多種復(fù)位方式，常用的復(fù)位操作有上電復(fù)位和手動(dòng)按鍵電平復(fù)位方式。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 圖 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)或者出現(xiàn)死機(jī)時(shí) 需要復(fù)位，使 CPU 以及其他功能部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始。復(fù)位電路是為單片機(jī)初始化操作準(zhǔn)備的。 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生 AT89S52 單片機(jī)工作時(shí)必需的控制信號(hào)。 51 系列 Microcontroller，又稱(chēng)微處理器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM、程序存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種 I/O 接口電路。穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機(jī)電路的電源。 圖 電源電路圖 220V 交流市電通過(guò)電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路和濾波電容的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和 GND 兩端形成一個(gè)并不十 分穩(wěn)定的直流電壓 該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化 。單片機(jī)屬于數(shù)字電路中的器件，所以這里需要選擇 +5V 的直流電源。由給出的行選通信號(hào)，從第一開(kāi)始，按順序依次對(duì)各進(jìn)行掃描。將以此方案為指導(dǎo)思想展開(kāi)具體的硬件電路設(shè)計(jì) 。在整個(gè)電路當(dāng)中此電路部分相當(dāng)于一個(gè)上位機(jī)，它負(fù)責(zé)控制整個(gè)電路以及相應(yīng)的程序的運(yùn)行、與PC 機(jī)的串行通訊、以及給屏部分發(fā)送命令。電路大體上可以分成控制、顯示驅(qū)動(dòng)電路、電路三部分。支持 MCS－ 51 用語(yǔ)言編程的編譯器偉福 WAVE6000 編譯 器因此軟件設(shè)計(jì)最終方案為采用語(yǔ)言為語(yǔ)言，為編譯工具按照控制、通信、顯示等幾個(gè)功能模塊來(lái)編寫(xiě)程序。 系統(tǒng)軟件編譯器介紹 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序并不能被單片機(jī)直接執(zhí)行還需要編譯為單片機(jī)可執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言。 6 能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。 4 能夠?qū)﹃P(guān)鍵代碼進(jìn)行更準(zhǔn)確的控制，避免因線(xiàn)程共同訪(fǎng)問(wèn)或者硬件設(shè)備共享引起的死鎖。 2 能夠直接訪(fǎng)問(wèn)與硬件相關(guān)的存儲(chǔ) 器或 I/O 端口。 C 語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，可產(chǎn)生壓縮代碼。最后還要選擇一款與所選單片機(jī)的下載器或下載軟件來(lái)把編寫(xiě)的程序下載到單片機(jī)中執(zhí)行。軟件的編寫(xiě)需要借助軟件編輯器和編譯軟件，編譯完成后還需要下載到單片機(jī)中執(zhí)行。 系統(tǒng)軟件方案軟件的設(shè)計(jì)除了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)功能外還必須要滿(mǎn)足易讀寫(xiě)，方便下載和編譯?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等測(cè)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前 狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和測(cè)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision WAVE 偉福等軟件。目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有： ARM7 LPC21xx 、 8051/52 系列、 AVR 系列、 PIC10/12/16/18 系列、 HC11 系列以及多種外圍芯片。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 測(cè)試器、 SPI 測(cè)試器、鍵盤(pán)和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。整個(gè)過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟： （ 1）構(gòu)想電路模型 （ 2）設(shè)計(jì)電路原理圖 （ 3）校對(duì)后輸出原理圖 （ 4）產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表 （ 5）設(shè)計(jì)印刷電路板 （ 6）檢查后輸出 PCB 板圖 方案二： PROTUES 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。 基于以上分析結(jié)果，加上由于成本和控制的難易程度，決定選取單色藍(lán)光LED 作為本次設(shè)計(jì)顯示色彩，亮度高，顯示效果很好 [7]。 75mm、Φ 5mm。 室外顯示屏：面積一般幾十平方米至