【正文】 理圖中放置元件 ； 設(shè)置元件屬性 ； 放置電源和接地符號(hào) ； 繪制原理圖 。 這時(shí)就可以運(yùn)行仿真了。 本設(shè)計(jì)中使用了單片機(jī)，需要加載程序文件。 Proteus 的使用相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在元件庫中找到 相應(yīng) 電路所要用到的元件后放置在原理圖紙上，然后用導(dǎo)線連接起來就可以了。 ○ 3 中斷 流程圖 設(shè)計(jì)采用了外部中斷， 中斷程序流程圖如圖 13 所示 ： 15 中 斷 返 回R E S E T = 0中 斷初 始 化定 時(shí) 器 T 0 , T 1 。按鍵識(shí)別的方法包含了行掃描法和反轉(zhuǎn)法。 14 （ 2） 程序設(shè)計(jì) 完整的程序參見附錄。在這里用到了 Keil C 和 Proteus，同時(shí)在電路制板時(shí)用到了 Protel DXP 繪制 PCB 板。 電路中 74LS04 不僅 起到了 反向作用 ， 還有 增大負(fù)載能力的作用。其 管腳配置 及動(dòng)態(tài)顯示接口電路如圖 9 所示 ： 圖 9 共陰極數(shù)碼管 管腳配置 及動(dòng)態(tài)顯示接口電路 13 報(bào)警電路 考慮到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的元器件， 設(shè)計(jì)中 采用 了 蜂鳴器報(bào)警電路，如果有條件還可以采用更高級(jí)的語音報(bào)警電路，那樣更加直觀方便。在此瞬間，段選控制 I/O 口輸出相應(yīng)字型碼，而位選則控制 I/O 口在該顯示位送出低電平，以保證該位顯示相應(yīng)字符。由于所 有 位選皆由一個(gè) I/O 口控制，在每一瞬間 6 位 LED 會(huì)顯示相同的字符。 單 個(gè) 共陰極 7 段數(shù)碼 的段選碼 如表 3 所示 ： 表 3 7段共陰數(shù)碼管 段選碼表 顯示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共陰極段選碼 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 共陰極 LED 數(shù)碼管將發(fā)光二極管的陰極（負(fù)極）短接后作為公共陰極，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平、“ ”端接低電平時(shí)才能發(fā)光。 首先由 P1 口的高四位輸出 0 電平，從 P1 口的低四位讀取鍵盤的狀態(tài)；再 從 P1 口的低四位輸出 0 電平，從 P1 口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。用 I/O 線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行與列的交點(diǎn)上，這樣可以節(jié)約 I/O 口線。對(duì)于是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式和查詢方式兩種。 軟件消抖是用延時(shí)來躲過暫態(tài)抖動(dòng)過程，執(zhí)行一段大于 10ms 的延時(shí)程序后，再讀取穩(wěn)定的鍵狀態(tài)。 為了保證鍵動(dòng)作一次，僅作一次處理，必須采取措施以消除抖動(dòng)。圖7 為幾種常見的復(fù)位電路 接法 [8]。復(fù)位電路中的電阻、電容數(shù)值的設(shè)置，是為了保證在 RST 管腳處至少保持兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期）的高電平而完成復(fù)位過程的，也就是在斯密特觸發(fā)器的輸入端維持在最低閥值電壓以上足夠長(zhǎng)時(shí)間，使斯密特觸發(fā)器產(chǎn)生一個(gè)正脈沖。 R3R2R1R4 R5S1 S2C1C4C2C3VCCRSTVEEVCCRSTVEEVCCRSTVEEVCC VCC VCC 圖 7 各種復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路復(fù)位 的 。 10 圖 6 單片機(jī)外接晶體的接法 （ 5） 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是將程 序計(jì)數(shù)器 PC 初始化為0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。電容的大小影響振蕩器電路的穩(wěn)定性和快速性，其值有微調(diào)作用，通常取 30pF 左右。設(shè)計(jì)中采用了比較典型的內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖 6 所示 ： 其工作原理是：片內(nèi)高增益反向放大器 XTAL XTAL2 外接作為反饋元件的晶體（呈感性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。而 P1P3 口只能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)。 ○ 4 I/O 口的驅(qū)動(dòng)特性。當(dāng)不 使 用并行擴(kuò)展總線時(shí)， P0、 P2 口都可以做普通 I/O 口。這些指令都是一些邏輯運(yùn)算指令、置位 /清除 指令、條件轉(zhuǎn)移指令以及將 I/O 口作為目的地址的操作指令。 ○ 2 口鎖存器的讀、改、寫操作。 I/O 端口的應(yīng)用特性 ○ 1 端口的自動(dòng)識(shí)別。由口鎖存器和引腳電路可知：當(dāng)由內(nèi)部總線給口鎖存器 置 0 或 1 時(shí)，鎖存器中的“ 1”或“ 0”狀態(tài)立即反映到引腳上。 P3 口為復(fù)用的 I/O 端口，口內(nèi)有復(fù)用輸出功能的控制端；引腳也有復(fù)用輸入功能的控制端。 P0 口輸出并行總 線的地址 /數(shù)據(jù)信號(hào)； P2 口輸出高 8 位地址信號(hào)。 ○ 2 I/O 的復(fù)用結(jié)構(gòu) I/O 端口的總線復(fù)用。內(nèi)部總線又是分時(shí)操作，故每個(gè) I/O 端口都有相應(yīng)的鎖存器。 圖 5 為各 接 口的電氣結(jié)構(gòu)示意圖 [5,6]： DC L K鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫 鎖 存 器讀 鎖 存 器M U XP 0 . X地 址 / 數(shù) 據(jù)控 制V c c讀 引 腳DC L K鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫 鎖 存 器讀 鎖 存 器M U XP 2 . X地 址 / 數(shù) 據(jù)控 制V c c讀 引 腳（ a ） P 0 口 位內(nèi) 部上 拉（ c ） P 2 口 位DC L K鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫 鎖 存 器讀 鎖 存 器P 1 . XV c c讀 引 腳內(nèi) 部上 拉DC L K鎖 存 器內(nèi) 部 總 線寫 鎖 存 器讀 鎖 存 器P 3 . XV c c讀 引 腳內(nèi) 部上 拉交 替 輸出 功 能交 替 輸入 功 能（ d ） P 3 口 位（ b ） P 1 口 位圖 5 P0、 P P P3 口 的電氣結(jié)構(gòu)圖 I/O 端口 的結(jié)構(gòu) ROM 并行接口 RAM 串行接口 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 中斷系統(tǒng) 內(nèi)部總線 SFR特殊功能寄存器 P0 TXD RXD INTO INT1 CPU 微 處 理 器 P1 P2 P3 內(nèi)部總線 T0 T1 8 ○ 1 鎖存器加引腳的典型結(jié)構(gòu) 52 的 I/O 端口都由內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)操作控制。 STC89C52 的主要工作特性如下： ○ 1 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含 8KB 的 Flash 程序存儲(chǔ)器，可擦寫壽命為 10000次； ○ 2 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含 256 字節(jié)的 RAM； ○ 3 具有 32 根可編程 I/O 口線； ○ 4 具有 3 個(gè)可編程定時(shí)器； ○ 5 中斷系統(tǒng)是具有 8 個(gè)中斷源、 6 個(gè)中斷矢量、 2 個(gè)級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； ○ 6 串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口； ○ 7 具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針 DPTR； ○ 8 低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式； ○ 9 具有可編程的 3 級(jí)程序鎖定位； ○10單片機(jī) STC89C52 工作電源電壓為 5（ 1+） V，且典型值為 5V； ○11單片機(jī) STC89C52 最高工 作頻率為 24MHz， 單片機(jī)正常工作時(shí)，都 7 需要有一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路。 6 圖 3 總線型單片機(jī)非總線應(yīng)用的最小系統(tǒng) （ 2） 系統(tǒng)特點(diǎn) ○ 1 有大量可使用的 I/O 口 ； ○ 2 沒有并行擴(kuò)展，應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ； ○ 3 外圍器件只能通過 UART口的串行移位方式或虛擬串行擴(kuò)展 總線進(jìn)行擴(kuò)展。 按鍵電路 控制電路 顯示電路 報(bào)警電路 5 SW2SW3SW5X122pFC122pFC2XTAL119XTAL218RST910111213141516172122232425262728323334353637383912345678PSEN29ALE30EA31VCC40GND2010uFEC110KR110KR2VCCVCCVCCC3VCCSW4SW6SW7SW8SW9e1d2p3c4g5b7s38s29f10a11s112s46s513s614SW10SpeakerSW1SW11SW12SW13SW14SW15SW16STARTRESET123456789RP1VCCD2 D3D1VCCVCCVCC1KR3R4VCC14A613Y612A511Y510A49A11Y12A23Y24A35Y36GND7Y487404ADDSUBp31p30p31p30 圖 2 搶答器 電路設(shè)計(jì)原理圖 3． 電路 硬件設(shè)計(jì) 電路 硬件包括 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系 統(tǒng) （即控制電路） 、 按鍵電路、 顯示電路 、報(bào)警電路 。 除了用數(shù)碼管顯示目前的動(dòng)作情形，同時(shí)也需要用聲 音提醒或者警告操作人員，因此 也在電路設(shè)計(jì)時(shí)加入了報(bào)警電路。 研究步驟 （ 1） 根據(jù)要求，設(shè)計(jì)出比較合理的方案，選取合適的硬件器件，熟悉各個(gè)器件的性能 ； （ 2） 編寫程序，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，編制主程序以及各子程序模塊 ； （ 3） 通過 Keil、 Proteus 等軟件進(jìn)行仿真 ； （ 4） 仿真成功后開始搭建實(shí)物電路，并且進(jìn)行調(diào)試 ； （ 5） 進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì) ； （ 6） 實(shí)驗(yàn)總結(jié) ； （ 7） 撰寫研究報(bào)告 。而方案一采用了中小規(guī)模集成電路， 由于 其復(fù)雜的電路性能 ,可能會(huì)使信號(hào)的輸入輸出產(chǎn)生延時(shí)及不必要 的誤差。 經(jīng)過比較，顯然方案二比方案一簡(jiǎn)單的多，不但從性能上優(yōu)于方案一，而且在使用上及其功能的實(shí)現(xiàn)上都較方案一簡(jiǎn)潔，并且由于單片機(jī)具有優(yōu)越的高集成電路性，使其工作速度更快、效率更高。由于 使用 單片機(jī) 作為控制核心 ，其技術(shù)比較成熟， 應(yīng)用起來方便、簡(jiǎn)單 ， 并且周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。該方案的特點(diǎn)是中小規(guī)模集成電路應(yīng)用技術(shù)成熟，性能可