【正文】 信控制器、鎖相環(huán)、 DMA、浮點(diǎn)運(yùn)算單元、 PWM控制輸出單元、 PWM 輸出時(shí)的死區(qū)可編程控制功能等。 單片機(jī)的出現(xiàn)，并在各技術(shù)領(lǐng)域中得到如此迅猛的發(fā)展，與單片機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所形成的 下述特點(diǎn)有關(guān)： 單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。 系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。 有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。 由于本系統(tǒng)對(duì) CPU 運(yùn)算速度要求很高，需要執(zhí)行很復(fù)雜的運(yùn)算，方案一成本比較低，適合做設(shè)計(jì)，方 案二運(yùn)算速度高，性能好，所以兩種方案都有可取之處。 顯示模塊的選擇 方案一：使用液晶顯示屏顯示時(shí)間數(shù)字。但由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號(hào)，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)，編程工作量大，控制器的資源占用較多，其成本也偏高。 方案二：使用傳統(tǒng)的 LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管采用 BCD 編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。在本系統(tǒng)中，我們采用了八段四位一體數(shù)碼管串口的動(dòng)態(tài)顯示，由于顯示位數(shù)較多，故應(yīng)使用顯示驅(qū)動(dòng)，在本設(shè)計(jì)中采用 MAX7219 顯示驅(qū)動(dòng)芯片。 方案一：使用獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。矩陣式鍵盤是由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，行線、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。 根據(jù)以上的論述，因本系統(tǒng)需要的按鍵不多，星期加 1 鍵，日期加 1 鍵，月數(shù)加 1 鍵，年數(shù)加 1 鍵，秒數(shù)加 1 鍵，分?jǐn)?shù)加 1 鍵，時(shí)數(shù)加 1 鍵，時(shí)間 /日期切換鍵，要求簡(jiǎn)單。 總體硬件組成框圖 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)控模塊、顯示驅(qū)動(dòng)及顯示模塊和鍵盤接口模塊共 4 個(gè)模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖所示。采用 DS1302 作為計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。顯示驅(qū)動(dòng)采用 MAX7219， MAX7219 是微處理器和共陰極八段八位 LED 數(shù)碼管顯示、圖條 /柱圖顯示或 64 點(diǎn)陣顯示接口的小型串行輸入 /輸出芯片。外部只需要一個(gè)電阻設(shè)置所有 LED 顯示器字段電流。允許使用 者選擇每位是 BCD 譯碼或不譯碼。顯示模塊采用普通的共陰極四位一體八段 LED 數(shù)碼管。硬件電路包括 LED 驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、 PC 機(jī)通信模塊等三大模塊。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS 微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。 ● 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM； ● 電源控制模式； 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 7 ● 時(shí)鐘可停止和恢復(fù)； ● 空閑模式； ● 掉電模式； ● 6 個(gè)中斷源； ● 4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)； ● 4 個(gè) 8 位 I/O 口； ● 全雙工增強(qiáng)型 TUAR； ● 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器： T0、 T1(標(biāo)準(zhǔn) 80C51)和增加的 T2（捕獲和比較） ● 全靜態(tài)工作 方式： 0～ 24MHZ 顯示驅(qū)動(dòng) MAX7219 ● MAX7219 和單片計(jì)算機(jī)連接有三條引線（ DIN、 CLK、 LOAD），采用 16 位數(shù)據(jù)串行移位接收方式 ● 八位 LED 顯示、圖條 /柱圖顯示或 64 點(diǎn)陣顯示 ● 包括 BCD 譯碼器、多路掃描控制器、字和位驅(qū)動(dòng)器和 8 8 靜態(tài) RAM ● 可選擇停機(jī)模式、數(shù)字亮度控制、從 1～ 8 選擇掃描位數(shù)和對(duì)所有 LED 顯示器的測(cè)試模單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 8 式 ● 最多能驅(qū)動(dòng) 8 位 LED 顯示器 ● 內(nèi)部 RAM 地址 01～ 08H 分別對(duì)應(yīng)于 DIG0～ DIG7。 ● 停機(jī)寄存器（地址 0CH）：當(dāng) D0=0 時(shí)， MAX721 處于停機(jī)狀態(tài)；當(dāng) D0=1 時(shí)，處于正常工作狀態(tài)。在該狀態(tài)下，不管 MAX7219 處于什么模式，全部 LED 將按最大亮度顯示。 MAX7219 通過(guò) D11～ D84 位地址位譯碼 ,可尋址 14 個(gè)內(nèi)部寄存器 ,分別是 8 個(gè) LED 顯示位寄存器 ,5 個(gè)控制寄存器和 1 個(gè)空操作寄存器。 控制寄存器包括 : 譯碼模式 , 顯示亮度調(diào)節(jié) , 掃描限制 (選擇掃描位數(shù) ),關(guān)斷和顯示測(cè)試寄存器。MAX7219 有兩種譯碼方式 :B 譯碼方式和不譯碼方式。B 譯碼方式是 BCD 譯碼 ,直接送數(shù)據(jù)就可以顯示。 掃描限制寄存器 : 地址＝ FBH。 亮度調(diào)節(jié)寄存器 : 地址＝ FAH。 關(guān)斷模式寄存器 :地址＝ FCH。一種是正常操作狀態(tài) (D0 ＝ 1),通常選擇正常操作狀態(tài)。有兩種選擇用于設(shè)置 LED 是測(cè)試狀態(tài)還是正常操作狀態(tài) :當(dāng)在測(cè)試狀態(tài)時(shí) (D0 ＝ 1)各位全應(yīng)亮 ,一般選擇正常操作狀態(tài)（ D0 ＝ 0）。 圖 MAX7219 鍵盤接口 鍵盤在單片機(jī)系統(tǒng)中是一個(gè)很重要的部件。 按鍵開關(guān)去抖動(dòng)問題 按鍵開關(guān)在電路中的連接如圖所示。 A 點(diǎn)電位就用于向 CPU 傳遞按鍵的開關(guān)狀態(tài)。因此必須設(shè)法消除抖動(dòng)的不良后果。為了節(jié)省硬件，通常在單片機(jī)系統(tǒng)中，一般不采用硬件方法消除鍵的抖動(dòng)，而是用軟件消除抖動(dòng)的方法。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后，也要給 5~10ms 的延 時(shí)，待后延抖動(dòng)消失后才轉(zhuǎn)入該鍵處理程序。它經(jīng)過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。對(duì)于小于 31天的月和月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 11 圖 DS1302 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8 位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被訪問到。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前， RST 腳必須保持低電平。 DS1302 的控制字如圖所示。位 6 如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)；為 1 則表示存取RAM 數(shù)據(jù)。最低有效位（位 0）如果為 0，則表示要進(jìn)行寫操作；為 1 表示進(jìn)行讀操作。 DS1302 共有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式。 時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位 7 定義位時(shí)鐘暫停位。當(dāng)它為 0 時(shí)，時(shí)鐘將開始啟動(dòng)。它為高單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 12 電平時(shí)，選擇 12 小時(shí)方式。 DS1302 的晶振選用 32768Hz，電容推薦值為 6pF。 第 4 章 系統(tǒng)的軟件 設(shè)計(jì) 電子萬(wàn)年歷的程序主要包括 3 個(gè)方面的內(nèi)容：一是 DS1302 從單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，二是利用按鍵進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，三是 MAX7219 從單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示時(shí)間。 主程序設(shè)計(jì) 圖 51 為單片機(jī)電子日歷的主流程圖。顯示的時(shí)間如果與實(shí)際時(shí)間一樣，則結(jié)束，如果不一樣，則進(jìn)行下一步操作。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 13 顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 14 時(shí)間控制流程圖 圖 52 為電子日歷的時(shí)間產(chǎn)生流程圖，即 DS1302 操作流程圖。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 15 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試結(jié)果分析 使用的儀器儀表 數(shù)字萬(wàn)用表 DT9203 單片機(jī)仿真器 WAVE6000 燒寫器 GF2100 雙蹤穩(wěn)壓穩(wěn)流電源 DH1718E5 系統(tǒng)調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 16 軟硬件聯(lián)調(diào)。 硬件調(diào)試 對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào) 試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能。 硬件 軟件聯(lián) 調(diào) 將調(diào)試好的硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，主要調(diào)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能。 LED 顯示屏由八塊8*8 的 LED 小模塊組成，整個(gè)顯示屏可以顯示兩個(gè) 16*16 的漢字，漢字從右到左移動(dòng)顯示，顯示亮度也正好。 系統(tǒng)總體電路由通信電路，驅(qū)動(dòng)電路和外部存儲(chǔ)電路構(gòu)成。 74LS154 和 74HC595 共同作用 完成對(duì) 顯示屏的驅(qū)動(dòng) ，實(shí)現(xiàn) 字模信息 于 LED 點(diǎn)陣上小燈亮滅的轉(zhuǎn)變過(guò)程 。 通過(guò)軟硬件的 仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的基本功能：漢字的左移顯示，并可與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)顯示漢字的更新。 參考文獻(xiàn) [1] 吳杰 .基于 ISP 技術(shù)的電子公告牌系統(tǒng) [J].科技資訊 ： 8387. 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