【正文】 以便擴(kuò)展使用。 設(shè)計(jì)有電源模塊和蜂鳴器驅(qū)動(dòng) 模塊。主板的硬件設(shè)計(jì)，硬件布局如圖 11 所示。S T C8 9 C 5 1P 0 口 ： 4 * 4 鍵 盤 掃描 ， 加 1 0 K 上 拉 電阻 。P 1 口 ： 顯 示 輸 出 ，M A X 7 2 1 9 驅(qū) 動(dòng) 7 段 8 位數(shù) 碼 管P 3 口 ： 蜂 鳴 器 驅(qū) 動(dòng) amp。 使用到的工具軟件 使用到的工具：電烙鐵、可調(diào)電源、萬用表、鉆孔臺(tái)、示波器、計(jì)算機(jī)等。 多個(gè)方案的對(duì)比 在設(shè)計(jì)之初，進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃的時(shí)候，通過自己的所學(xué)知識(shí)以及查閱一些書籍還有網(wǎng)上查找了很多資料，設(shè)計(jì)了多個(gè)方案，綜合考慮各方面因素。各方案的設(shè)計(jì)具體如下。 方案二 :采用 P1 口段驅(qū)動(dòng)顯示， P2 口位驅(qū)動(dòng)，在段驅(qū)動(dòng)加上 74LS244 緩沖器，使顯示更穩(wěn)定， P0 口加上 10K 上拉電阻作為鍵盤掃描識(shí)別。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 方案三 :采用 P0 口加上 10K 上拉電阻作為段驅(qū)動(dòng)顯示， P2 口位驅(qū)動(dòng)，在 P0 口接74HC573 作為段驅(qū)動(dòng)。 PCB 布線較為復(fù)雜，而且程序的設(shè)計(jì)也較為的復(fù)雜。 因?yàn)槭褂?MAX7219 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，亮度穩(wěn)定，不閃爍，傳統(tǒng)數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路占用的系統(tǒng)資源較多。 MAX7219 以其串行接口的傳輸速率可達(dá) 10 MHz，獨(dú)立的發(fā)光二極管段控制，譯碼與非譯碼兩種顯示方式可選，數(shù)字、模擬兩種亮度控制方式，可以級(jí)聯(lián)使用 ,顯示接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而采用 1 片 MAX7219 便可完成 8 位數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)任務(wù)。單片機(jī)復(fù)位方式使用上電自動(dòng)復(fù)位，時(shí)鐘部分使用 12MHz 外部晶振。 J20 其中三個(gè)引腳接到， ， ，分別為 LOAD（數(shù)據(jù)裝載輸入端） ,CLK（單片機(jī)提供給顯示驅(qū)動(dòng)芯片 MAX7219 的時(shí)鐘信號(hào)） ,DIN(串行數(shù)據(jù)輸入） ,加上兩個(gè)電源端口，驅(qū)動(dòng)顯示板。設(shè)計(jì)蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，用于聲音提示（按鍵聲音，結(jié)果溢出提示聲音。 4*4鍵盤掃 描模塊。 確立好實(shí)現(xiàn)方案后，接下來使用 Proteus 進(jìn)行仿真方案通過 Proteus 仿真環(huán)境進(jìn)行修改、完善硬件和程序設(shè)計(jì)。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。 Protues 可以很方便的查找出所設(shè)計(jì)的軟件和硬件的缺陷和錯(cuò)誤，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并且更快的改正錯(cuò)誤。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 啟動(dòng) Proteus ISIS，設(shè)置好設(shè)計(jì)模板，查找設(shè)計(jì)所需的相關(guān)器件（七段八位數(shù)碼管、MAXIM 美信 MAX721 KEYPAD 4*4 矩陣鍵盤、 RESPACK 九針排阻、 51 單片機(jī)，這里選用 AT89C51）按照規(guī)劃好的位置排列好，連接好電氣線路（這里為了整個(gè)圖的美觀，所以大部分使用總線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的方式建立電氣連接）。如下圖是本設(shè)計(jì)的所需的最主要的幾個(gè)器件。接下來就是連接電氣連接線了。 設(shè)計(jì)好了的仿真電路圖，如圖 21 為設(shè)計(jì)好的仿真圖。（4 ） 結(jié)果溢出時(shí)發(fā)出“嘀”報(bào)警聲8 0 5 1 C A L C U L A T OR ( 簡(jiǎn)易計(jì)算器）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 11 2 36548 9=7+CON0ABCD1 2 43KEY PA D4 * 4 K E Y P A D2 3 4 5 6 7 8 91RP1 RE S P A C K 8X1CRY S T A LC13 4 p FC23 4 p FC32 2 u FR11kBUZ1B UZ Z E RA14B16C20D23E21F15G17DP22DI G 02DI G 111DI G 26DI G 37DI G 43DI G 510DI G 65DI G 78DI N1L O A D12CL K13I S E T18DO UT24U2M A X 7 2 1 9Q1P N PC40 .0 1 u FR31kLED7 S E G M P X 8 CA B L U EAT 8 9 C517 S E G M P X 8 L E DKE Y P A DRE S P A C KM AX 7 2 1 9 圖 21 畫好的仿真電路圖 接下來就把寫好的，編譯好的程序加載，運(yùn)行仿真，在仿真中找到程序，硬件中的問題，及時(shí)改正。在左上角加上文字框，可以讓別人更直觀的了解是什么設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的要求是什么。圖示顯示計(jì)算結(jié)果為 334。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 B I NCL KL O A DP 1 3P 1 4P 1 5A D 7A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A 1 5A8A9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4P 1 6P 1 7A D 1A D 0A D 0GNDV C CG NDA D 1A D 2A D 3AD4AD5VCCAD6AD2AD7AD6V C CAD0AD1AD3AD4AD5AD7P 3 . 0P 3 . 4B I NL O A DCL KDO UTI S E TACDEFGDPDI G 0DI G 1DI G 2DI G 3DI G 4DI G 5DI G 6DI G 7P 3 . 4BI S E T V C CA B C D E F G DPDIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7（1 ） 計(jì)算器能顯示8 位數(shù)字，開機(jī)運(yùn)行時(shí)，只有數(shù)碼管最低位顯示為“0 ”，其余位全部不顯示；（2 ） 具有4 4鍵盤，分別表示0 ～9 、＋、－、/ 、＝ 和清零鍵 C L ， 輸入的數(shù)字從設(shè)計(jì)的鍵盤輸入；（3 ） 可對(duì)兩個(gè)無符號(hào)數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，并顯示計(jì)算結(jié)果。接下來通過查找資料、自己的所學(xué)知識(shí)以及通過 Proteus 仿真的正確結(jié)果，接下來可以進(jìn)行實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)了 ,接下來將在實(shí)際硬件環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)。為了避免與此，我們?cè)O(shè)計(jì)了濾波電路，起到濾波的作用，從而更好的避免不必要的故障發(fā)生。 濾波電路的原理：信號(hào)頻率越高，電容的容抗越小，而電感的感抗越大。本電路的濾波是由電容濾波和 RC濾波構(gòu)成。 電源部分的設(shè)計(jì)沒有涉及到變壓 ，整流部分，只是對(duì)器件 BNC（ DC 頭）的直流 5V電壓進(jìn)行開關(guān)設(shè)計(jì)，電源指示，穩(wěn)壓，限壓，濾波作用，其中使用到了 ，使供給單片機(jī)的和其他部分模塊的電源限制在 5V，或低于 5V。既方便，又經(jīng)濟(jì)。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 162738495J4DB9R1 IN13R2 IN8T1 IN11T2 IN10GND15V+2V6VCC16R1 OUT12R2 OUT9T1 OUT14T2 OUT7C1+1C1 3C2+4C2 5U2RS232C550V 1UFC450V 1UFC850V 1UFC750V 1UFVCCVCCP31P30 圖 32 串口程序下載模塊 原理說明 上圖的原理圖為 STC51 系列單片機(jī)的程序下載模塊，使 用串口進(jìn)行程序的下載。通過 STC ISP 計(jì)算機(jī)端軟件，把編寫好的并編譯好的程序文件下載到單片機(jī)的內(nèi)部 ROM 中。 Atmel 的 89S51 P1 口預(yù)留有接插件，方便程序下載， AT89S系列單片機(jī)下載板需另外制作，使用并口下載，較為麻煩。 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 123456781 61 51 41 41 21 11 09M A X I MM A X 2 3 2V C CG N DT 1 O U TR 1 I NR 1 O U TT 1 I NT 2 I NR 2 O U TC 1 +V +C 1 C 2 +C 2 V T 2 O U TR 2 I N 圖 33 MAX232引腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 引腳分布圖 本設(shè)計(jì)采用的為 DIP40 封裝的 STC89C51RC，如圖 34 所示 1234567891 01 11 24 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 9S T C 8 9 C 5 1 R CV C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7E AA L E / PP S E NP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R E S E TP 3 . 0P 3 . 1P 3 . 22 82 72 62 52 42 32 22 1P 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 01 31 41 51 61 71 81 92 0P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7A X I A LA X I A LG N D 圖 34 STC89C51 引腳圖 各引腳功能說明 Ｖ cc:+5V 電源電壓。 ～ :通道 0，它是 8 位漏極開路的雙向 I/O 通道，當(dāng)擴(kuò)展外部存貯器時(shí)，這也是低八位地址和數(shù)據(jù)總線，在編程和校驗(yàn)期間，它輸入和輸出字節(jié)代碼，通道 0 吸收 /發(fā)出二個(gè) TTL 負(fù)載 ～ :通道 1 是 8 位擬雙向 I/O 通道，在編程和校驗(yàn)時(shí)，它發(fā)出低 8 位地址。 ～ :通道 2 是 8 位擬雙向 I/O 通道，當(dāng)訪問外部存貯器時(shí)，用作高 8 位地址總 線。 ～ :通道 3 準(zhǔn)雙向 I/O 通道。 :TXD，串行輸出口。 :INT1，外部中斷 1 輸入口。 :T1，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 外部事件脈沖輸入端 :WR，外部數(shù)據(jù)存貯器寫脈沖。 RST/VpD:引腳 9，復(fù)位 輸入信號(hào)，振蕩器工作時(shí)，該引腳上 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，在掉電情況下（ Vcc 降到操作允許