【正文】 省資源的情況下電壓信號(hào)的輸入我通過(guò)了一個(gè)多路選擇開(kāi)關(guān)再與PA4相連，這樣可以節(jié)省兩個(gè)端口，以備其他未考慮信號(hào)的輸入。下面對(duì)本設(shè)計(jì)用到的端口第二功能介紹如下:端口B的第二功能PB7 SCK (SPI總線的串行時(shí)鐘)PB6 MISO (SPI總線的主機(jī)輸入/從機(jī)輸出信號(hào))PB5 MOSI (SPI總線的主機(jī)輸出/從機(jī)輸入信號(hào))PB4 SS (SPI從機(jī)選擇引腳)PB3 AIN1 (模擬比較負(fù)輸入)；OC0 (T/C0輸出比較匹配輸出)PB2 AIN0 (模擬比較正輸入)；INT2 (外部中斷2輸入)PB1 T1 (T/C1外部計(jì)數(shù)器輸入)PB0 T0 (T/C0外部計(jì)數(shù)器輸入)；XCK (USART外部時(shí)鐘輸入/輸出)端口C的第二功能PC7 TOSC2 (定時(shí)振蕩器引腳2)PC6 TOSC1 (定時(shí)振蕩器引腳1)PC5 TDI (JTAG測(cè)試數(shù)據(jù)輸入)PC4 TDO (JTAG測(cè)試數(shù)據(jù)輸出)PC3 TMS (JTAG測(cè)試模式選擇)PC2 TCK (JTAG測(cè)試時(shí)鐘)PC1 SDA (兩線串行總線數(shù)據(jù)輸入/輸出)PC0 SCL (兩線串行總線時(shí)鐘線)端口D的第二功能PD7 OC2 (T/C2輸出比較匹配輸出)PD6 ICP1 (T/C1輸入捕捉引腳)PD5 OC1A (T/C1輸出比較A匹配輸出)PD4 OC1B (T/C1輸出比較B匹配輸出)PD3 INT1 (外部中斷1的輸入)PD2 INT0 (外部中斷0的輸入)PD1 TXD (USART輸出引腳)PD0 RXD (USART輸入引腳（2）片內(nèi)基準(zhǔn)電壓ATmega16具有片內(nèi)能隙基準(zhǔn)源，用于掉電檢測(cè)，或者是作為模擬比較器或ADC的輸入。圖36 電壓注:圖36中的電感、電容用來(lái)濾波 繼電器驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)采用了三個(gè)繼電器(KKK3)，它們都采用的是常開(kāi)觸點(diǎn)。 圖37 三繼電器的驅(qū)動(dòng)電路如圖37所示繼電器的驅(qū)動(dòng)電壓為12V，采用三極管的目的是為了放大電流信號(hào)以驅(qū)動(dòng)繼電器。另外為了避免KK3兩個(gè)繼電器同時(shí)合的情況，我們加入了一個(gè)邏輯互鎖電路來(lái)避免這種情況的沖突，真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)、啟動(dòng)和運(yùn)行的分時(shí)控制。其內(nèi)部邏輯電路如圖39所示：圖39 互鎖邏輯電路真值表如下:（1表示開(kāi)、0表示合）PB1PB2KK2KK30011010110101111 讀寫顯示功能模塊讀寫顯示功能模塊是本設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)及鍵盤的控制采用芯片CH447L來(lái)提高運(yùn)作效率，使設(shè)計(jì)模塊化。CH447L與單片機(jī)以及數(shù)碼管和鍵盤的硬件連接如圖310所示。由圖310可知單片機(jī)通過(guò)串行接口控制CH447L芯片，CH447L的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)與鍵盤掃描控制之間相互獨(dú)立，單片機(jī)可以通過(guò)操作命令分別啟用、關(guān)閉、設(shè)定這兩個(gè)功能。段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6～SEG0分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的段G～段A，引腳SEG7對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)；字驅(qū)動(dòng)引腳DIG7～DIG0分別連接8個(gè)數(shù)碼管的陰極。CH447L支持掃描極限控制，并且只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間，降低掃描極限可以提高數(shù)碼管的顯示亮度。它不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器中的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)和各數(shù)碼管的獨(dú)立閃爍控制，而且還支持任意段位尋址，可以用于獨(dú)立控制發(fā)光管LED，本設(shè)計(jì)正運(yùn)用了該特性。通過(guò)設(shè)定，CH447L還可以工作于BCD譯碼方式，該方式主要應(yīng)用于數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)只要給出二進(jìn)制數(shù)BCD碼，由CH447L將其譯碼后直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的字符。所有數(shù)碼管的相同段引腳（段A～段G以及小數(shù)點(diǎn)）并聯(lián)后通過(guò)串接的限流電阻R連接CH447L的段驅(qū)動(dòng)引腳SEG0～SEG7，串接限流電阻的阻值越大段驅(qū)動(dòng)電流越小，數(shù)碼管的顯示亮度越低，R的阻值一般在100Ω至1KΩ之間，為降低芯片本身的功耗應(yīng)選擇較大的阻值。圖311 CH447L與數(shù)碼管的連接(2) 鍵盤掃描CH447L具有64鍵的鍵盤掃描功能，我們可以在88矩陣中任意去掉不用的按鍵。在鍵盤掃描期間，DIG7～DIG0引腳按照DIG0至DIG7的順序依次輸出高電平，其余7個(gè)引腳輸出低電平；SEG7～SEG0引腳的輸出被禁止，當(dāng)沒(méi)有鍵被按下時(shí)，SEG7～SEG0都被下拉為低電平；當(dāng)有鍵被按下時(shí)，例如連接DIG3與SEG4的鍵被按下，則當(dāng)DIG3輸出高電平時(shí)SEG4檢測(cè)到高電平；為了防止因?yàn)榘存I抖動(dòng)或者外界干擾而產(chǎn)生誤碼，CH447L實(shí)行兩次掃描，只有當(dāng)兩次鍵盤掃描的結(jié)果相同時(shí)，按鍵才會(huì)被確認(rèn)有效。CH447L不支持組合鍵，也就是說(shuō)，同一時(shí)刻，不能有兩個(gè)或者更多的鍵被按下；如果多個(gè)鍵同時(shí)按下，那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。單片機(jī)可以在任何時(shí)候讀取按鍵代碼，但一般在CH447L檢測(cè)到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時(shí)讀取按鍵代碼，此時(shí)按鍵代碼的位6總是1，另外，如果需要了解按鍵何時(shí)釋放，單片機(jī)可以通過(guò)查詢方式定期讀取按鍵代碼，直到按鍵代碼的位6為0。其中，DIN、DCLK、LOAD是帶上拉的輸入信號(hào)線，默認(rèn)是高電平。DIN用于提供串行數(shù)據(jù)，高電平表示位數(shù)據(jù)1，低電平表示位數(shù)據(jù)0，串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前，高位在后。CH447L內(nèi)部具有12位移位寄存器，在DCLK的上升沿，DIN上的位數(shù)據(jù)被移入移位寄存器的最高位寄存器，按此原理CH447L允許DCLK引腳的串行時(shí)鐘頻率高達(dá)10MHz，從而可以實(shí)現(xiàn)高速串行輸入輸出。CH447L只在LOAD的上升沿加載命令數(shù)據(jù)并處理，單片機(jī)不能將LOAD信號(hào)線用于其它用途，但是DIN和DCLK可以用于其它用途。圖313 接口框圖在未啟用鍵盤掃描功能時(shí)，DOUT用于輸出串行數(shù)據(jù)，移位寄存器中的最低位數(shù)據(jù)總是在DCLK的下降沿出現(xiàn)在DOUT引腳。當(dāng)CH447L檢測(cè)到有效按鍵時(shí)，DOUT輸出低電平有效的鍵盤中斷；單片機(jī)被中斷后，發(fā)出讀取按鍵代碼命令，CH447L在LOAD的上升沿后從DOUT輸出7位按鍵代碼的最高位；單片機(jī)繼續(xù)輸出串行時(shí)鐘，在DCLK的每個(gè)下降沿，CH447L依次從DOUT輸出7位按鍵代碼的剩余6位，順序是高位在前，低位在后；7位按鍵代碼輸出完畢后，無(wú)論DCLK如何變化，CH447L都將DOUT恢復(fù)為默認(rèn)的高電平。由于CH447L驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管或者LED的電流較大，會(huì)在電源上產(chǎn)生較大的毛刺電壓，如果電源線或者地線的布線不合理，會(huì)影響單片機(jī)或者CH447L的穩(wěn)定性，應(yīng)使用較粗的電源線和地線，在靠近CH447L在正負(fù)電源之間并聯(lián)電源退耦電容。為了提高電源抗干擾能力，在電源模塊輸入端利用電容和變流器來(lái)實(shí)現(xiàn)交流濾波，經(jīng)過(guò)變流器的交流信號(hào)通過(guò)整流、濾波電路轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)，濾波信號(hào)一路經(jīng)過(guò)變壓器將一次側(cè)220V信號(hào)轉(zhuǎn)化為5V直流電源信號(hào)，同時(shí)將二次側(cè)信號(hào)經(jīng)光電耦合通過(guò)開(kāi)關(guān)電源反饋到一次側(cè)，從而進(jìn)一步提高電源抗干擾能力；另外，濾波信號(hào)通過(guò)另一變壓器，在二次側(cè)得到12V直流電源信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)繼電器。 接口的設(shè)計(jì)接口是單片機(jī)與外部連接的部件，如果沒(méi)有相關(guān)接口就沒(méi)辦法和外部進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)信息的交互。（1）同步串行下載口SPI圖315 SPI接口ATmega16 SPI采用全雙工，3線同步數(shù)據(jù)傳輸，有7種可編程的比特率和傳輸結(jié)束中斷標(biāo)志，可以從閑置模式喚醒，作為主機(jī)時(shí)具有倍速模式。配置為SPI主機(jī)時(shí)，SPI接口不自動(dòng)控制SS引腳，對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)時(shí)啟動(dòng)SPI時(shí)鐘，將8比特的數(shù)據(jù)移入從機(jī)。配置為從機(jī)時(shí)，只要SS為高，SPI接口將一直保持睡眠狀態(tài)，此時(shí)可以通過(guò)軟件更新SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDR的內(nèi)容。一個(gè)字節(jié)完全移出之后，傳輸結(jié)束標(biāo)志SPIF置位。在發(fā)送時(shí)一定要等到移位過(guò)程全部結(jié)束后才能對(duì)SPI數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作。否則會(huì)丟失數(shù)據(jù)。在JTAGEN熔絲位沒(méi)有被編程的情況下，四個(gè)TAP引腳為正常的端口引腳，TAP控制器處于復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)TAP輸出(TDO)處于懸空掛態(tài)，JTAG TAP 控制器不移位數(shù)據(jù)，因此必須連接一個(gè)上拉電阻或有上拉電阻的硬件。圖318 其他接口 電路板的設(shè)計(jì) 圖319 PCB板的設(shè)計(jì)流程圖 原理圖的繪制首先創(chuàng)建出繪圖界面，調(diào)出原理圖中所要用到的器件，用繪圖工具把所有的元件連接起來(lái)，由于原理圖在一張Protel99SE圖紙中不能夠畫出，可以在幾張圖紙中分功能模塊畫出總圖的分圖，最后再把這些分圖在一張圖紙中進(jìn)行連接。圖320 原理圖圖320為本次設(shè)計(jì)的原理圖，繪圖時(shí)分幾個(gè)單元來(lái)完成，為將整個(gè)硬件原理圖表示清楚，在此放入一張圖中供分析，單元圖放在附錄中。2．元件跑到圖紙界外：沒(méi)有在元件庫(kù)圖表紙中心創(chuàng)建元件。4．當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí)，千萬(wàn)不要使用annotate。生成網(wǎng)絡(luò)表，就可以繪制PCB了。在PCB設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個(gè)PCB中，以布線的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。布線的方式也有兩種：自動(dòng)布線及交互式布線，在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。在畫圖和生成PCB的過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及解決方法：1．網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒(méi)有找到：；； number不一致的封裝。選擇顯示所有隱藏的字符，縮小pcb，然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi)。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)保證零件封裝無(wú)誤，這也生成PCB板圖的關(guān)鍵一步，不同的元件可共用同一零件封裝，同種元件也可有不同的零件封裝，在此對(duì)零件封裝做一小結(jié)：C1C4：[,] C6C9 :[,0805] C10C11:[,] C12：[] C13: [100u,]D1D2：[2LED,LED2] D3D10:[,] D11D15:[,