【正文】 省資源的情況下電壓信號的輸入我通過了一個多路選擇開關(guān)再與PA4相連，這樣可以節(jié)省兩個端口，以備其他未考慮信號的輸入。下面對本設(shè)計用到的端口第二功能介紹如下:端口B的第二功能PB7 SCK (SPI總線的串行時鐘)PB6 MISO (SPI總線的主機輸入/從機輸出信號)PB5 MOSI (SPI總線的主機輸出/從機輸入信號)PB4 SS (SPI從機選擇引腳)PB3 AIN1 (模擬比較負輸入)；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外部計數(shù)器輸入)PB0 T0 (T/C0外部計數(shù)器輸入)；XCK (USART外部時鐘輸入/輸出)端口C的第二功能PC7 TOSC2 (定時振蕩器引腳2)PC6 TOSC1 (定時振蕩器引腳1)PC5 TDI (JTAG測試數(shù)據(jù)輸入)PC4 TDO (JTAG測試數(shù)據(jù)輸出)PC3 TMS (JTAG測試模式選擇)PC2 TCK (JTAG測試時鐘)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)基準電壓ATmega16具有片內(nèi)能隙基準源，用于掉電檢測，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、電容用來濾波 繼電器驅(qū)動模塊本設(shè)計采用了三個繼電器(KKK3)，它們都采用的是常開觸點。 圖37 三繼電器的驅(qū)動電路如圖37所示繼電器的驅(qū)動電壓為12V，采用三極管的目的是為了放大電流信號以驅(qū)動繼電器。另外為了避免KK3兩個繼電器同時合的情況，我們加入了一個邏輯互鎖電路來避免這種情況的沖突，真正實現(xiàn)保護、啟動和運行的分時控制。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、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)計硬件設(shè)計的重點，數(shù)碼管驅(qū)動及鍵盤的控制采用芯片CH447L來提高運作效率，使設(shè)計模塊化。CH447L與單片機以及數(shù)碼管和鍵盤的硬件連接如圖310所示。由圖310可知單片機通過串行接口控制CH447L芯片，CH447L的數(shù)碼管顯示驅(qū)動與鍵盤掃描控制之間相互獨立，單片機可以通過操作命令分別啟用、關(guān)閉、設(shè)定這兩個功能。段驅(qū)動引腳SEG6～SEG0分別對應數(shù)碼管的段G～段A，引腳SEG7對應數(shù)碼管的小數(shù)點；字驅(qū)動引腳DIG7～DIG0分別連接8個數(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。它不僅支持數(shù)據(jù)寄存器中的字數(shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)和各數(shù)碼管的獨立閃爍控制，而且還支持任意段位尋址，可以用于獨立控制發(fā)光管LED，本設(shè)計正運用了該特性。通過設(shè)定，CH447L還可以工作于BCD譯碼方式，該方式主要應用于數(shù)碼管驅(qū)動，單片機只要給出二進制數(shù)BCD碼，由CH447L將其譯碼后直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示對應的字符。所有數(shù)碼管的相同段引腳（段A～段G以及小數(shù)點）并聯(lián)后通過串接的限流電阻R連接CH447L的段驅(qū)動引腳SEG0～SEG7，串接限流電阻的阻值越大段驅(qū)動電流越小，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個引腳輸出低電平；SEG7～SEG0引腳的輸出被禁止，當沒有鍵被按下時，SEG7～SEG0都被下拉為低電平；當有鍵被按下時，例如連接DIG3與SEG4的鍵被按下，則當DIG3輸出高電平時SEG4檢測到高電平；為了防止因為按鍵抖動或者外界干擾而產(chǎn)生誤碼，CH447L實行兩次掃描，只有當兩次鍵盤掃描的結(jié)果相同時，按鍵才會被確認有效。CH447L不支持組合鍵，也就是說，同一時刻，不能有兩個或者更多的鍵被按下；如果多個鍵同時按下，那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。單片機可以在任何時候讀取按鍵代碼，但一般在CH447L檢測到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時讀取按鍵代碼，此時按鍵代碼的位6總是1，另外，如果需要了解按鍵何時釋放，單片機可以通過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線，默認是高電平。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引腳的串行時鐘頻率高達10MHz，從而可以實現(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，單片機不能將LOAD信號線用于其它用途，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，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CH447L檢測到有效按鍵時，DOUT輸出低電平有效的鍵盤中斷；單片機被中斷后，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；單片機繼續(xù)輸出串行時鐘，在DCLK的每個下降沿，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，無論DCLK如何變化，CH447L都將DOUT恢復為默認的高電平。由于CH447L驅(qū)動數(shù)碼管或者LED的電流較大，會在電源上產(chǎn)生較大的毛刺電壓，如果電源線或者地線的布線不合理，會影響單片機或者CH447L的穩(wěn)定性，應使用較粗的電源線和地線，在靠近CH447L在正負電源之間并聯(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實現(xiàn)交流濾波，經(jīng)過變流器的交流信號通過整流、濾波電路轉(zhuǎn)化為直流信號，濾波信號一路經(jīng)過變壓器將一次側(cè)220V信號轉(zhuǎn)化為5V直流電源信號，同時將二次側(cè)信號經(jīng)光電耦合通過開關(guān)電源反饋到一次側(cè)，從而進一步提高電源抗干擾能力；另外，濾波信號通過另一變壓器，在二次側(cè)得到12V直流電源信號，用于驅(qū)動繼電器。 接口的設(shè)計接口是單片機與外部連接的部件，如果沒有相關(guān)接口就沒辦法和外部進行通信和數(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)束中斷標志，可以從閑置模式喚醒，作為主機時具有倍速模式。配置為SPI主機時，SPI接口不自動控制SS引腳，對SPI數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)時啟動SPI時鐘，將8比特的數(shù)據(jù)移入從機。配置為從機時，只要SS為高，SPI接口將一直保持睡眠狀態(tài)，此時可以通過軟件更新SPI數(shù)據(jù)寄存器SPDR的內(nèi)容。一個字節(jié)完全移出之后，傳輸結(jié)束標志SPIF置位。在發(fā)送時一定要等到移位過程全部結(jié)束后才能對SPI數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作。否則會丟失數(shù)據(jù)。在JTAGEN熔絲位沒有被編程的情況下，四個TAP引腳為正常的端口引腳，TAP控制器處于復位狀態(tài)。此時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 圖319 PCB板的設(shè)計流程圖 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，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行連接。圖320 原理圖圖320為本次設(shè)計的原理圖，繪圖時分幾個單元來完成，為將整個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：沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件。4．當使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時，千萬不要使用annotate。生成網(wǎng)絡表，就可以繪制PCB了。在PCB設(shè)計中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟，可以說前面的準備工作都是為它而做的，在整個PCB中，以布線的設(shè)計過程限定最高，技巧最細、工作量最大。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線，在自動布線之前，可以用交互式預先對要求比較嚴格的線進行布線，輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。在畫圖和生成PCB的過程中出現(xiàn)的錯誤及解決方法：1．網(wǎng)絡載入時報告NODE沒有找到：；； number不一致的封裝。選擇顯示所有隱藏的字符，縮小pcb，然后移動字符到邊界內(nèi)。設(shè)計過程中應保證零件封裝無誤，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，在此對零件封裝做一小結(jié)：C1C4：[,] C6C9 :[,0805] C10C11:[,] C12：[] C13: [100u,]D1D2：[2LED,LED2] D3D10:[,] D11D15:[,