【正文】 到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。abcdefg a b c d e f gCOM圖23 共陽(yáng)極數(shù)碼管原理圖abcdefg a b c d e f gCOM圖24 共陰極數(shù)碼管原理圖 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58=40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)前大部分產(chǎn)品中用到的是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)顯示，有很多的集成LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)芯片可供選擇，其中MAXIM公司的MAX7219就是用的很廣泛的一片驅(qū)動(dòng)芯片。其上包括一個(gè)片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動(dòng)器，而且還有一個(gè)8*8的靜態(tài)RAM用來存儲(chǔ)每一個(gè)數(shù)據(jù)。 MAX7221與SPI?、 QSPI?以及 MICROWIRE?相兼容，同時(shí)它有限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動(dòng)來減少EMI（電磁干擾）。 每個(gè)數(shù)據(jù)可以尋址在更新時(shí)不需要改寫所有的顯示。 整個(gè)設(shè)備包含一個(gè)150μA的低功耗關(guān)閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個(gè)掃描限制寄存器允許用戶顯示18位數(shù)據(jù)，還有一個(gè)讓所有LED發(fā)光的檢測(cè)模式。 按鍵檢測(cè)方案選擇 查詢方式讀取按鍵值查詢方式讀取按鍵值是指，單片機(jī)不斷重復(fù)的讀取按鍵所接端口的值，判斷是否有按鍵被按下的一種方法，在簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)中，查詢方式讀取按鍵用得較多，這種方式下的軟件編程比較容易，只需要簡(jiǎn)單的單片機(jī)讀端口數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)。 中斷方式讀取按鍵值中斷方式讀取按鍵值與查詢方式讀取按鍵值相比較，在系統(tǒng)資源占用和低功耗方面性能要高很多。 電源方案選擇電源是每個(gè)電子產(chǎn)品不可缺少的部分，在低電壓的電子產(chǎn)品中，主要的電源解決方案有兩種：變壓器降壓加線性穩(wěn)壓芯片結(jié)合和開關(guān)電源降壓型電源。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。 主要器件的選型本設(shè)計(jì)采用了價(jià)廉的 AT89S51芯片（目前一片價(jià)格在59元/片左右）。AT89S51芯片有40個(gè)引腳，核心部分為MCS51內(nèi)核。P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能：數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路采用8位數(shù)據(jù)脈沖觸發(fā)鎖存芯片74HC574，該芯片是三態(tài)輸出的8位D觸發(fā)器，在CP端的上升沿將輸入數(shù)據(jù)觸發(fā)到輸出端，輸出使能端（OE）控制三態(tài)輸出，當(dāng)使能端OE為高的時(shí)候，8位數(shù)據(jù)段輸出為高阻態(tài)。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用的是Atmel公司的8位單片機(jī)AT89S51，該單片機(jī)是基于MCS51內(nèi)核，具有在線編程（ISP）的4k Bytes Flash存儲(chǔ)器，256Bytes RAM空間，可外擴(kuò)存儲(chǔ)空間64k Bytes，32個(gè)可編程的I/O引腳，集成了異步串口和16位定時(shí)器，最高工作時(shí)鐘頻率可達(dá)33MHz。ISP程序下載接口是一個(gè)雙排10針的接口座子，（MOSI）、（MISO）、（SCK）和復(fù)位引腳RESET連接。圖32電源濾波電容本系統(tǒng)的單片機(jī)時(shí)鐘選擇12M晶振，如圖33所示，晶振兩端分別接22pF電容到地。 圖34 上電復(fù)位電路單片機(jī)最小系統(tǒng)的整體電路詳見附錄。該驅(qū)動(dòng)電路對(duì)應(yīng)的的數(shù)碼管顯示數(shù)字09數(shù)據(jù)譯碼如表31所示。單片機(jī)的地址線AAAA11分別接74HC138的譯碼輸入信號(hào)線A0、AA2和高使能端E3，地使能端直接接地，其輸出端Y0Y5分別接6片數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)該芯片74HC574。表32 6位數(shù)碼管的地址譯碼表LED5LED4LED3LED2LED1LED0A8101010A9001100A10110000A11111111地址碼D00C00B00A00900800圖36 LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 按鍵驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)為了提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)速度，按鍵采用中斷讀取的方式來設(shè)計(jì)，當(dāng)有按鍵按下后，通過單片機(jī)的外部中斷來通知單片機(jī)讀取按鍵值，這樣能夠提高系統(tǒng)對(duì)按鍵的響應(yīng)速度，也可以減少查詢方式下的編程工作量，而且，當(dāng)單片機(jī)具有低功耗功能的時(shí)候，可以使單片機(jī)在沒有任務(wù)的時(shí)候進(jìn)入低功耗模式，有按鍵按下的時(shí)候再喚醒單片機(jī)開始工作，或者在計(jì)數(shù)器需要CPU干預(yù)的時(shí)候喚醒CPU工作，這樣可以能耗的提高系統(tǒng)的低功耗效果，達(dá)到最小的功率消耗。當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，KEY0KEY4都為高電平，經(jīng)過如圖37所示的與門電路后輸出EXINT0為高電平，當(dāng)有任意一個(gè)按鍵按下后，EXINT0端就會(huì)出現(xiàn)低電平，所以當(dāng)按鍵按下就會(huì)在EXINT0端輸出一個(gè)下降沿信號(hào)，當(dāng)松開所按下的按鍵就會(huì)在EXINT0端產(chǎn)生一個(gè)上升沿信號(hào)，因此，只要設(shè)置單片機(jī)的外部中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)即可實(shí)現(xiàn)按鍵中斷。圖37 按鍵讀取電路 電源設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)如圖38所示，這是直接通過交流220VAC市電給系統(tǒng)供電的電路原理圖。，本設(shè)計(jì)采用了一片線性穩(wěn)壓芯片LM7805穩(wěn)壓后作為單片機(jī)系統(tǒng)的供電。圖38中電源輸出端并聯(lián)了一個(gè)100uF電解電容，用于平波和儲(chǔ)能，提高電源的質(zhì)量。如圖39所示，采用一個(gè)電池和抑制低壓降二極管，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字鐘系統(tǒng)的不間斷供電，為了降低電池的利用效率，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的工作電流較小，在設(shè)計(jì)的時(shí)候在電池上串聯(lián)了一只100Ω的電阻，用于在單片機(jī)系統(tǒng)電源短路的時(shí)候保護(hù)電池不會(huì)因?yàn)檫^流和過熱被燒壞。按鍵讀取模塊的程序流程圖如圖41所示，從流程圖可以看出，這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷服務(wù)程序框圖，當(dāng)讀取到按鍵值后，再根據(jù)當(dāng)前的工作模式和狀態(tài)來確定下一步的工作狀態(tài)。define DctModle 0x08define ClkModle 0x04define CntModle 0x02define SetModle 0x01if(Keytemp == 0x08){CurrentModle=1。} 確定/清零按鈕程序解析系統(tǒng)的“確定/清零”按鈕主要有三個(gè)功能，分別如下程序所示，當(dāng)前模式為時(shí)間初始設(shè)置模式，按下“確定/清零”按鈕后，系統(tǒng)將設(shè)定的時(shí)間零時(shí)初值寫入到時(shí)間值，并將當(dāng)前模式切換到時(shí)鐘模式。當(dāng)前模式為減計(jì)數(shù)模式時(shí)，按下“確定/清零”按鈕后，系統(tǒng)會(huì)清零減計(jì)數(shù)值，并停止減計(jì)數(shù)器工作。 CLKTime[1] = CLKTemp[1]。 CLKTime[3] = CLKTemp[3]。 CLKTime[5] = CLKTemp[5]。 } else if(CurrentModle == CntM