【正文】 限度以下）， 后備電源加到此引腳，將只給片內(nèi) RAM 供電。所以，在任何不使用外部數(shù)據(jù)存貯器的系統(tǒng)中， ALE 以 1/6 振蕩頻率的固定速率 輸出，因而它能用作外部時(shí)鐘或定時(shí)， 8751 內(nèi)的EPROM 編程時(shí)，此端輸編程脈沖信號(hào)。 EA/VPP:引腳 31，當(dāng)保持 TTL 高電平時(shí)，如果指令計(jì)數(shù)器小于 4096， 8051 執(zhí)行內(nèi)部 ROM 的指令， 8751 執(zhí)行內(nèi)部 EPROM 的指令，當(dāng)使 TTL 為低電平時(shí)，從外部程序存貯器取出所有指令，在 8751 內(nèi)的 EPROM 編程時(shí)，此端為 21V 編程電源輸入端。 XTAL2:引腳 19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個(gè)輸入端， HMOS 芯片使用外部振蕩器時(shí)，此端用于輸入外部振蕩信號(hào)。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 L1JZC9CC10CEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U1AT89C51C6CDS18SW SPSTVCC123456789RS1RESPACKVCCVCCP10P11P12P13P14P15P16P17P33P32P35P34P37P36P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P30P311KR2Res212345678J2CON812345678J3CON812345J20CON5VCCGNDP10P11P12 圖 35 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 設(shè)計(jì)說明 在進(jìn)行 I/O 口工作分配的時(shí)候，考慮到布線及產(chǎn)品的美觀性，以及操作的簡(jiǎn)易性，P1 口為顯示驅(qū)動(dòng)，及 AT89S 系列單片機(jī)的 ISP 作用， MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用）。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。 原理圖 如圖 36 為時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)原理圖。其中單片機(jī)的電源引腳與 5V 電源連通即可，而時(shí)鐘電路和復(fù)位電路還需接口擴(kuò)展，這也是單片機(jī)的基本電路操作。單片機(jī)本身就如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。在 STC89C52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容。STC89C52 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器， XTAL1 為內(nèi)部反相放大器的輸入端， XTAL2 為內(nèi)部反相放大器的輸出端，在其兩端接上晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩電路，并產(chǎn)生振蕩脈沖，振蕩電路輸出的脈沖信號(hào)的頻率就是晶振的固有頻率。 用晶振和電容構(gòu)成諧振電路。但電容的大小影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，為了提高精度，本實(shí)驗(yàn)板采用 20pF 的電容作為微調(diào)電容。 復(fù)位電路模塊的設(shè)計(jì)。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 圖 37 上電手動(dòng)復(fù)位電路原理圖 原理說明 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其目的是使 CPU 和系統(tǒng)中各部分處于一個(gè)確 定的狀態(tài)，并從這一狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的 RST引腳為復(fù)位引腳，振蕩電路正常工作后， RST 端加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后，單片機(jī)就被復(fù)位。 本課題采用按鍵開關(guān)復(fù)位是指通過接通按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，若需使用開關(guān)復(fù)位電路，一般的做法是將開關(guān)復(fù)位與上電復(fù)位組合在一起形成組合復(fù)位電路，上電復(fù)位電路完成上電復(fù)位功能，開關(guān)復(fù)位電路完成人工復(fù)位。上電復(fù)位后，電源經(jīng) R2 對(duì) C6 充滿電源， C6等效于開路， RESET 端為低電平；單片機(jī)正常工作。在上述電路中 CR2 按上電復(fù)位電路的設(shè)計(jì)而取值。如果振蕩電路正常而單片機(jī)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，其主要原因是單片機(jī)沒有完成正常復(fù)位，程序計(jì)數(shù)器的值沒有回 0，特殊功能寄存器沒有回到初始狀態(tài)。 鍵盤掃描模塊的設(shè)計(jì)。 C6 CD S18 SW SPST VCC 1K R2 Res2 RESET 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 S1SW SPSTS5SW SPSTS10SW SPSTS14SW SPSTS2SW SPSTS6SW SPSTS11SW SPSTS15SW SPSTS3SW SPSTS7SW SPSTS12SW SPSTS16SW SPSTS4SW SPSTS8SW SPSTS13SW SPSTS17SW SPSTP03P02P01P00P04 P05 P06 P07 圖 38 4*4 鍵盤 原理說明 鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)對(duì)話輸入設(shè)備，用戶通過鍵盤向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)或指令。本設(shè)計(jì)采用鍵盤掃描由 P0 口驅(qū)動(dòng)。所以最后采用 16 顆規(guī)格為（ *=邊長(zhǎng) *寬）。 鍵盤布局 如圖 39是鍵盤鍵位布局。 4 5 6 1 2 3 C L 0 = + 圖 39 4*4鍵盤鍵位布局 矩陣按鍵掃描程序是一種節(jié)省 IO 口的方法 ,按鍵數(shù)目越多節(jié)省 IO 口就越可觀。 abfcgde117421105abcdefg3dpdpD46D112D29D38abfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpU3LED4abfcgde117421105abcdefg3dpdpD46D112D29D38abfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpU4LED4DOUT24SEGD23SEGE21SEGDP22SEGC20V+19Iset18SEGG17SEGB16SEGF15SEGA14CLK13DIN1DIG02DIG43GND4DIG65DIG26DIG37DIG78GND9DIG510DIG111LOAD/CS12U5MAX7219SEGASEGBSEGCSEGDSEGDPSEGESEGGSEGFCLKVCCISETDOUTDIG1DIG5GNDDIG7DIG3DIG2DIG6GNDDIG4DIG0DINLOADSEGBSEGASEGCSEGDSEGESEGFSEGGSEGDPDIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7VCCISET12345J5CON5CLKDINLOADVCCGNDabcdefgdpabcdefgdpabcdefgdp 圖 310 顯示板原理圖 原理說明 顯示板使用 MAX7219 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，它將單片機(jī)傳送 過來的顯示信號(hào)進(jìn)行解碼，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。顯示信號(hào)傳輸用線少，適合把主板和顯示板分開設(shè)計(jì)。 其中 J5 為連接單片機(jī)主板的數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線以及電源導(dǎo)線，數(shù)碼管采用兩個(gè)四位七段共陰紅色數(shù)碼管，段掃描接有 1K 限流電阻，而位掃描則采用 100Ω的限流電阻。 MAX7219 介紹 MAX7219 是一種高集成化的串行輸入 /輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)器 , 可實(shí)現(xiàn)微處理器與 7 段碼的接口 , 可以顯示 8 位或 64 位單一 LED。只需外接一個(gè)電阻就可為所有的 L ED 提供段電流。 MAX7219 具有軟件譯碼和硬件譯碼兩種功能 , 軟件譯碼是根據(jù)各段筆劃與數(shù)據(jù)位的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行編碼 , 硬件 譯碼采用 BCD 碼 (簡(jiǎn)稱 B 碼 ) 譯碼。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 MAX1279 引腳說明及功能 MAX1279 引腳排列如圖 1 所示 , 引腳功能如表 1 所列。串行輸入數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿時(shí)移入內(nèi)部的 16 位移位寄存器在裝載的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存在每一位或寄存器中。串行輸入數(shù)據(jù)通過移位寄存器傳輸 , 在以后數(shù)據(jù)輸出的 16. 5 個(gè)時(shí)鐘循環(huán)出現(xiàn) ,數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿記錄下來。第一位接收到的位是最高位 D15。 如圖 311 為 MAX7219 的引腳分布圖。在裝載的上升沿 ,串行輸入的最后一個(gè) 16 位數(shù)據(jù)被鎖存 13 CL K 時(shí)鐘輸入端。通過連接在 V + 端與 Iset 端之間的電阻Rset 設(shè)置段電流的大小 19 V + 電源 20 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出端。 1 a f 2 3 be d d p c g 4 圖 312 四位七段數(shù)碼管引腳圖 更好的解決方案 電源部分 電源部分更好解決方案如圖 313 所示。在無輸出時(shí)，按下 S2，C4 正極點(diǎn)為高電位，給 Q2 基極以高電位， Q2 導(dǎo)通，使 Q1 基極低電位， Q1 導(dǎo)通。 VCC 輸出，通過 W1，給 Q2 高電位， Q2 持續(xù)導(dǎo)通，通過 R5 給 Q3 基極高電位，Q3 導(dǎo)通。若 VCC 過載，電源自動(dòng)關(guān)斷。此電源的優(yōu)點(diǎn)為：可過載保護(hù)，不用注意輸入電源的極性。按鈕控制，更方便。 浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 第五章 硬件整體設(shè)計(jì) 接下來可以進(jìn)行 PCB 的設(shè)計(jì)了。 啟動(dòng) DXP，新建 PCB 工程文件，新建 schematic 原理圖文件，根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，以及仿真修改后的仿真圖。將器件排列，放置恰當(dāng)。由于原理圖較大，所以分為多副原理圖來畫 。將原理圖導(dǎo)入新建的 PCB文件中，對(duì)器件進(jìn)行布局，連線， PCB 布線所花時(shí)間較多，前期布線好后需要進(jìn)行調(diào)整，以期達(dá)到最佳、最合理、最美觀的 PCB 文件。 接下來把畫好的 PCB 板進(jìn)行打樣了。 PCB 板打樣好后。接下來進(jìn)行檢驗(yàn)調(diào)試，用到的工具有電烙鐵、萬用表、可調(diào)電源，示波器、剪鉗等等。如圖 為打樣好的 PCB 板。工具軟件提示的操作步驟，連接好串口線，查看串口通信端口，選擇好單片機(jī)型號(hào)，打開編譯好的 *.HEX 或 *.BIN 文件，設(shè)置好 COM 通信端口，選擇好波特率（一般默認(rèn) 115200），不打開單片機(jī)電源，點(diǎn)擊下載，當(dāng)提示 MCU 上電時(shí)再給單片機(jī)上電。 第六章 軟件部分的 總體設(shè)計(jì) Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 MCS51單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高 級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件， Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）浙江工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 將這些部分組合在一起。最后全局的設(shè)計(jì)規(guī)劃。然后到 Keil 中進(jìn)行調(diào)試修改。查找軟件的錯(cuò)誤和缺陷，達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的結(jié)果。 初 始 化 參 數(shù)開 始 上 電 復(fù) 位顯 示 端 口 定 義鍵 盤 掃 描 子 程 序主 函 數(shù)是 否 有 按 鍵 輸 入返 回返 回是讀 鍵 值 ， 算 鍵 碼顯 示 子 程 序蜂 鳴 器 定 時(shí)驅(qū) 動(dòng) 蜂 鳴 器返 回繼 續(xù) 等 待 按 鍵