【正文】 工作于直通方式。 DAC0832工作于單緩沖方式(2) 放大器的選用放大器選用OP07，其主要特征是開環(huán)增益和共模抑制比很高(一般為MOM)，而失調(diào)電壓和失調(diào)電流、溫漂以及噪聲又很小。其電源電壓范圍為13士18V，輸入電壓范圍為0一土14V。第4章 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)用到的是8051。 時(shí)鐘與復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是有時(shí)鐘電路提供的。電路中，電容器C1和C2對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍為（20～40）pF。單片機(jī)的RST管腳為主機(jī)提供一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入端口。單片機(jī)的復(fù)位方式有上點(diǎn)自動(dòng)復(fù)位和手工復(fù)位兩種。復(fù)位以后，單片機(jī)內(nèi)各部件恢復(fù)到初始狀態(tài)。RET按鍵可以選擇專門的復(fù)位按鍵，也可以選擇輕觸開關(guān)。這包括人對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果等。 LED顯示器的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)非常重要的問題。由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，必須采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能夠正常工作。 LED顯示器的顯示控制方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種，若選擇靜態(tài)顯示，則LED驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡(jiǎn)單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示器電流相匹配即可，而且一般只需考慮段的驅(qū)動(dòng)；動(dòng)態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段和位選信號(hào)共同配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。在我們的設(shè)計(jì)中，選擇4位一體的時(shí)鐘型LED顯示器，簡(jiǎn)稱“4LED”，如圖94所示。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的LED顯示器，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合我們的設(shè)計(jì)要求，由于4位LED陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部接在一起，所以必須使用動(dòng)態(tài)掃描方式。 12 11 10 9 8 7 11 7 4 2 1 10 5D1 a f D2 D3 b a b c d e f g :dp :dpe d dp c g D4 D1 D2 D3 D4 dp1 2 3 4 5 6 12 9 8 6 3 (A) 4位LED管腳排列圖 (B) 4位LED原理圖 4LED顯示器管腳 LED的段驅(qū)動(dòng)芯片的選擇LED的段驅(qū)動(dòng)電路有很多種，在本設(shè)計(jì)中可以選擇BCD7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器作為段驅(qū)動(dòng)器。該類芯片具有鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)的功能。 所示為74LS48的管腳圖和結(jié)構(gòu)原理圖。 1 B Vdd 16 14 g 2 c f 15 D 6 BCD碼 BCD碼 15 f 3 LT g 14 C 2 9 e 4 BI/RBO a 13 驅(qū)動(dòng)器 10 d 5 RBI b 12 B 1 11 c 6 D c 11 鎖存器 譯碼器 12 b 7 A d 10 A 7 13 a 8 VSS e 9（A）管腳功能 （B）結(jié)構(gòu)原理圖 74LS48的電路結(jié)構(gòu)原理及管腳圖 BCD7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器的輸入與輸出信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，詳細(xì)內(nèi)容可查閱數(shù)字電路芯片手冊(cè)。74LS48的作用是接受來(lái)自單片機(jī)的BSD碼型的輸入信號(hào)。輸入端電平輸出端電平字形輸出端電平輸出端電平字形D C B Ag f e d c b a D C B Ag f e d c b a0 0 0 00 1 1 1 1 1 1 00 1 0 11 1 0 1 0 1 150 0 0 10 0 0 0 1 1 010 1 1 01 1 1 1 0 1 160 0 1 01 0 1 1 0 1 120 1 1 10 0 0 0 1 1 170 0 1 11 0 0 1 1 1 131 0 0 01 1 1 1 1 1 180 1 0 01 1 0 0 1 1 041 0 0 11 1 0 1 1 1 19 74LS48 BCD7段譯碼器的輸入/輸出端信號(hào)對(duì)照表 LED的位驅(qū)動(dòng)芯片的選擇[14] LED位驅(qū)動(dòng)較常用的芯片有ULN2003A和ULN2803。此種芯片集電極可以收集最大達(dá)500mA的電流，耐壓為30V，能驅(qū)動(dòng)常規(guī)的LED顯示器?！獻(xiàn)N7管腳是輸入端，OUT0～OUT7管腳是輸出端，第9腳接有續(xù)流二極管。 1 IN0 OUT0 18 2 IN1 OUT1 17 3 IN2 OUT2 16 4 IN3 OUT3 15 5 IN4 OUT4 14 6 IN5 OUT5 13 7 IN6 OUT6 12 8 IN7 OUT7 11 9 IN8 OUT8 10 ULN2803芯片的管腳圖 在本次設(shè)計(jì)中選用ULN2003作為位驅(qū)動(dòng)電路，將該芯片的輸入端管腳IN0，IN1，IN2，IN3與單片機(jī)的P1口或者P3口連接，該芯片的輸出端管腳OUT0，OUT1，OUT2，OUT3與LED顯示器的4個(gè)位碼管腳D1～D4相連接。 LED驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的連接 采用單片機(jī)的P1口作為與LED的輸出接口，用P1口的低四位作為L(zhǎng)ED的段碼輸出信號(hào)，P1口的高四位作為L(zhǎng)ED位碼的輸出控制信號(hào)。RP是上拉電阻，作用是保證LED可靠導(dǎo)通與截止，可以選擇阻值為8100W的排電阻。若要控制在每一時(shí)刻只有一位LED被點(diǎn)亮，必須靠位碼信號(hào)在每一時(shí)刻只有一位是“1”，其他位全為“0”，然后按時(shí)間順序改變輸出“1”的位置，控制在每一時(shí)刻只有一位LED被點(diǎn)亮，達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的目的。要實(shí)現(xiàn)這一功能，可以接入鍵盤輸入電路。鍵盤結(jié)構(gòu)又可以分為獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤（矩陣式）兩類。如圖1所示，電路由按鍵和4個(gè)電阻組成，按鍵可以采用輕觸開關(guān)，按鍵分別命名為SET、ALM、+1和RET鍵，電阻可以采用5腳排電阻，阻值為41kW。四個(gè)按鍵功能的設(shè)計(jì)思路如下：(1) SET鍵功能設(shè)置當(dāng)前時(shí)間，即當(dāng)電子時(shí)鐘的時(shí)間有誤差時(shí)，需要隨時(shí)對(duì)它進(jìn)行調(diào)整，使用SET鍵與+1鍵、RET鍵配合來(lái)完成這一個(gè)功能。②設(shè)計(jì)INT0的中斷服務(wù)程序的功能是調(diào)整當(dāng)前時(shí)間，程序的標(biāo)號(hào)地址為INTA。當(dāng)ALM鍵被按下時(shí)，在單片機(jī)的INT1管腳產(chǎn)生一個(gè)低電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求時(shí)，就轉(zhuǎn)移到INT1中斷服務(wù)程序的入口地址，執(zhí)行INT1的中斷服務(wù)程序。(3) +1調(diào)整鍵的功能分別對(duì)時(shí)間值的小時(shí)十位、分的十位、分的個(gè)位進(jìn)行+1調(diào)整，即該鍵每按下一次，對(duì)應(yīng)的時(shí)間調(diào)整位+1。(4) RET確認(rèn)鍵的功能確認(rèn)，即對(duì)+1調(diào)整位進(jìn)行確認(rèn)，該鍵按下時(shí)，說(shuō)明被調(diào)整位的值已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)去調(diào)整下一位。鍵盤的硬件電路設(shè)計(jì)只是完成4個(gè)按鍵信號(hào)可靠輸入，要想實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入功能，還要靠軟件編程來(lái)具體實(shí)現(xiàn)。 按鍵去抖動(dòng)的處理 開 始有鍵閉合嗎？調(diào)延時(shí)12ms子程序有鍵閉合嗎？確定閉合的鍵由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵被誤讀為多次，為了確保CPU對(duì)鍵的依次閉合僅作一次處理，鍵抖動(dòng)可用硬件或軟件兩種方法消除。N Y N Y 鍵盤掃描程序流程圖 蜂鳴器電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間到時(shí)要有聲音提醒信號(hào)產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。R是限流電阻。=0時(shí)，VT導(dǎo)通時(shí)，使蜂鳴器的兩個(gè)管腳間獲得將近5V的支流電壓，蜂鳴器中有電流通過(guò)，而產(chǎn)生蜂鳴音；=1時(shí)，VT截止，蜂鳴器的兩個(gè)管腳間的直流電壓接近于0V，蜂鳴器不發(fā)聲。蜂鳴器報(bào)警時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)軟件編程控制，請(qǐng)參看主程序設(shè)計(jì)。由于74LS48是BCD碼7段譯碼器，對(duì)小數(shù)點(diǎn)位沒有驅(qū)動(dòng)作用，因此，必須給4LED顯示器中的“：”（冒號(hào)），設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。VT2的基極與LED的D2管腳連接，dp段發(fā)光二級(jí)管是VT2的集電極負(fù)載。器件選擇：R4=20W、R5=100W，VT2選擇PNP型三級(jí)管9012。 電子時(shí)鐘應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[21]進(jìn)行應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)時(shí)可采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是：①每個(gè)模塊的程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，任務(wù)明確，易于編寫、調(diào)試和修改；②程序可讀性好，對(duì)程序的修改可局部進(jìn)行，其他部分可以保持不變，便于功能擴(kuò)充和版本升級(jí)；③對(duì)于使用頻繁的子程序可以建立子程序庫(kù)，便于多個(gè)模塊調(diào)用；④便于分工合作，多個(gè)程序員同時(shí)進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試工作，加快軟件研制進(jìn)度。模塊的劃分有很大的靈活性，但也不能隨意劃分。(2) 模塊之間的控制參數(shù)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)盡量少。(3) 模塊長(zhǎng)度適中，模塊語(yǔ)句的長(zhǎng)度通常在20～100條的范圍較合適，模塊太長(zhǎng)時(shí)，分析和調(diào)試比較困難，失去了模塊化程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性；模塊太短則信息交換太頻繁，也不合適。主程序模塊數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描模塊當(dāng)前時(shí)間計(jì)時(shí)模塊輸入鬧鐘時(shí)間模塊當(dāng)前時(shí)間調(diào)整模塊蜂鳴器報(bào)警模塊數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊 電子時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)的模塊 內(nèi)存空間的分配一般在程序設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行合理的分配，這樣既可以使得編程時(shí)心中有數(shù)，也可充分利用單片機(jī)內(nèi)部RAM有限的存儲(chǔ)空間。低四位有效44H～47H LED位碼顯示緩沖區(qū)，存儲(chǔ)LED的位碼信號(hào)，高四位有效32H～33H 當(dāng)前時(shí)間的二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)單元，32H存儲(chǔ)小時(shí)，33H存儲(chǔ)分34H～35H 鬧鐘時(shí)間的二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)單元，34H存儲(chǔ)分，35H存儲(chǔ)秒29H 輸入鍵值存儲(chǔ)單元30H 當(dāng)前調(diào)整位標(biāo)志，30H=131LED顯示器位數(shù)存儲(chǔ)單元02H～05H計(jì)時(shí)用工作寄存器（0區(qū)R2～R5）18H～1AH 動(dòng)態(tài)掃描用工作寄存器（3區(qū)R0～R2） 電子時(shí)鐘應(yīng)用程序設(shè)計(jì)(1) 主程序的設(shè)計(jì) 主程序的內(nèi)容一般包括：主程序的起始地址、中斷服務(wù)程序的起始地址、有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等。 流程圖1）程序的起始地址：MCS51系列單片機(jī)復(fù)位后，（PC）=0000H，而0003H～002BH分別為各中斷源的入口地址。當(dāng)CPU接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)并予以響應(yīng)后，CPU把當(dāng)前的PC內(nèi)容壓入棧中進(jìn)行保護(hù)，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處執(zhí)行。2）主程序的初始化內(nèi)容：所謂初始化，是對(duì)將要用到的MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定。在本設(shè)計(jì)中，使用了四個(gè)中斷：① T0中斷：采用T0定時(shí)中斷工作方式，完成LED動(dòng)態(tài)掃描。③ INT0中斷：采用外部中斷工作方式，完成時(shí)間調(diào)整功能。同時(shí)還要對(duì)一些存儲(chǔ)單元進(jìn)行初始化，這些內(nèi)容都需要在初始化程序中來(lái)完成。 3）代碼轉(zhuǎn)換程序：由于人們?nèi)粘Ａ?xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)的鍵盤輸入、輸出以及顯示常采用二進(jìn)制數(shù)（即BCD碼）或ASCⅡ碼。各種代碼之間的轉(zhuǎn)換十分有用，除了硬件邏輯轉(zhuǎn)換之外，程序設(shè)計(jì)中常采用算法處理和查表方式。這段程序的功能是完成將當(dāng)前時(shí)間的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼,并送到顯示緩