畢業(yè)論文之單片機(jī)簡易計(jì)算器C51MAX

1、 . PAGE44 / NUMPAGES52本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：計(jì)算器模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作作者 指導(dǎo)教師專業(yè)班級 學(xué) 院 提交日期 2011年6 月 10 日 工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文計(jì)算器模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作指導(dǎo)教師： 工業(yè)大學(xué)成教學(xué)院2010年6月Dissertation Submitted to ZhejiangUniversity of Technologyfor the Degree of BachelorDesign of calculator imitatesandStudent: Wu Le-pingAdvisor: Fan LingzhiAdult education co

2、llege ZhejiangUniversity of TechnologyJun 2011浙 江 工 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專 業(yè) 班 級 學(xué)生一設(shè)計(jì)（論文）題目： 計(jì)算器模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作 二原始資料：1、郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程J.電子工業(yè)，2009.1；.2、林jie.單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例與開發(fā)M.電子科技大學(xué)出版，2009.4；3、邊海龍.單片機(jī)開發(fā)與典型工程項(xiàng)目實(shí)例詳解J.電子工業(yè)，2008.2：；4、于永.51單片機(jī)C語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子工業(yè)，2008.5；5、義和.例說51單片機(jī)(C語言版)M.人民郵電，2010.12三設(shè)計(jì)（論文）要求：1、計(jì)算器

3、能顯示8位數(shù)字，開機(jī)運(yùn)行時，只有數(shù)碼管最低位顯示為“0”，其余位全部不顯示2、具有44鍵盤，分別表示09、/ 、和清零鍵CL，輸入的數(shù)字從設(shè)計(jì)的鍵盤輸入；3、可對兩個無符號數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，并顯示計(jì)算結(jié)果。4、結(jié)果溢出時發(fā)出“嘀”報(bào)警聲。5、制作出實(shí)物，寫出合格的畢業(yè)論文。四畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）容： 1設(shè)計(jì)（論文）說明書（根據(jù)大綱要求） 一份 2 設(shè)計(jì)（論文）圖紙 單片機(jī)簡易計(jì)算器原理圖 五畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作期限： 任務(wù)書發(fā)給日期 2011 年 4 月 25 日 設(shè)計(jì)（論文）工作自 2011 年 4 月 25 日 至 2011 年 6 月 10 日 指導(dǎo)教師 系主任 主管院長 計(jì)算器模擬

4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作摘 要當(dāng)今社會，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了家家戶戶，無論是生活或?qū)W習(xí)，還是娛樂和消遣幾乎樣樣都離不開電子產(chǎn)品，大型復(fù)雜的計(jì)算能力是人腦所不能勝任的，而且比較容易出錯。計(jì)算器作為一種快速通用的計(jì)算工具方便了用戶的使用。而計(jì)算器是人們?nèi)粘７浅Ｊ煜さ囊豢铍娮赢a(chǎn)品，本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對計(jì)算器設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研究，單片機(jī)已逐漸成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器，它的應(yīng)用越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，本設(shè)計(jì)基于STC89C51單片機(jī)以與MAX7219數(shù)碼管顯示驅(qū)動來設(shè)計(jì)簡易計(jì)算器。通過其他外圍模塊電路的設(shè)計(jì)，電源模塊

5、，單片機(jī)程序下載模塊，蜂鳴器驅(qū)動模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，MAX7219驅(qū)動電路，組成簡易計(jì)算器。論文從設(shè)計(jì)要求出發(fā)，通過對每個方案的分析和研究，最終確立最佳方案。論文分析簡易計(jì)算器模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，每個硬件模塊的設(shè)計(jì)詳情以與軟件部分的設(shè)計(jì)詳情，來闡述整個設(shè)計(jì)。最終根據(jù)設(shè)計(jì)方案，制作出實(shí)物。關(guān)鍵詞：單片機(jī) STC89C51 MAX7219 數(shù)碼管DESIGN OF CALCULATER IMITATESANDAbstractIs social nowadays, continuously raise along with peoples physical life, the electro

6、nics product has already walked into all families, regardless is life or study, is still that amusement and amusement almost and all everything can not get away from an electronics product, the large and complicated calculation ability is a person brain not competent for of, and a little bit easily

7、come amiss.The calculator is a kind of quickly in general use calculation tool convenience the customers use.But the calculator is a style of electronics product that acquaint with really everyday of people, this design emphasizes to lie in analyze calculator software and development process in of t

8、he link and the step, and from practiced experience to set out to do a detailed analysis and research to the calculator design,The list slice machine has already become an electronics product to develop gradually and develop medium head the controller for choosing, its application more and more beco

9、mes the focus that people pay attention to, this design according to STC89 C51 list slice the machine and MAX7219 figures tube shows to drive to design simple calculator.Pass the design of other outer circle mold piece electric circuits, the power mold piece, the list slice machine procedure downloa

10、ds a mold piece, the buzzer drives a mold piece, list the design of the slice machines minimum system, the MAX7219 drives electric circuit and constitutes simple calculator.The thesis requests to set out from the design, passes the analysis to each project and research and finally establishes the be

11、st project.The thesis is analytical the simple calculator imitate the design process of system, the design detail of each hardware mold piece and the design detail of the software part, elaborate the whole design.Finally according to the design project, create a real object.Keyword:Single-chip MCU S

12、TC89C51 MAX7219 Nixie tubu目 錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc295484591摘要i HYPERLINK l _Toc295484592 Abstract PAGEREF _Toc295484592 h ii HYPERLINK l _Toc295484593 第一章 緒論 PAGEREF _Toc295484593 h 1HYPERLINK l _Toc2954845941.1研究單片機(jī)簡易計(jì)算器的意義 PAGEREF _Toc295484594 h 1 HYPERLINK l _Toc295484595 1.2 計(jì)算器的發(fā)展趨勢 P

13、AGEREF _Toc295484595 h 1 HYPERLINK l _Toc295484596 1.3 本文研究思路與安排 PAGEREF _Toc295484596 h 2 HYPERLINK l _Toc295484597 第二章 計(jì)算器模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作總體方案 PAGEREF _Toc295484597 h 3 HYPERLINK l _Toc295484598 2.1 使用到的工具軟件 PAGEREF _Toc295484598 h 4 HYPERLINK l _Toc295484599 2.2 多個方案的對比 PAGEREF _Toc295484599 h 4 HYPERL

14、INK l _Toc295484604 第三章 核心部分硬件仿真 PAGEREF _Toc295484604 h 5 HYPERLINK l _Toc295484605 第四章 模塊電路設(shè)計(jì)詳解 PAGEREF _Toc295484605 h 7 HYPERLINK l _Toc295484606 4.1 電源部分的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295484606 h 7 HYPERLINK l _Toc295484609 4.2 程序下載模塊的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295484609 h 8 HYPERLINK l _Toc295484613 4.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGER

15、EF _Toc295484613 h 10 HYPERLINK l _Toc295484618 4.4 時鐘電路模塊的設(shè)計(jì)。 PAGEREF _Toc295484618 h 12 HYPERLINK l _Toc295484621 4.5 復(fù)位電路模塊的設(shè)計(jì)。 PAGEREF _Toc295484621 h 13 HYPERLINK l _Toc295484624 4.6 鍵盤掃描模塊的設(shè)計(jì)。 PAGEREF _Toc295484624 h 14 HYPERLINK l _Toc295484628 4.7 顯示電路模塊的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295484628 h 16 HYPERLI

16、NK l _Toc295484634 4.8 更好的解決方案 PAGEREF _Toc295484634 h 18 HYPERLINK l _Toc295484637 第五章 硬件整體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295484637 h 20 HYPERLINK l _Toc295484638 第六章 軟件部分的總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295484638 h 20 HYPERLINK l _Toc295484639 第七章 程序分模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295484639 h 21 HYPERLINK l _Toc295484640 7.1 程序頭 PAGEREF _Toc

17、295484640 h 21 HYPERLINK l _Toc295484641 7.2 延時子程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc295484641 h 21 HYPERLINK l _Toc295484642 7.3 鍵盤掃描子程序 PAGEREF _Toc295484642 h 22 HYPERLINK l _Toc295484643 7.4 數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 PAGEREF _Toc295484643 h 23 HYPERLINK l _Toc295484653 7.5 數(shù)據(jù)顯示子程序 PAGEREF _Toc295484653 h 27 HYPERLINK l _Toc29548465

18、4 7.6 主函數(shù) PAGEREF _Toc295484654 h 28 HYPERLINK l _Toc295484655 第八章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc295484655 h 29 HYPERLINK l _Toc295484656 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc295484656 h 30 HYPERLINK l _Toc295484657 致 PAGEREF _Toc295484657 h 31 HYPERLINK l _Toc295484658 附錄1.硬件仿真圖 PAGEREF _Toc295484658 h 32 HYPERLINK l _Toc29548465

19、9 附錄2.硬件原理圖和PCB圖 PAGEREF _Toc295484659 h 34 HYPERLINK l _Toc295484660 附錄3.制作好的實(shí)物 PAGEREF _Toc295484660 h 36 HYPERLINK l _Toc295484661 附錄4.程序清單 PAGEREF _Toc295484661 h 37緒 論當(dāng)今社會，隨著人們物質(zhì)生活的不斷提高，電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)了家家戶戶，無論是生活或?qū)W習(xí)，還是娛樂和消遣幾乎樣樣都離不開電子產(chǎn)品，大型復(fù)雜的計(jì)算能力是人腦所不能勝任的，而且比較容易出錯。計(jì)算器作為一種快速通用的計(jì)算工具方便了用戶的使用。計(jì)算器是人們普遍擁有電子產(chǎn)

20、品之一。本設(shè)計(jì)著重在于分析計(jì)算器軟件和開發(fā)過程中的環(huán)節(jié)和步驟，并從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)對計(jì)算器設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析和研究。單片機(jī)已逐漸成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器，它的應(yīng)用越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，51單片機(jī)是對目前所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī)，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長足的進(jìn)展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。本系統(tǒng)就是充分利用了51單片機(jī)的I/O引腳。本設(shè)計(jì)基于STC89C51單片機(jī)以與MAX7219數(shù)碼管顯示驅(qū)動來設(shè)計(jì)簡易計(jì)算器

21、，周邊硬件環(huán)境設(shè)計(jì)有STC51系列單片機(jī)的程序下載模塊,電源模塊等。1.1 研究單片機(jī)簡易計(jì)算器的意義單片機(jī)已逐漸成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器，它的應(yīng)用越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，計(jì)算器在日常生活中是比較常見的電子產(chǎn)品之一。用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算器的基本功能這一課題不僅能與生活實(shí)際相結(jié)合，又能很好的驗(yàn)證我們的基礎(chǔ)知識和動手能力。也是對整個大學(xué)所學(xué)習(xí)的知識的一個總結(jié)和回顧。1.2 計(jì)算器的發(fā)展趨勢計(jì)算器只是簡單的計(jì)算工具，有些機(jī)型具備函數(shù)計(jì)算功能，有些機(jī)型具備一定的貯存功能，但一般只能存儲幾組數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、處理、存儲和輸出，但它所以 中國古老的計(jì)算器-算盤它不能自動地實(shí)現(xiàn)這些

22、操作過程，必須由人來操作完成?，F(xiàn)在使用的計(jì)算器大部分都是由一塊IC和一塊LCD顯示屏，再加上電源模塊就可以完成復(fù)雜的運(yùn)算。運(yùn)行在計(jì)算機(jī)里的編寫好的程序有更好的人機(jī)交互界面，更強(qiáng)大的計(jì)算能力，還可以完成一些特殊的運(yùn)算，比如數(shù)制的轉(zhuǎn)換，復(fù)雜函數(shù)運(yùn)算，甚至連很多軟件都帶有計(jì)算功能，比如OFFICE辦公軟件等等。同時，移動設(shè)備如手機(jī)，平板電腦都可以應(yīng)用相關(guān)應(yīng)用程序，或者本身有相關(guān)功能。也可以進(jìn)行一些簡單或者復(fù)雜的運(yùn)算。如今，掌上計(jì)算器也朝著更小型化，更多功能用途，更智能化發(fā)展，而且價格更便宜，連手機(jī)也有相關(guān)應(yīng)用程序可使用。1.3 本文研究思路與安排本設(shè)計(jì)采用STC89C51作為設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ)，STC8

23、9C51與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計(jì)數(shù)器八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。完全符合設(shè)計(jì)所需的硬件標(biāo)準(zhǔn)。P1口作為顯示接口和AT89S51系列的ISP，我們預(yù)留了兩排的接插件，一排用于顯示接口，使用3個I/O口（P1.0，P1.1，P1.2,），加上VCC，GND電源端用于驅(qū)動顯示板顯示所顯示的容。P3口主要用于STC系列單片機(jī)的ISP，和驅(qū)動蜂鳴器的的發(fā)聲。其他I/

24、O口閑置。P0口加上103(10K)上拉電阻，用于驅(qū)動鍵盤，進(jìn)行鍵盤識別掃描。P2口在設(shè)計(jì)中沒有分配應(yīng)用，但是預(yù)留接插件，以便擴(kuò)展使用。設(shè)計(jì)有針對于STC51系列單片機(jī)的程序下載模塊。設(shè)計(jì)有電源模塊和蜂鳴器驅(qū)動模塊。時鐘信號采用12MHZ的晶振，因?yàn)槲唇油獠縍OM，所以EA腳接高電平，復(fù)位電路使用的是上電復(fù)位，同時加上手動復(fù)位。主板的硬件設(shè)計(jì)。由于考慮到顯示的穩(wěn)定性,硬件資源占用等因素，顯示板采用MAX7219驅(qū)動兩個四位七段共陰數(shù)碼管作為顯示板。計(jì)算器模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作總體方案設(shè)計(jì)要求基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)出簡易計(jì)算器系統(tǒng)，于是預(yù)選用STC89C51，如果部ROM不足，可選用STC89C51或

25、者其他兼容型號單片機(jī)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是簡易計(jì)算器系統(tǒng)，于是需要鍵盤輸入，所需鍵位為4*4鍵盤，于是可以使用4*4矩陣式鍵盤，由一個I/O口來驅(qū)動。結(jié)果的顯示采用兩個四位七段數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)，可滿足要求，顯示驅(qū)動可使用74LS244，MAX7219，單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較固定，不需要更改太多，同時設(shè)計(jì)的時候，可以進(jìn)行一些擴(kuò)展，比如加入STCISP功能。本設(shè)計(jì)采用STC89C51作為設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ)，STC89C51與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計(jì)數(shù)器八個中斷源

26、、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。完全符合設(shè)計(jì)所需的硬件標(biāo)準(zhǔn)。P1口作為顯示接口和AT89S51系列的ISP，我們預(yù)留了兩排的接插件，一排用于顯示接口，使用3個I/O口（P1.0，P1.1，P1.2,），加上VCC，GND電源端用于驅(qū)動顯示板顯示所顯示的容。P3口主要用于STC系列單片機(jī)的ISP，和驅(qū)動蜂鳴器的的發(fā)聲。其他I/O口閑置。P0口加上103(10K)上拉電阻，用于驅(qū)動鍵盤，進(jìn)行鍵盤識別掃描。P2口在設(shè)計(jì)中沒有分配應(yīng)用，但是預(yù)留接插件，以便擴(kuò)展使用。設(shè)計(jì)有針對于STC51系列單片機(jī)的程序下載模塊。設(shè)計(jì)有電源模塊和蜂

27、鳴器驅(qū)動模塊。時鐘信號采用12MHZ的晶振，因?yàn)槲唇油獠縍OM，所以EA腳接高電平，復(fù)位電路使用的是上電復(fù)位，同時加上手動復(fù)位。主板的硬件設(shè)計(jì)，硬件布局如圖1-1所示。圖1-1 硬件分布圖 由于考慮到顯示的穩(wěn)定性,硬件資源占用等因素，顯示板采用MAX7219驅(qū)動兩個四位七段共陰數(shù)碼管作為顯示板。2.1使用到的工具軟件使用到的工具：電烙鐵、可調(diào)電源、萬用表、鉆孔臺、示波器、計(jì)算機(jī)等。使用到的軟件：Altium DXP、Proteus ISIS、KEIL、C-Free、MS Office、STC ISP、Atmel ISP、Adobe Photoshop等計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件。2.2多個方案的對比在設(shè)計(jì)

28、之初，進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃的時候，通過自己的所學(xué)知識以與查閱一些書籍還有網(wǎng)上查找了很多資料，設(shè)計(jì)了多個方案，綜合考慮各方面因素。進(jìn)行對比分析，最終選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。各方案的設(shè)計(jì)具體如下。方案一:在一開始設(shè)計(jì)的時候，我們采用了P0口（ P0口加上10K上拉電阻）作為段碼驅(qū)動顯示，P2口作為位驅(qū)動，P1口作為鍵盤驅(qū)動識別，這樣，P0口作為段驅(qū)動，可以使數(shù)碼管更亮（通過調(diào)節(jié)上拉電阻的阻值，單片機(jī)其他準(zhǔn)IO口部有30K的上拉電阻，這里采用10K的上拉電阻，可以比其他IO口輸出更大的電流）缺點(diǎn)，鍵盤布局不適合使用操作，PCB布線較多的跳線。方案二:采用P1口段驅(qū)動顯示，P2口位驅(qū)動，在段驅(qū)動加上74LS244

29、緩沖器，使顯示更穩(wěn)定，P0口加上10K上拉電阻作為鍵盤掃描識別。但是通過和方案四的對比，發(fā)現(xiàn)顯示依然不夠穩(wěn)定，PCB布線跳線較多，如果開發(fā)為兩塊板，導(dǎo)線需要較多，不夠穩(wěn)定。方案三:采用P0口加上10K上拉電阻作為段驅(qū)動顯示，P2口位驅(qū)動，在P0口接74HC573作為段驅(qū)動。P2口接74LS138，作為位驅(qū)動，P1作為鍵盤掃描識別。PCB布線較為復(fù)雜，而且程序的設(shè)計(jì)也較為的復(fù)雜。方案四:最終確定使用顯示板使用MAX7219驅(qū)動兩個共陰四位七段紅色數(shù)碼管顯示數(shù)字。因?yàn)槭褂肕AX7219驅(qū)動數(shù)碼管顯示，亮度穩(wěn)定，不閃爍，傳統(tǒng)數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路占用的系統(tǒng)資源較多。若為動態(tài)顯示，則8位數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路

30、一般由1 片8255 和4片5407構(gòu)成，不僅占用硬件資源多，而且需要通過軟件定時刷新，故占用軟件資源也不少；若為靜態(tài)顯示，則8 位數(shù)碼管顯示驅(qū)動電路一般由8片54LS164構(gòu)成，所占用硬件資源太多。MAX7219以其串行接口的傳輸速率可達(dá)10 MHz，獨(dú)立的發(fā)光二極管段控制，譯碼與非譯碼兩種顯示方式可選，數(shù)字、模擬兩種亮度控制方式，可以級聯(lián)使用,顯示接口簡單等特點(diǎn)，而采用1片MAX7219便可完成8位數(shù)碼管的顯示驅(qū)動任務(wù)。方案四硬件設(shè)計(jì)思路為：P1口為顯示驅(qū)動，與AT89S系列單片機(jī)的ISP作用， P0口接上拉電阻（103，10K），用于4*4鍵盤掃描，蜂鳴器由P34口驅(qū)動。單片機(jī)復(fù)位方式使

31、用上電自動復(fù)位，時鐘部分使用12MHz外部晶振。P3.0，P3.1專用STC51單片機(jī)程序下載，其他I/O口未使用，P2口閑置，備以后擴(kuò)展使用。J20其中三個引腳接到P1.0，P1.1，P1.2，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)動芯片MAX7219的時鐘信號）,DIN(串行數(shù)據(jù)輸入）,加上兩個電源端口，驅(qū)動顯示板。同時硬件電路還設(shè)計(jì)了電源部分（主要為穩(wěn)壓，限壓，濾波，開關(guān)，與電源的接駁），集成STC51系列單片機(jī)的程序下載電路部分。設(shè)計(jì)蜂鳴器驅(qū)動電路，用于聲音提示（按鍵聲音，結(jié)果溢出提示聲音。單片機(jī)最小系統(tǒng)，承載單片機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)用硬件環(huán)境。4*4鍵盤掃描模塊。MAX7

32、219顯示板，與與單片機(jī)的接口方案。確立好實(shí)現(xiàn)方案后，接下來使用Proteus進(jìn)行仿真方案通過Proteus仿真環(huán)境進(jìn)行修改、完善硬件和程序設(shè)計(jì)。核心部分硬件仿真Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)與外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)與外圍器件的工具。Protues可以很方便的查找出所設(shè)計(jì)的軟件和硬件的缺陷和錯誤，與時的發(fā)現(xiàn)錯誤，并且更快的改正錯誤?？梢源蟠蟮臏p少了開發(fā)一款產(chǎn)品的時間，同時也可以避免很多不必要的浪費(fèi)（如果使用硬件來調(diào)試軟件，在修改設(shè)計(jì)的過程中可能要頻繁的對硬件的參數(shù)，電

33、路連接進(jìn)行修改，耗時、費(fèi)力，還會造成硬件的損壞，造成不必要的浪費(fèi))。啟動Proteus ISIS，設(shè)置好設(shè)計(jì)模板，查找設(shè)計(jì)所需的相關(guān)器件（七段八位數(shù)碼管、MAXIM 美信MAX7219、KEYPAD 4*4矩陣鍵盤、RESPACK 九針排阻、51單片機(jī)，這里選用AT89C51）按照規(guī)劃好的位置排列好，連接好電氣線路（這里為了整個圖的美觀，所以大部分使用總線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的方式建立電氣連接）。完成仿真圖的設(shè)計(jì)。如下圖是本設(shè)計(jì)的所需的最主要的幾個器件。把器件擺放整齊，適合電氣連接。接下來就是連接電氣連接線了。連接好后，認(rèn)真檢查，最好的方法就是加載確認(rèn)為正確的測試程序，測試各個模塊是否連接正確。設(shè)計(jì)好了

34、的仿真電路圖，如圖2-1為設(shè)計(jì)好的仿真圖。圖2-1 畫好的仿真電路圖接下來就把寫好的，編譯好的程序加載，運(yùn)行仿真，在仿真中找到程序，硬件中的問題，與時改正。如下圖，就是設(shè)計(jì)好的仿真圖。在左上角加上文字框，可以讓別人更直觀的了解是什么設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的要什么。軟件已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，并且已經(jīng)仿真成功，如圖2-2就是正在仿真中的虛擬硬件。圖示顯示計(jì)算結(jié)果為334。在Proteus仿真的虛擬的環(huán)境下，軟件和硬件已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求。圖2-2 正在仿真的硬件圖仿真已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的結(jié)果。接下來通過查找資料、自己的所學(xué)知識以與通過Proteus仿真的正確結(jié)果，接下來可以進(jìn)行實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)了,接下來將在實(shí)際硬

35、件環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)。模塊電路設(shè)計(jì)詳解4.1 電源部分的設(shè)計(jì)4.1.1原理圖如圖3-1為電源模塊原理圖圖3-1 電源模塊電路4.2.2原理說明當(dāng)打開電源開關(guān)，電源不穩(wěn)，會產(chǎn)生雜波，而單片機(jī)對于電源電壓非常敏感，從而影響單片機(jī)的正常工作。為了避免與此，我們設(shè)計(jì)了濾波電路，起到濾波的作用，從而更好的避免不必要的故障發(fā)生。本設(shè)計(jì)的電源電路有電源接口，開關(guān)，LED指示燈和濾波、穩(wěn)壓電路組成。濾波電路的原理：信號頻率越高，電容的容抗越小，而電感的感抗越大。利用電容和電感的這一特性，將電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián)，則能去掉或衰減脈動直流電壓中的高頻交流成分，保留直流成分。本電路的濾波是由電容濾波

36、和RC濾波構(gòu)成。LED是用來指示電源接通的情況。電源部分的設(shè)計(jì)沒有涉與到變壓，整流部分，只是對器件BNC（DC頭）的直流5V電壓進(jìn)行開關(guān)設(shè)計(jì)，電源指示，穩(wěn)壓，限壓，濾波作用，其中使用到了5.1V/1W穩(wěn)壓管，使供給單片機(jī)的和其他部分模塊的電源限制在5V，或低于5V。電源的輸入采用2.5mm口徑的DC頭，可使用計(jì)算機(jī)USB口供電，或者使用USB接口輸出5V電壓的MP3,MP4或者手機(jī)的電源適配器進(jìn)行供電。既方便，又經(jīng)濟(jì)。程序下載模塊的設(shè)計(jì)原理圖程序下載模塊原理圖，如圖3-2所示。圖3-2 串口程序下載模塊原理說明上圖的原理圖為STC51系列單片機(jī)的程序下載模塊，使用串口進(jìn)行程序的下載。由J4串口

37、接口連接到電腦的串口通信端口，使計(jì)算機(jī)能和單片機(jī)通信。通過STC ISP計(jì)算機(jī)端軟件，把編寫好的并編譯好的程序文件下載到單片機(jī)的部ROM中。RS232的供電由設(shè)計(jì)的主板統(tǒng)一供電。Atmel的89S51 P1口預(yù)留有接插件，方便程序下載，AT89S系列單片機(jī)下載板需另外制作，使用并口下載，較為麻煩。J4為DB9的九針串口接口，RS232為DIP16封裝的MAXIM公司的MAX232EPE周邊電容為50V 1Uf的電解質(zhì)電容。MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。器件引腳介紹第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電

38、容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15

39、腳GND、16腳VCC（+5v）。如圖3-3所示引腳圖。圖3-3 MAX232引腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.3.1引腳分布圖本設(shè)計(jì)采用的為DIP40封裝的STC89C51RC，如圖3-4所示圖3-4 STC89C51引腳圖各引腳功能說明cc:+5V電源電壓。ss:電路接地端。P0.0P0.7:通道0，它是8位漏極開路的雙向I/O通道，當(dāng)擴(kuò)展外部存貯器時，這也是低八位地址和數(shù)據(jù)總線，在編程和校驗(yàn)期間，它輸入和輸出字節(jié)代碼，通道0吸收/發(fā)出二個TTL負(fù)載P1.0P1.7:通道1是8位擬雙向I/O通道，在編程和校驗(yàn)時，它發(fā)出低8位地址。通道吸收/發(fā)出一個TTL負(fù)載。P2.0P2.7:通道2是8位擬

40、雙向I/O通道，當(dāng)訪問外部存貯器時，用作高8位地址總線。通道2能吸收/發(fā)出一個TTL負(fù)載。P3.0P3.7:通道3準(zhǔn)雙向I/O通道。通道3能吸收/發(fā)出一個TTL負(fù)載，P3通道的每一根線還有另一種功能：P3.0:RXD，串行輸入口。P3.1:TXD，串行輸出口。P3.2:INT0，外部中斷0輸入口。P3.3:INT1，外部中斷1輸入口。P3.4:T0，定時器/計(jì)數(shù)器0外部事件脈沖輸入端。P3.5:T1，定時器/計(jì)數(shù)器1外部事件脈沖輸入端P3.6:WR，外部數(shù)據(jù)存貯器寫脈沖。P3.7:RD，外部數(shù)據(jù)存貯器讀脈沖。RST/VpD:引腳9，復(fù)位輸入信號，振蕩器工作時，該引腳上2個機(jī)器周期的高電平可以實(shí)

41、現(xiàn)復(fù)位操作，在掉電情況下（Vcc降到操作允許限度以下）， 后備電源加到此引腳，將只給片RAM供電。ALE/PROG:引腳30，地址鎖存有效信號，其主要作用是提供一個適當(dāng)?shù)亩〞r信號，在它的下降沿用于外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存貯器的低8位地址鎖存，使總線 P0輸出/輸入口分時用作地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線， 此信號每個機(jī)器出現(xiàn)2次，只是在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間才不輸出ALE。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鐘或定時，8751的EPROM編程時，此端輸編程脈沖信號。PSEN:引腳29，程序選通有效信號，當(dāng)從外部程序存貯器讀取指令時產(chǎn)

42、生， 低電平時，指令寄存器的容讀到數(shù)據(jù)總線上。EA/VPP:引腳31，當(dāng)保持TTL高電平時，如果指令計(jì)數(shù)器小于4096，8051執(zhí)行部ROM的指令，8751執(zhí)行部EPROM的指令，當(dāng)使TTL為低電平時，從外部程序存貯器取出所有指令，在8751的EPROM編程時，此端為21V編程電源輸入端。XTAL1:引腳18，部振蕩器外接晶振的一個輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩源時，此端必須接地。XTAL2:引腳19，部振蕩器外接晶振的另一個輸入端，HMOS芯片使用外部振蕩器時，此端用于輸入外部振蕩信號。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-5為設(shè)計(jì)好的單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖。圖3-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)說明在進(jìn)行

43、I/O口工作分配的時候，考慮到布線與產(chǎn)品的美觀性，以與操作的簡易性，P1口為顯示驅(qū)動，與AT89S系列單片機(jī)的ISP作用，P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）。P0口接上拉電阻（103，10K），用于4*4鍵盤掃描，蜂鳴器由P34口驅(qū)動。單片機(jī)復(fù)位方式使用上電自動復(fù)位，時鐘部分使用12MHz外部晶振。P3.0，P3.1專用STC51單片機(jī)程序下載，其他I/O口未使用，P2口閑置，備以后擴(kuò)展使用。J20其中三個引腳接到P1.0，P1.1，P1.2，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)動芯片MAX7219的時鐘

44、信號）,DIN(串行數(shù)據(jù)輸入）,加上兩個電源端口，驅(qū)動顯示板。4.4 時鐘電路模塊的設(shè)計(jì)。原理圖如圖3-6為時鐘電路模塊的設(shè)計(jì)原理圖。圖3-6 時鐘電路圖原理說明單片機(jī)的最小系統(tǒng)有三部分組成，即電源，時鐘電路和復(fù)位電路。其中單片機(jī)的電源引腳與5V電源連通即可，而時鐘電路和復(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。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時鐘信號，時序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如同一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按時序進(jìn)行工作。在STC89C52單片機(jī)部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過XTAL1和XTA

45、L2引腳接入定時控制元件(晶體振蕩器和電容)，即可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。在STC89C52芯片部有一個高增益反相放大器，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。在單片機(jī)的XTAL1腳和XTAL2腳之間并接一個晶體振蕩器就構(gòu)成了部振蕩方式。STC89C52單片機(jī)部有一個高增益的反相放大器，XTAL1為部反相放大器的輸入端，XTAL2為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的頻率就是晶振的固有頻率。在實(shí)際應(yīng)用常還需要在晶振的兩端和地之間各并上一個小電容。用晶振和電容構(gòu)成諧振電路。電容大小與晶振頻率和工作

46、電壓有關(guān)。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。在設(shè)計(jì)電路板時，晶振、電容等均應(yīng)盡可能靠近芯片，減小分布電容，以保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。 復(fù)位電路模塊的設(shè)計(jì)。原理圖如圖3-7為復(fù)位電路模塊的設(shè)計(jì)原理圖。C6CDS18SW SPSTVCC1KR2Res2RESET圖3-7 上電手動復(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)中各部分處于一個確定的狀態(tài)，并從這一狀態(tài)開始工作。系統(tǒng)上電路或死機(jī)后都要進(jìn)行復(fù)位操作。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)兩個機(jī)器周期的高電平后，單片機(jī)就被復(fù)

47、位。復(fù)位電路有3種基本方式：上電復(fù)位，開關(guān)復(fù)位和看門狗復(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)。開關(guān)復(fù)位電路一般不單獨(dú)使用。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。圖中C7與R1構(gòu)成了上電復(fù)位電路。上電復(fù)位后，電源經(jīng)R2對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。按開關(guān)后，C6兩端電荷經(jīng)R2迅速放電，開關(guān)斷開后，由C6、R2與電源完成對單片機(jī)的復(fù)位操作。在上述電路中C6、R2按上電復(fù)位電路的設(shè)計(jì)而取值。 復(fù)位電路的作用非常重

48、要，能否成功復(fù)位關(guān)系但單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的問題。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)。這時可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整上電復(fù)位電路的阻容值，增加其充電時間常數(shù)來解決問題。鍵盤掃描模塊的設(shè)計(jì)。原理圖如圖3-8為鍵盤掃描模塊設(shè)計(jì)原理圖。圖3-8 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。鍵盤控制程序需完成的任務(wù)有：監(jiān)測是否有鍵按下，有鍵按下時，在無硬件去抖的動電路時，應(yīng)用軟件延時方法消除按鍵抖動影響；當(dāng)有多個鍵同時按下時，只處理一個按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長

49、時間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。本設(shè)計(jì)采用鍵盤掃描由P0口驅(qū)動。4*4鍵盤設(shè)計(jì)方案，鍵盤部分布線較為困難，在設(shè)計(jì)之初本采用4*4的鍵盤模組，不僅方便，布線也快，但是4*4鍵盤模組較難買到。所以最后采用16顆規(guī)格為（0.6cm*0.6cm=邊長*寬）。滿足設(shè)計(jì)要求的所有功能。鍵盤布局如圖3-9是鍵盤鍵位布局。圖3-9 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。顯示電路模塊的設(shè)計(jì)原理圖如圖3-10所示為MAX7219驅(qū)動電路原理圖。圖3-10 顯示板原理圖原理說明顯示板使用MAX7219驅(qū)動數(shù)碼管，它將單片機(jī)傳送過來的顯示信號進(jìn)行解碼，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。

50、具有亮度穩(wěn)定，不閃爍，可達(dá)10MHz的掃描頻率。顯示信號傳輸用線少，適合把主板和顯示板分開設(shè)計(jì)。接口定義為（只有VCC 5V電源輸入，可以和單片機(jī)同源供電，GND端，LOAD數(shù)據(jù)裝載輸入端，CLK時鐘輸入端，和DIN串行數(shù)據(jù)輸入端)。其中J5為連接單片機(jī)主板的數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線以與電源導(dǎo)線，數(shù)碼管采用兩個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100的限流電阻。同時，通過調(diào)節(jié)接在ISET電阻的大小來調(diào)節(jié)最大段電流，從而也可以調(diào)節(jié)數(shù)碼管的顯示亮度。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)動器, 可實(shí)現(xiàn)微處理器與7段碼的接口, 可以顯示8 位或6

51、4 位單一LED。芯片上包括BCD 碼譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動器、位驅(qū)動器、含88位靜態(tài)RAM ,用于存放顯示數(shù)據(jù)。只需外接一個電阻就可為所有的L ED 提供段電流。MAX7219 的三線串行接口適用于所有微處理器,單一位數(shù)據(jù)可被尋址和修正,無需重寫整個顯示器。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)位的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行編碼, 硬件譯碼采用BCD碼(簡稱B 碼) 譯碼。MAX7219 工作模式包括150A 低壓電源關(guān)閉模式、模擬數(shù)字亮度控制、限掃寄存器(允許用戶從第1 位數(shù)字顯示到第8 位) 與測試模式(點(diǎn)亮所有L ED)。MAX1279 引腳說明與功能M

52、AX1279 引腳排列如圖1 所示, 引腳功能如表1 所列。MAX7219 功能框圖如圖2 所示。串行輸入數(shù)據(jù)在時鐘上升沿時移入部的16 位移位寄存器在裝載的上升沿時數(shù)據(jù)被鎖存在每一位或寄存器中。裝載信號必須在第16 個時鐘上升沿發(fā)生時或之后達(dá)到高電平, 但要在下一個時鐘的上升沿和數(shù)據(jù)丟失之前到達(dá)。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 個時鐘循環(huán)出現(xiàn),數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿記錄下來。數(shù)據(jù)各位記錄為D0D15 (如表2 所列) , D8D11 為移位寄存器地址, D0D7 為數(shù)據(jù), D12D15 是無關(guān)位。第一位接收到的位是最高位D15。D7 為數(shù)據(jù)最高有效位,D0 為數(shù)據(jù)最

53、低有效位。如圖3-11為MAX7219的引腳分布圖。圖3-11 MAX7219引腳圖表3-1 MAX7219的引腳功能 引腳名稱功能1DIN串行數(shù)據(jù)輸入端,時鐘上升沿時,數(shù)據(jù)存入部的16 位移位寄存器2 ,32、3、5、6、7、8、10、11DIG07數(shù)碼管位驅(qū)動線(8 位)4、9GND地線(兩腳必須相連)12LOAD輸入數(shù)據(jù)裝載端。在裝載的上升沿,串行輸入的最后一個16 位數(shù)據(jù)被鎖存13CL K時鐘輸入端。最大頻率10MHz ,時鐘上升沿時數(shù)據(jù)移入,時鐘下降沿時數(shù)據(jù)從串行數(shù)據(jù)輸出口輸出1417,223AG,DP數(shù)碼管段驅(qū)動線(8 段)18Iset段電流輸入端。通過連接在V + 端與Iset

54、端之間的電阻Rset 設(shè)置段電流的大小19V +電源20DOUT串行數(shù)據(jù)輸出端。從DIN 端輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過16. 5 個時鐘周期后輸出到DOUT 端4.7.5 四位七段數(shù)碼管引腳圖七段四位共陰數(shù)碼管引腳如圖3-12所示。圖3-12 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3-13所示。圖3-13 開關(guān)電源模塊電源部分采用開關(guān)電源設(shè)計(jì)，并有整流作用，接入電源可以不用注意極性，接入電源為DC +6V，輸出也可以調(diào)壓（通過調(diào)節(jié)變阻器W1的阻值）。在無輸出時，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。VCC輸出，通過

55、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。C4正極低電位。若VCC過載，電源自動關(guān)斷。VCC有輸出，再次按下S2，電源關(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。可調(diào)電壓，精準(zhǔn)輸出。按鈕控制，更方便。鍵盤模塊的優(yōu)化方案鍵盤部分可以使用4*4鍵盤模組模組可以大大的縮小設(shè)計(jì)的體積，也使設(shè)計(jì)實(shí)物更加的美觀，同時PCB的布線也更加的簡單。硬件整體設(shè)計(jì)接下來可以進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)了。畫板采用的軟件為Altium DXP 10（Protel的最新版本），可以很大的限度提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)效果。啟動DXP，新建PCB工程文件，新建schematic原理圖文件，根據(jù)設(shè)計(jì)的

56、方案，以與仿真修改后的仿真圖。查找加載元器件，更改屬性，封裝,如果找不到器件，需要自己畫器件。將器件排列，放置恰當(dāng)。然后連接電氣線。由于原理圖較大，所以分為多副原理圖來畫。接下來更改封裝，沒封裝的自己通過實(shí)物測量，畫出封裝。將原理圖導(dǎo)入新建的PCB文件中，對器件進(jìn)行布局，連線，PCB布線所花時間較多，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。設(shè)計(jì)畫的PCB板采用單面板，20mil的最小電氣間隔，線徑有15mil,25mil,40mil,50mil等規(guī)格。接下來把畫好的PCB板進(jìn)行打樣了。同時通過設(shè)計(jì)工程的BOM表來購買元器件。PCB板打樣好后。接下來在PCB板得焊盤上

57、根據(jù)器件引腳大小選擇鉆頭，使用鉆臺打通孔，然后根據(jù)PCB設(shè)計(jì)工程選擇正確器件型號，插件，確保方向、位置正確，然后焊接。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。上電后，并沒有出現(xiàn)太多曲折，實(shí)物一步成功。如圖1.5為打樣好的PCB板。接下來使用STC ISP軟件對單片機(jī)進(jìn)行程序的下載。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，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上電時再給單片機(jī)上電。稍等一會，下載成功。軟件部分的總體設(shè)計(jì)Keil

58、 C51是美國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，因而易學(xué)易用。單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。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MCS-51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)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，Keil

59、提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。在編寫程序的時候，先考慮硬件分布，以與要達(dá)到的設(shè)計(jì)效果，理清好思路，對每一塊程序小模塊進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。最后全局的設(shè)計(jì)規(guī)劃。由于KEIL編寫程序沒有Cfree好用，所以首先使用Cfree,把軟件整體編寫出來。然后到Keil中進(jìn)行調(diào)試修改。同時應(yīng)用Proteus仿真環(huán)境。查找軟件的錯誤和缺陷，達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的結(jié)果。如圖5-1是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖。圖5-1 整體程序流程圖圖程序分模塊設(shè)計(jì)程序頭程序頭，定義顯示驅(qū)動端口，串行數(shù)據(jù)輸入DIN為P1.0腳，同步時

60、鐘為P1.1引腳，數(shù)據(jù)輸入使能端為P1.2引腳。方便接下來的編程，便于修改程序以與更清晰地閱讀理解程序。延時子程序的設(shè)計(jì)如圖6-1為延時子程序的程序框圖。圖6-1 延時程序模塊延時子程序，用于鍵盤掃描的防抖動，顯示發(fā)送子程序的延時，蜂鳴器響聲長度的定時等。使用到for循環(huán)，總共執(zhí)行次數(shù)為，a*b*c=10*20*100=20000；若是在主頻為12MHZ的電路中，單片機(jī)執(zhí)行一條語句時間大約為1us，那么這個延時為2400us，大約為20ms。鍵盤掃描子程序如圖6-2是鍵盤掃描子程序的設(shè)計(jì)流程圖，簡述鍵盤掃描程序的一個工作過程。圖6-2 鍵盤掃描按鍵掃描子程序，首先定義鍵盤端口為P0，將P0讀入