用單片機(jī)控制可測(cè)方波100~1000Hz,并顯示脈寬

1、桂 林 電 子 科 技 大 學(xué)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 指導(dǎo)老師：吳 兆 華 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)：桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院目 錄摘 要2一、實(shí)驗(yàn)課題及要求3二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x3三、任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.1 分析任務(wù)要求，寫出系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路     43.2 問(wèn)題的難點(diǎn)在按鍵連續(xù)按下超過(guò)2S的計(jì)時(shí)問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。 43.3 分析軟件任務(wù)要求，寫出程序設(shè)計(jì)思路，分配單片機(jī)內(nèi)部資源43.4 脈沖寬度測(cè)量53.5 脈沖頻率測(cè)量63.6 擴(kuò)展測(cè)量范圍原理6  3.7 選擇單片機(jī)型號(hào)和所需外圍器件型號(hào)，設(shè)計(jì)單片機(jī)硬件電

2、路原理圖 6四、系統(tǒng)硬件電路74.1 硬件電路說(shuō)明74.2 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介84.2.1 AT89S51具有如下特點(diǎn)：94.2.2 AT89S51的運(yùn)行模式94.2.3 MCS-51系列單片機(jī)的并行I/O口104.3最小系統(tǒng)控制部分114.3.2 復(fù)位電路134.4數(shù)碼管顯示電路144.5 功率放大電路164.6 顯示部分硬件裝備圖  18五、用DXP繪制電路圖195.1 電路板設(shè)計(jì)規(guī)則195.1.1 考慮 PCB 尺寸大小195.1.2 確定特殊組件的位置195.1.3 布局方式205.1.4 電源和接地線處理的基本原則205.1.5 導(dǎo)線設(shè)計(jì)的基本原則

3、215.2 PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)21六、軟件設(shè)計(jì)246.1程序流程圖246.1.1 主程序圖246.1.2 這段子程序圖256.2程序源代碼25七、設(shè)計(jì)總結(jié)29八、參考文獻(xiàn)29摘 要單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。單片機(jī)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種面向控制的大規(guī)模集成電路模塊，具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，

4、更重要的意義在于，單片機(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在使用單片機(jī)通過(guò)軟件就能實(shí)現(xiàn)了。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，單片機(jī)控制技術(shù)將不斷發(fā)展，日益完善。本文是設(shè)計(jì)頻率/脈沖寬度的測(cè)量與顯示的硬件電路與程序的編制。它可以測(cè)量脈沖信號(hào)的脈沖寬度，頻率等參數(shù)。利用定時(shí)器的門控信號(hào)GATE進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的測(cè)量。利用定時(shí)器T0定時(shí)T1計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量由P3.5口輸入的脈沖信號(hào)的頻率。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了便于對(duì)LED顯示器進(jìn)行管理，需要建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。顯示時(shí)采用動(dòng)態(tài)掃描的方式將將各位數(shù)的BCD碼依序輸入到LED中，并連

5、續(xù)掃描2秒鐘。通過(guò)采用STC89C52RC單片機(jī)為中心器件來(lái)設(shè)計(jì)脈沖寬度測(cè)量器，并運(yùn)用MCS51/52單片機(jī)計(jì)數(shù)功能，選擇好工作模式，對(duì)脈寬進(jìn)行計(jì)數(shù)。在現(xiàn)有的單片機(jī)仿真機(jī)系統(tǒng)上掌握相關(guān)軟硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試知識(shí)，并在計(jì)算機(jī)上編寫匯編程序調(diào)試運(yùn)行。關(guān)鍵詞: 門控信號(hào)GATE；脈沖寬度；擴(kuò)展測(cè)量范圍；脈沖頻率一、實(shí)驗(yàn)課題及要求用8031單片機(jī)控制可測(cè)方波頻率1001000Hz，并顯示方波的脈寬 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x 1、加深外部中斷指令的基本使用方法； 2、熟悉外部中斷處理程序的編程方法； 3、進(jìn)一步熟悉8051內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化、使用方法及編程方法； 4、進(jìn)一步掌握8051中斷處理程序的編程方法和

6、應(yīng)用； 6、學(xué)會(huì)使用并熟練掌握電路繪制軟件Protel99SE（或DXP）。 7、基于 STC89C52RC單片機(jī)測(cè)量脈沖寬度； 8、研究分別使用定時(shí)計(jì)數(shù)器 0，1 的 GATE 模式和定時(shí)計(jì)數(shù)器 2 的捕捉功能完成外 部脈沖寬度測(cè)量； 9、通過(guò)單片機(jī)的綜合設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，鍛煉獨(dú)立設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)能力，領(lǐng)會(huì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件、硬件調(diào)試方法和系統(tǒng)的研制開發(fā)過(guò)程，為進(jìn)一步的科研實(shí)踐活動(dòng)打下一定的基礎(chǔ)。意義：1、通過(guò)單片機(jī)的綜合設(shè)計(jì)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，鍛煉獨(dú)立設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)能力，領(lǐng)會(huì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件、硬件調(diào)試方法和系統(tǒng)的研制開發(fā)過(guò)程，為

7、進(jìn)一步的科研實(shí)踐活動(dòng)打下一定的基礎(chǔ)。2、通過(guò)單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)更加熟悉的掌握51單片機(jī)的應(yīng)用；掌握了方波頻率計(jì)算以及形成的原理，更加進(jìn)一步的學(xué)習(xí)方波寬度的測(cè)量，并且對(duì)軟件編程及硬件設(shè)計(jì)方法更加好的掌握，掌握根據(jù)課題要求，提出并選擇設(shè)計(jì)方案、查找確定所用元器件、設(shè)計(jì)并搭制硬件電路、編程寫入并調(diào)試等的一系列，掌握單片機(jī)應(yīng)用的基本方法與步驟。3、通過(guò)單片機(jī)的綜合設(shè)計(jì)，對(duì)輸出方波的原理有很大的了解，掌握方波頻率的計(jì)算方法，同時(shí)對(duì)其脈沖測(cè)量過(guò)程學(xué)習(xí)到很多，在設(shè)計(jì)中對(duì)系統(tǒng)原理圖也有很好地掌握，實(shí)驗(yàn)中和本組隊(duì)員努力配合，明白團(tuán)隊(duì)的努力是偉大的。三、任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)用單片機(jī)產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波信號(hào)?？刂品讲ǖ念l率范圍為

8、100Hz-1000Hz，頻率誤差比小于0.5%。 要求用“增加”、“減小”2個(gè)按鈕改變方波給定頻率，按鈕每按下一次，使給定頻率按步進(jìn)改變，當(dāng)按鈕持續(xù)按下的時(shí)間超過(guò)一定時(shí)間后，給定頻率以一定的速度連續(xù)增加（減少），輸出方波的脈寬要求在四位數(shù)碼管上顯示。用輸出方波控制一個(gè)發(fā)光二極管的顯示，用示波器觀察方波波形。3.1 分析任務(wù)要求，寫出系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路      任務(wù)分析：方波信號(hào)的產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上就是在定時(shí)器溢出中斷次數(shù)達(dá)到規(guī)定次數(shù)時(shí)，將輸出I/O管腳的狀態(tài)取反。    涉及以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：按鍵的

9、掃描、功能鍵的處理、計(jì)時(shí)功能以及數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示等。  3.2 問(wèn)題的難點(diǎn)在按鍵連續(xù)按下超過(guò)2S的計(jì)時(shí)問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。     系統(tǒng)的整體思路：主程序在初始化變量和寄存器之后，掃描按鍵，根據(jù)按鍵的情況執(zhí)行相應(yīng)的功能，然后在數(shù)碼顯示頻率的值，顯示完成后再回到按鍵掃描，如此反復(fù)執(zhí)行。中斷程序負(fù)責(zé)方波的產(chǎn)生、按鍵連續(xù)按下超過(guò)2S后頻率值以10Hz/s遞增（遞減）。3.3 分析軟件任務(wù)要求，寫出程序設(shè)計(jì)思路，分配單片機(jī)內(nèi)部資源T0工作方式通過(guò)設(shè)置TMOD，使其為定時(shí)器模式。在做定時(shí)器使用時(shí)，將T0定時(shí)為0.001S。當(dāng)GA

10、TE=1時(shí)，為門控方式。只有TR0設(shè)置為1，且同時(shí)外部中斷引腳也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)T0開始計(jì)數(shù)工作。把脈沖信號(hào)從P3.2腳引入，T0設(shè)為定時(shí)器方式工作，并工作在門控方式（GATE=1）。在待測(cè)信號(hào)高電平期間，T0對(duì)內(nèi)部周期脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。在待測(cè)脈沖高電平結(jié)束時(shí)，其下降沿向P3.2發(fā)中斷，在外部中斷0的中斷服務(wù)程序中，讀取TH0、TL0的計(jì)數(shù)值，該值就是待測(cè)脈沖的脈寬。隨后，清零TH0和TL0，以便下一脈寬的測(cè)量。計(jì)算方法：脈沖寬度=計(jì)數(shù)值*0.01s,將脈沖寬度的數(shù)值轉(zhuǎn)換為壓縮BCD碼，再將壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換為非壓縮BCD碼用于顯示，最后調(diào)用顯示程序，讀取脈沖寬度。T2捕捉工作方式使用T2的捕捉

11、方式，TH2、TL2的初值設(shè)為0，待測(cè)信號(hào)從T2EX(P1.1)引入，采用定時(shí)器T0定時(shí)0.001s,剛開始待測(cè)信號(hào)為高電平或低電平時(shí)等待，再次檢測(cè)為高電平時(shí)T2開始計(jì)數(shù)，定時(shí)器T0每定時(shí)0.001s,通過(guò)串口P1.0的開關(guān)狀態(tài)使T2的計(jì)數(shù)值增一并將計(jì)數(shù)值存入RCAP2H和RCAP2L兩個(gè)寄存器中。計(jì)算方法：脈沖寬度=計(jì)數(shù)值*0.001s，再將表示脈沖寬度的十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為壓縮BCD碼，再將壓縮BCD碼轉(zhuǎn)為非壓縮BCD碼用來(lái)顯示，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)即為要測(cè)量的脈寬。3.4 脈沖寬度測(cè)量利用定時(shí)器的門控信號(hào)GATE進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)脈沖寬度的測(cè)量。對(duì)定時(shí)器T1來(lái)講，被測(cè)脈沖信號(hào)從INT1端引入，其上升

12、沿啟動(dòng)T1計(jì)數(shù)，下降沿停止T1計(jì)數(shù)。定時(shí)器的計(jì)數(shù)值乘以機(jī)器周期即為脈沖寬度。下圖中給出了脈沖寬度測(cè)量的原理圖。 為低時(shí)啟動(dòng)T1 下降沿停止計(jì)數(shù) 被檢測(cè)脈沖信號(hào) INT1 為高則等待 上升沿開始計(jì)數(shù) 脈沖寬度測(cè)量過(guò)程 圖 2 系統(tǒng)原理圖3.5 脈沖頻率測(cè)量頻率測(cè)量實(shí)際上就是在1s內(nèi)對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值就是信號(hào)頻率。令定時(shí)器T0工作在方式1，得到100ms的定時(shí)間隔，再進(jìn)行軟件計(jì)數(shù)10次，形成一個(gè)1s的測(cè)量閘門信號(hào)。在測(cè)量閘門信號(hào)期間令計(jì)數(shù)器T1工作在計(jì)數(shù)方式1，對(duì)脈沖信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值存入COUNT、COUNT+1和COUNT+2單元，計(jì)數(shù)值通過(guò)6位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示出來(lái)。3.6 擴(kuò)展測(cè)量

13、范圍原理上述系統(tǒng)被測(cè)脈沖寬度范圍最大為65535us，擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的位數(shù)可提高脈沖寬度的測(cè)量范圍。令定時(shí)器T1工作在方式1定時(shí)，GATE=1，用COUNT單元，COUNT+1單元即定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)單元TH1和TL1組成一個(gè)32位的計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖寬度進(jìn)行測(cè)量。并且在定時(shí)器T1溢出時(shí)，給COUNT+2賦值#01H,并將THI和TH0置零，重新開始計(jì)數(shù)。以擴(kuò)展系統(tǒng)測(cè)量范圍使可以達(dá)到130ms的任務(wù)要求。同時(shí)在進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)器T1溢出時(shí)，給COUNT+2賦值#01H,并將THI和TH0置零，重新開始計(jì)數(shù)。以擴(kuò)展系統(tǒng)測(cè)量范圍使可以達(dá)到100KHZ的任務(wù)要求。把脈沖信號(hào)從P3.2腳引入，T0設(shè)為定時(shí)器

14、方式工作，并工作在門控方式（GATE=1）。在待測(cè)信號(hào)高電平期間，T0對(duì)內(nèi)部周期脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。在待測(cè)脈沖高電平結(jié)束時(shí)，其下降沿向P3.2發(fā)中斷，在外部中斷0的中斷服務(wù)程序中，讀取TH0、TL0的計(jì)數(shù)值，計(jì)算出所測(cè)。隨后，清零TH0和TL0，以便下一個(gè)脈寬的測(cè)量。顯示：將數(shù)碼管的段控信號(hào)與P口與四位LED數(shù)碼管相連。 3.7 選擇單片機(jī)型號(hào)和所需外圍器件型號(hào)，設(shè)計(jì)單片機(jī)硬件電路原理圖  采用MCS51系列單片機(jī)At89S51作為主控制器，外圍電路器件包括數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立式鍵盤、方波脈沖輸出以及發(fā)光二極管的顯示等。 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)采用2個(gè)四聯(lián)共陰極數(shù)碼管顯示，由

15、于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限，采用74HC244作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。在74HC244的7段碼輸出線上串聯(lián)100歐姆電阻起限流作用。 獨(dú)立式按鍵使用上提拉電路與電源連接，在沒(méi)有鍵按下時(shí)，輸出高電平。發(fā)光二極管串聯(lián)500歐姆電阻再接到電源上，當(dāng)輸入為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。脈寬(Pulse-Width)是脈沖寬度的縮寫，脈沖寬度就是高電平持續(xù)的時(shí)間，常用來(lái)作為采樣信號(hào)或者晶閘管等元件的觸發(fā)信號(hào)。脈寬由信號(hào)的周期和占空比確定，其計(jì)算公式是脈寬W=T×P（T：周期，P：占空比）。占空比計(jì)算方式是：左對(duì)齊方式： 占空比 = (PWMPERx - PWMDTYx) / PWMPERx &#

16、215; 100%中心對(duì)齊方式： 占空比 = PWMDTYx / PWMPERx × 100%周期的計(jì)算公式:左對(duì)齊方式： 輸出周期 = 通道周期 × PWMPERx中心對(duì)齊方式： 輸出周期 = 通道周期 × PWMPERx × 2脈寬的計(jì)算方法就不言而喻了。本次設(shè)計(jì)，因?yàn)橐螽a(chǎn)生的是方波，高低電平所占的時(shí)間相同（占空比為0.5），即脈寬為：脈寬W=T/2四、系統(tǒng)硬件電路 本設(shè)計(jì)要求用8031單片機(jī)控制可測(cè)方波1001000Hz，并顯示方波寬度。此功能可通過(guò)“最小系統(tǒng)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)基本的晶振電路，按鍵復(fù)位電路，頻率調(diào)節(jié)電路三極管功率放

17、大電路了和數(shù)碼管顯示電路。整體設(shè)計(jì)原理圖如下圖1所示。圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)總電路圖4.1 硬件電路說(shuō)明 本次硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、外部中斷電路、數(shù)碼管顯示電路三部分在下面介紹中對(duì)每一部分都有詳細(xì)的說(shuō)明（因?yàn)闂l件有限，本次設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)，其功能與8031基本相同）。4.2 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S51單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方

18、法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。圖2 AT89S51引腳圖AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及89C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比

19、的解決方案。AT89S51有PDIP、PLCC、TQFP三種封裝方式，其中最常見的就是采用40Pin封裝的雙列直接PDIP封裝，外形結(jié)構(gòu)圖2。  芯片共有40個(gè)引腳，引腳的排列順序?yàn)閺目啃酒娜笨冢ㄒ娪覉D）左邊那列引腳逆時(shí)針數(shù)起，依次為1、2、3、4.40，其中芯片的1腳頂上有個(gè)凹點(diǎn)。在單片機(jī)的40個(gè)引腳中，電源引腳2根，外接晶體振蕩器引腳2根，控制引腳4根以及4組8位可編程I/O引腳32根。4.2.1 AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，

20、5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。4.2.2 AT89S51的運(yùn)行模式 （1）空閑模式 在空閑模式下，CPU處于睡眠狀態(tài)，振蕩器和所有片內(nèi)外圍電路仍然有效?？臻e模式可由軟件設(shè)置進(jìn)入（設(shè)IDL1）。在這種模式下，片內(nèi)RAM和SFR中的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可通過(guò)任何一個(gè)允許中斷或硬件復(fù)位退出。 若用硬件復(fù)位方式結(jié)束空閑模式，則在片內(nèi)復(fù)位控制邏輯發(fā)生作用前長(zhǎng)達(dá)約兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間內(nèi)，器件從斷點(diǎn)處開始執(zhí)行程序。片內(nèi)硬件禁止訪問(wèn)內(nèi)部RAM，但不禁止訪問(wèn)端口。為避免采用復(fù)位方式退出空閑模式時(shí)對(duì)端口的不應(yīng)有的訪問(wèn)，在緊隨設(shè)

21、置進(jìn)入空閑指令（即設(shè)IDL1）的后面，不能是寫端口或外部RAM的指令。（2）掉電模式引起掉電模式的指令是執(zhí)行程序中的最后一條指令（使PD1的指令）。在掉電模式下，振蕩器停止工作，CPU和片內(nèi)所有外圍部件均停止工作，但片內(nèi)RAM和SFR中的內(nèi)容保留不變，直到掉電模式結(jié)束。 退出掉電模式可用硬件復(fù)位或任何一個(gè)有效的外部中斷INT0和INT1。復(fù)位可重新設(shè)置SFR中的內(nèi)容，但不改變片內(nèi)RAM中的內(nèi)容。在Vcc電源恢復(fù)到正常值并維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間之后，允許振蕩器恢復(fù)并達(dá)到穩(wěn)定，方可進(jìn)行復(fù)位，以退出掉電模式。4.2.3 MCS-51系列單片機(jī)的并行I/O口接口電路是微機(jī)必不可少的組成部分，并行輸入確出接口

22、是CPU和外部進(jìn)行信息交換的主要通道。MSC51系列單片有4個(gè)8位并行雙向I/O口P0P3，共32根I/O線。每一根線能獨(dú)立用作輸入或輸出。單片機(jī)可以外接鍵盤、顯示器等外圍設(shè)備還可以進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，以解決硬件資源不足問(wèn)題。4個(gè)并行口都是雙向口，既可以輸入又可以輸出。P0、P2口經(jīng)常作外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)的數(shù)據(jù)、地址線，P3口除作I/O口外，每一根都有第二功能。這4個(gè)I/O口結(jié)構(gòu)基本相同，但仍存在差別。(1) P1口是最常用的I/O口如圖3所示，因?yàn)椴蛔鲾?shù)據(jù)地址線，其結(jié)構(gòu)中沒(méi)有數(shù)據(jù)地址線，也沒(méi)有多路開關(guān)MUX，輸出驅(qū)動(dòng)電路接有上拉電阻。P1口輸入輸出時(shí)與P0作I/O時(shí)相似，輸出數(shù)據(jù)時(shí)先寫入鎖存器，經(jīng)Q

23、端反相，再經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管反相輸出到引腳。輸入時(shí)，先向鎖存器寫l，使v管截止外部引腳信號(hào)由下方讀緩沖器送入內(nèi)部總線，完成讀引腳操作。P1口也可以讀鎖存器。外部提升電阻將引腳拉升至高電平，但輸人的低電平信號(hào)能將其拉低，不會(huì)影響低電平的輸入。圖3 P1口一位結(jié)構(gòu)(2) P3口為雙功能口，當(dāng)P3口作為通用I/O口使用時(shí)，它為準(zhǔn)雙向口，且每位都可定義為輸入或輸出口，其工作原理同P1口類似。 （3）P3口還具有第二功能，其引腳描述，P3口特殊功能?？诰€特殊功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2 外部中斷0輸入口P3.3 外部中斷1輸入口P3.4T0定時(shí)器0外部

24、輸入口P3.5T1定時(shí)器1外部輸入口P3.6WR寫選通輸出口P3.7RD讀選通輸出口 4.3最小系統(tǒng)控制部分 4.3.1 晶振電路電源引腳Vcc和VssVcc：電源端，接5V。 Vss：接地端。 時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出，若使用外部TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳為外部時(shí)鐘的輸入端。系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制地址鎖存器鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。圖4 系統(tǒng)晶振電路系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

25、是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路（如圖5所示）。AT89S單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容

26、，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，是讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 /VPP。 當(dāng)為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng)PC中的值超過(guò)0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。當(dāng)為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。輸入/輸出口引腳P0、P1、P2和P3。P0口（P0.0P0.7）：該端口為漏極開路的8位準(zhǔn)雙向口，負(fù)載能力位8高LSTTL負(fù)載，它為8位地址線和8位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口。P1口（P1.0P1.7）：它是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P1口的驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)LSTTL負(fù)載。P2口（P2.0P2.7

27、）：它為一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P2口的驅(qū)動(dòng)能力也為4個(gè)LSTTL負(fù)載。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的高8位地址線。P3口（P3.0P3.7）：P3口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，P3口除了作為一般的I/O口使用之外，其還具有特殊功能。4.3.2 復(fù)位電路復(fù)位使單片機(jī)處于起始狀態(tài)，并從此狀態(tài)開始運(yùn)行MCS5-51單片機(jī)RST引腳為復(fù)位端，該引腳連續(xù)保持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)以上的高電平?？墒箚纹瑱C(jī)復(fù)位。本論文使用的是外部復(fù)位電路，單片機(jī)在啟動(dòng)后要從復(fù)位狀態(tài)開始運(yùn)行，因此上電時(shí)要完成復(fù)位工作，稱上電復(fù)位，如圖5a所示。上電瞬間電容兩端的電壓不能發(fā)生突

28、變，只RST端為高電平5v，上電后電容通過(guò)及RC電路放電RST端電壓逐漸下降，直至低電平0V，如圖5c所示。適當(dāng)選擇R、C的值，使RST端的高I電平維持2個(gè)機(jī)器周期以上即可完成復(fù)位。單片機(jī)L在運(yùn)行過(guò)程中，出于本身或外并干擾的原因會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)。這時(shí)可按復(fù)位鍵以重新開始遠(yuǎn)行，按鍵復(fù)位可分為按鍵電平復(fù)位或按健脈沖復(fù)位，如圖5b所示。按鍵脈沖復(fù)位和上電平復(fù)值的原理是一樣的，都是利用RC電路的放電原理，如圖5d所示。讓RST端能保持一段時(shí)間的高電平，以完成復(fù)位，按鍵電平復(fù)位時(shí)，按鍵時(shí)間也應(yīng)保持在兩個(gè)機(jī)器周期以上。(a) 上電復(fù)位 (b) 按鍵電平復(fù)位 (c) RC放電過(guò)程 (d) 電平復(fù)位過(guò)程圖5 單片機(jī)

29、常用復(fù)位電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求和計(jì)算簡(jiǎn)便的原則，我們選擇12M的石英晶振、22PF的電容、+5V電源，最小系統(tǒng)如下：圖6最小系統(tǒng)連接圖4.4數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+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。共陰數(shù)碼管是指將所

30、有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 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)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(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5&

31、#215;840根I/O端口來(lái)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。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位

32、就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)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)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。圖7四位數(shù)碼管引腳圖四位數(shù)碼管引腳如上圖所示，在實(shí)際判別中，讓有小數(shù)點(diǎn)的端對(duì)著自己，上面引腳的功能為1，a，f，2，3，b下面引腳為e，d，p，c，g，4根據(jù)七段數(shù)碼管的連接原則，可以將abcdefg分

33、別依次連接在P0口，然后由P2口控制片選信號(hào)就可以了。內(nèi)部的四個(gè)數(shù)碼管共用adp這8根數(shù)據(jù)線，為人們的使用提供了方便，因?yàn)槔锩嬗兴膫€(gè)數(shù)碼管，所以它有四個(gè)公共端，加上adp，共有12個(gè)引腳，下面便是一個(gè)共陰的四位數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（共陽(yáng)的與之相反）。引腳排列依然是從左下角的那個(gè)腳（1腳）開始，以逆時(shí)針?lè)较蛞来螢?12腳，下圖中的數(shù)字與之一一對(duì)應(yīng)。4.5 功率放大電路因?yàn)閱纹瑱C(jī)電源為+5V，而在電路中又有電源損耗，會(huì)造成數(shù)碼管無(wú)法顯示或者亮度不夠的問(wèn)題，故需在電路中加入功率放大電路，以保證發(fā)光數(shù)碼管能夠正常發(fā)光。功率放大電路通常作為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)。在很多電子設(shè)備中，要求放大電路的輸出級(jí)能夠帶

34、動(dòng)某種負(fù)載，例如驅(qū)動(dòng)儀表，使指針偏轉(zhuǎn)；驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，使之發(fā)聲；或驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等?？傊?，要求放大電路有足夠大的輸出功率。這樣的放大電路統(tǒng)稱為功率放大電路。功率放大電路有以下幾個(gè)要求：（1）輸出功率要大。輸出功率Po = UoIo，要獲得大的輸出功率，不僅要求輸出電壓高，而且要求輸出電流大。因此，晶體管工作在大信號(hào)盡限運(yùn)用狀態(tài)，應(yīng)用時(shí)要考慮管子的極限參數(shù)，注意管子的安全。（2）效率要高。放大信號(hào)的過(guò)程就是晶體管按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律，將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流能量的過(guò)程。其轉(zhuǎn)換效率為負(fù)載上獲得的信號(hào)功率和電源供給的功率之比值。（3）合理的設(shè)置功放電路的工作狀態(tài)。功放電路的工作狀態(tài)

35、有甲類、乙類、甲乙類及丙類。由于在能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，晶體管要消耗一定的能量，從而造成了下降。顯然，要提高，就要設(shè)法減小晶體管的損耗。而晶體管的損耗與靜態(tài)工作點(diǎn)密切相關(guān)。圖I0401 給出了晶體管的幾種工作狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的輸出波形。由圖可見，甲類狀態(tài)，iC始終存在，沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，直流電源供給的能量全部消耗在晶體管上，這種狀態(tài)的效率很低，乙類狀態(tài)，沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，iC = 0，晶體管不消耗能量，這種狀態(tài)的效率較高。這就指明了提高效率的途徑是降低靜態(tài)工作點(diǎn)。（4）失真要小。 甲類功放通過(guò)合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，非線性失真可以很小，但它的效率低。乙類狀態(tài)雖然效率高，但輸出波形卻出現(xiàn)了嚴(yán)重失真。為了保存乙類狀

36、態(tài)高效率的優(yōu)點(diǎn)，可以設(shè)想讓兩個(gè)管子輪流工作在輸入信號(hào)的正半周和負(fù)半周，并使負(fù)載上得到完整的輸出波形，這樣既減小了失真，又提高了效率，還擴(kuò)大了電路的動(dòng)態(tài)范圍。因而在買際中得到廣泛應(yīng)用。功率放大電路需要三極管、電阻等元器件，在本設(shè)計(jì)中，要求輸出功率盡可能大為了獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。4.6 顯示部分硬件裝備圖   器件參數(shù)： 數(shù)碼管4個(gè)，排阻，74LS07芯片，74LS00芯片，電阻510歐，電容uf，4.7uf，20pf，晶振，導(dǎo)線諾干。 4  管腳說(shuō)

37、明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：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。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。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)/地址的第八位。在編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口

38、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。在給出地 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口也可作為89C51的一些特殊功能口，在本次課程設(shè)計(jì)中用到的P3口如下所示： P3.2 /INT0（外部中斷0） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器

39、的輸出。五、用DXP繪制電路圖5.1 電路板設(shè)計(jì)規(guī)則 在 PCB 設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟， PCB 布線有單面布線、雙面布線和多層布線。為了避免輸入端與輸出端的邊線相鄰平行而產(chǎn)生反射干擾和兩相鄰布線層互相平行產(chǎn)生寄生耦合等干擾而影響線路的穩(wěn)定性，甚至在干擾嚴(yán)重時(shí)造成電路板根本無(wú)法工作，在 PCB 布線工藝設(shè)計(jì)中一般考慮以下方面： 5.1.1 考慮 PCB 尺寸大小 PCB 尺寸過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；尺寸過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。應(yīng)根據(jù)具體電路需要確定 PCB 尺寸。 5.1.2 確定特殊組件的位置 確定特殊組件的位置是 PCB 布線

40、工藝的一個(gè)重要方面，特殊組件的布局應(yīng)主要注意以下方面： 盡可能縮短高頻元器件之間的聯(lián)機(jī)，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互離得太近，輸入和輸出組件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 重量超過(guò) 15g 的元器件、應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題。熱敏組件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱組件。 對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)組件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)

41、調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。 5.1.3 布局方式 采用交互式布局和自動(dòng)布局相結(jié)合的布局方式。布局的方式有兩種：自動(dòng)布局及交互式布局，在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布局，完成對(duì)特殊組件的布局以后，對(duì)全部組件進(jìn)行布局，主要遵循以下原則： 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 以每個(gè)功能電路的核心組件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

42、在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于 2mm 。電路板的最佳形狀為矩形。長(zhǎng)寬比為 3:2 或 4:3 。電路板面尺寸大于 200 × 150mm 時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。 5.1.4 電源和接地線處理的基本原則 由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，對(duì)電源和地的布線采取一些措施降低電源和地線產(chǎn)生的噪聲干擾，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。方法有如下幾種： 電源、地線之間加上去耦電容。單單一個(gè)電源層并不能降低噪聲，因?yàn)?，如果不考慮電流

43、分配，所有系統(tǒng)都可以產(chǎn)生噪聲并引起問(wèn)題，這樣額外的濾波是需要的。通常在電源輸入的地方放置一個(gè) 1 10F 的旁路電容，在每一個(gè)元器件的電源腳和地線腳之間放置一個(gè) 0.01 0.1F 的電容。旁路電容起著濾波器的作用，放置在板上電源和地之間的大電容（ 10F ）是為了濾除板上產(chǎn)生的低頻噪聲（如 50/60Hz 的工頻噪聲）。板上工作的元器件產(chǎn)生的噪聲通常在 100MHz 或更高的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生諧振，所以放置在每一個(gè)元器件的電源腳和地線腳之間的旁路電容一般較?。s 0.1F ）。最好是將電容放在板子的另一面，直接在組件的正下方，如果是表面貼片的電容則更好。 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源

44、線寬，它們的關(guān)系是：地線 > 電源線 > 信號(hào)線，通常信號(hào)線寬為： 0.2 0 .3mm ，最細(xì)寬度可達(dá) 0.05 0 .07mm ，電源線為 1.2 2 .5mm ，用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒(méi)被用上的地方都與地相連接作為地線用。 依據(jù)數(shù)字地與模擬地分開的原則。若線路板上既有數(shù)字邏輯電路和又有模擬線性是中，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻組件周圍盡量用柵格狀大面積地箔，保證接地線構(gòu)成死循環(huán)路。 5.1.5 導(dǎo)線設(shè)計(jì)的基本原則 導(dǎo)線設(shè)計(jì)不能一概用一種模式，不同的地方以

45、及不同的功能的線應(yīng)該用不同的方式來(lái)布線。應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)： 印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長(zhǎng)時(shí)間受熱時(shí)易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。 焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑（ D ）一般不小于（ d+1.2 ） mm ，其中 d 為引線孔徑。對(duì)高密度的數(shù)字電路，焊盤最小直徑可?。?d+1.0 ） mm 。 5.2 PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1）走線和孔邊緣距外形線一般應(yīng)大于1mail為好;在空間允許的情況下，內(nèi)層線路和

46、銅箔距外形線應(yīng)20mil，外層線路和銅箔距外形線應(yīng)15mil,最小線徑為6mail;最小線間距為6mail,特殊板子可做到5mail 一般2-4層板線徑和線間距要求在10mail以上。（2）布局和走線時(shí)應(yīng)注意定位孔（螺絲固定方式）周圍留出足夠大的空隙，空隙直徑大于要用的螺絲帽直徑，且在覆銅的時(shí)候此空隙范圍內(nèi)不覆銅。（3）布局和走線首先應(yīng)該考慮PCB的電氣特性，其次再考慮其布局和走線的美觀。(4)布線時(shí)如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)IC無(wú)接電或接地腳，要及時(shí)與電路設(shè)計(jì)人員溝通，是否原理圖有誤。(5)孔徑分類越少越好，孔徑宜大不宜小，公差要求也是宜大不宜??；過(guò)孔最小內(nèi)徑為8-12mail,最小外徑為16-20mai

47、l.直插件焊盤內(nèi)外徑公差大于24mail為好。（6）字符線寬一般大于5mail；一般字符高度大于25mail，字符的尺寸能大則大，以保證字體清晰；字符與噴錫、鍍金或鍍銅的表面最小距離為0.15mm，以保證字符不上其表面；任何字符不允許覆蓋焊盤（7）單元尺寸太小電路板外協(xié)制作必須拼板，一般板與板之間距離為10mail，異形板需要加筋或者郵票孔距離要大于2mm。（8）放置與結(jié)構(gòu)有緊密配合的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的LOCK 功能將其鎖定，使之以后不會(huì)被誤移動(dòng)。（9）印制線路板的走線： 印制導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能的短，在高頻回路中更應(yīng)如此；印制導(dǎo)線的

48、拐彎應(yīng)成圓角或45度角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能；當(dāng)兩面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。（10）印制導(dǎo)線的屏蔽與接地：地線盡可能加粗,一般采取多點(diǎn)接地，印制導(dǎo)線的公共地線，應(yīng)盡量布置在印制線路板的邊緣部分。在印制線路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線，這樣得到的屏蔽效果，比一長(zhǎng)條地線要好，傳輸線特性和屏蔽作用將得到改善，另外起到了減小分布電容的作用。印制導(dǎo)線的公共地線最好形成環(huán)路或網(wǎng)狀，這是因?yàn)楫?dāng)在同一塊板上有許多集成電路，特

49、別是有耗電多的元件時(shí)，由于圖形上的限制產(chǎn)生了接地電位差，從而引起噪聲容限的降低，當(dāng)做成回路時(shí)，接地電位差減小。另外，接地和電源的圖形盡可能要與數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向平行，這是抑制噪聲能力增強(qiáng)的秘訣；多層印制線路板可采取其中若干層作屏蔽層，電源層、地線層均可視為屏蔽層，地線層和電源層設(shè)計(jì)在多層印制線路板的內(nèi)層，信號(hào)線設(shè)計(jì)在內(nèi)層和外層。（11)覆銅前要求把線安全間距調(diào)整至15mil再覆銅，以保證銅皮與焊盤，過(guò)孔的安全間距足夠大。根據(jù)各要求繪制電路原理圖后，生成PCB板圖如下：六、軟件設(shè)計(jì)6.1程序流程圖6.1.1 主程序圖開始啟動(dòng)定時(shí)器緩存初始化是是否有按鍵輸入更新數(shù)據(jù)否顯示子程序結(jié)束6.1.2 這段子程

50、序圖開始I/O取反重裝初值開始6.2程序源代碼#include <at89x52.h>unsigned char code dispbit=0xFE,0xFD,0xFB,0xF7;unsigned char code table= 0x30, /"0" 0xF9, /"1" 0x54, /"2" 0xD0, /"3" 0x99, /"4" 0x92, /"5" 0x12, /"6" 0xF8, /"7" 0x10, /&qu

51、ot;8" 0x90, /"9"sbit PwmOut=P13;sbit k1=P10;sbit k2=P11;void display(void);/顯示函數(shù)void transition(void);unsigned char scan_key(void);volatile unsigned int Frequency=60535;unsigned int temp=0;unsigned int qian=0,bai=0,shi=0,ge=0;void delay_ms(unsigned int z).unsigned int x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=120;y>0;y-);void timer_init(void)PwmOut=1; TMOD=0x01 ; /計(jì)時(shí)器0的計(jì)時(shí)方式1 TH0=Frequency/256; /頻率調(diào)節(jié) TL0=Frequency%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;void main(void)unsigned char key_val;P2 = 0xFF;delay_ms(500);transition();timer_init();while(1) key_val=scan_key();switch(key_val)case 0: display();b