VI單片機(jī)比賽計分器系統(tǒng)的硬件設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u3579單片機(jī)比賽計分器系統(tǒng)的硬件設(shè)計案例 1138461.1單片機(jī)STC89C52 1224621.2復(fù)位電路 3252971.3電源電路 4306271.4按鍵部分 5175271.5報警部分 5296451.6顯示部分 6整個硬件系統(tǒng)設(shè)計主要包含電源電路模塊、復(fù)位電路模塊、數(shù)碼管控制電路模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、按鍵模塊、蜂鳴器報警電路模塊和兩個四位共陰數(shù)碼管模塊，以下將一一說明。1.1單片機(jī)STC89C52STC89C52單片機(jī)的功能比較強(qiáng)大，它是被STC公司生產(chǎn)出來的的一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器,而且它還有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器，STC89C52應(yīng)用的內(nèi)核是傳統(tǒng)的MCS-51,不過在此基礎(chǔ)之上做了一些改良以至于這個芯片有之前的51單片機(jī)所沒有的功能3]。從單芯片上來講,它的8位CPU以及可編程Flash能夠讓它給許多用嵌入式技術(shù)控制的應(yīng)用系統(tǒng)供給一些靈活度比較高而且高效的解決方案。像以下一些標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)的Flash、32位的I/O口線、512字節(jié)的RAM、內(nèi)置有4KBEEPROM、MAX810復(fù)位電路、3個16位定時器/計數(shù)器、4個外部中斷、一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)(兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu))、看門狗定時器以及全雙工串行口，還有STC89C52的靜態(tài)邏輯操作可以降到0Hz,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式，在空閑模式下,CPU會停止工作,RAM、定時器/計數(shù)器、串口以及中斷被允許可以繼續(xù)工作，在掉電保護(hù)方式下,RAM內(nèi)容會被保存,而振蕩器被凍結(jié),單片機(jī)停止所有工作,一直到下一個中斷或者硬件復(fù)位，最高運(yùn)作頻率支持35MHz，有6T/12T兩種模式可供選擇4]。它的參數(shù)大概如下：1.它是8051單片機(jī)的加強(qiáng)版，有兩個時鐘周期，完全符合之前8051系列單片機(jī)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。1.工作電壓：5.5V～1.3V（5V單片機(jī)）/1.8V～1.0V（3V單片機(jī)）。1.工作頻率范圍：0～40MHz，這個頻率范圍基本相當(dāng)于傳統(tǒng)8051的兩倍，實(shí)際上運(yùn)行的頻率基本是48MHz。3.Flash：8k字節(jié)。5.片上集成512字節(jié)RAM。6.通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P1.0,TxD/P1.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。8.具有EEPROM功能。9.共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2。10.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。11.通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多個UART。11.工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）。11.PDIP封裝。如圖1.1所示：圖1.1芯片引腳圖1.2復(fù)位電路復(fù)位電路存在的意義就是把電路恢復(fù)到最開始的狀態(tài)。就像本設(shè)計一樣，當(dāng)按下復(fù)位按鍵之后，數(shù)碼管上的節(jié)數(shù)顯示、分?jǐn)?shù)顯示以及時間顯示都恢復(fù)為最初設(shè)置的狀態(tài)。一般情況下復(fù)位電路有三種方式來實(shí)現(xiàn)。第一種是手動按鍵復(fù)位，它的原理是在RST端和電源端VCC之間加上一個按鍵，當(dāng)按下按鍵時，VCC和RST端電平發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)位，在本設(shè)計中就采用此種復(fù)位模式；第二種是上電復(fù)位，它的原理是在上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，RST端為高電平，自動復(fù)位。電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開路，RST端為低電平，程序正常運(yùn)行。但是這種復(fù)位模式的前提是要RST保持兩個機(jī)器周期以上的高電平時自動復(fù)位；第三種是積分型上電復(fù)位，它的原理與第二種差不多，只是用按下按鍵再松開的動作進(jìn)行上電。復(fù)位電路模塊用的是按鍵復(fù)位的模式，當(dāng)按下鍵后，它會進(jìn)行復(fù)位從而讓單片機(jī)的程序重新運(yùn)行，然后復(fù)原寄存器原來的數(shù)據(jù)。如圖1.2所示：圖1.2復(fù)位電路原理圖1.3電源電路設(shè)計較為簡單，如圖1.3所示：圖1.3電源電路原理圖1.4按鍵部分按鍵部分的功能是用來改變?nèi)藱C(jī)的接口關(guān)系從而完成對參數(shù)的改變。單片機(jī)判別有無按鍵按下以及在哪個位置這些都是經(jīng)過識別I/O口電平的變化來實(shí)現(xiàn)的。有按鍵按下，I/O口被強(qiáng)制拉為低電平；反之，當(dāng)沒有按鍵按下時I/O口被拉為高電平。如圖1.4所示:圖1.4按鍵部分原理圖1.5報警部分報警部分較為簡單，設(shè)計采用了一個蜂鳴器，非常簡單方便。因?yàn)镾TC89C52I/O口的驅(qū)動能力相對來說比較有限，所以在設(shè)計上做了一點(diǎn)改變：采用了一個PNP型的晶體管。這個晶體管的作用就是通過電流放大來驅(qū)動蜂鳴器