浙江工业大学本科毕业设计论文
图3-6 时钟电路图
4.4.2 原理说明
单片机的最小系统有三部分组成，即电源，时钟电路和复位电路。其中单片机的电源引脚与5V电源连通即可，而时钟电路和复位电路还需接口扩展，这也是单片机的基本电路操作。
时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，时序是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。在STC89C52单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件(晶体振荡器和电容)，即可构成一个稳定的自激振荡器。在STC89C52芯片内部有一个高增益反相放大器，而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容。在单片机的XTAL1脚和XTAL2脚之间并接一个晶体振荡器就构成了内部振荡方式。STC89C52单片机内部有一个高增益的反相放大器，XTAL1为内部反相放大器的输入端，XTAL2为内部反相放大器的输出端，在其两端接上晶振后，就构成了自激振荡电路，并产生振荡脉冲，振荡电路输出的脉冲信号的频率就是晶振的固有频率。在实际应用中通常还需要在晶振的两端和地之间各并上一个小电容。
用晶振和电容构成谐振电路。电容大小与晶振频率和工作电压有关。但电容的大小影响振荡器的稳定性和起振的快速性，为了提高精度，本实验板采用20pF的电容作为微调电容。在设计电路板时，晶振、电容等均应尽可能靠近芯片，减小分布电容，以保证振荡器振荡的稳定性。
4.5 复位电路模块的设计。
4.5.1 原理图
如图3-7为复位电路模块的设计原理图。
13
浙江工业大学本科毕业设计论文
RESET R2 Res2 1K
C6 CD S18 SW SPST VCC
图3-7 上电手动复位电路原理图
4.5.2 原理说明
复位是单片机的初始化操作，其目的是使CPU和系统中各部分处于一个确定的状态，并从这一状态开始工作。系统上电路或死机后都要进行复位操作。单片机的RST引脚为复位引脚，振荡电路正常工作后，RST端加上持续两个机器周期的高电平后，单片机就被复位。复位电路有3种基本方式：上电复位，开关复位和看门狗复位。
本课题采用按键开关复位是指通过接通按钮开关，使单片机进入复位状态。开关复位电路一般不单独使用。在应用系统设计中，若需使用开关复位电路，一般的做法是将开关复位与上电复位组合在一起形成组合复位电路，上电复位电路完成上电复位功能，开关复位电路完成人工复位。
图中C7与R1构成了上电复位电路。上电复位后，电源经R2对C6充满电源，C6等效于开路，RESET端为低电平；单片机正常工作。按开关后，C6两端电荷经R2迅速放电，开关断开后，由C6、R2及电源完成对单片机的复位操作。在上述电路中C6、R2按上电复位电路的设计而取值。 复位电路的作用非常重要，能否成功复位关系但单片机系统能否正常运行的问题。如果振荡电路正常而单片机系统不能正常运行，其主要原因是单片机没有完成正常复位，程序计数器的值没有回0，特殊功能寄存器没有回到初始状态。这时可以适当地调整上电复位电路的阻容值，增加其充电时间常数来解决问题。
4.6 键盘扫描模块的设计。
4.6.1 原理图
如图3-8为键盘扫描模块设计原理图。
14
浙江工业大学本科毕业设计论文
图3-8 4*4键盘
4.6.2 原理说明
键盘是单片机系统中最常用的人机对话输入设备，用户通过键盘向单片机输入数据或指令。键盘控制程序需完成的任务有：监测是否有键按下，有键按下时，在无硬件去抖的动电路时，应用软件延时方法消除按键抖动影响；当有多个键同时按下时，只处理一个按键，不管一次按键持续多长时间，仅执行一次按键功能程序。本设计采用键盘扫描由P0口驱动。4*4键盘设计方案，键盘部分布线较为困难，在设计之初本采用4*4的键盘模组，不仅方便，布线也快，但是4*4键盘模组较难买到。所以最后采用16颗规格为（0.6cm*0.6cm=边长*宽）。满足设计要求的所有功能。 4.6.3 键盘布局
如图3-9是键盘键位布局。
741CL8520963=÷ × - +
图3-9 4*4键盘键位布局
矩阵按键扫描程序是一种节省IO口的方法,按键数目越多节省IO口就越可观。
15
浙江工业大学本科毕业设计论文
4.7 显示电路模块的设计
4.7.1 原理图
如图3-10所示为MAX7219驱动电路原理图。
图3-10 显示板原理图
4.7.2 原理说明
显示板使用MAX7219驱动数码管，它将单片机传送过来的显示信号进行解码，驱动数码管显示。具有亮度稳定，不闪烁，可达10MHz的扫描频率。显示信号传输用线少，适合把主板和显示板分开设计。接口定义为（只有VCC 5V电源输入，可以和单片机同源供电，GND端，LOAD数据装载输入端，CLK时钟输入端，和DIN串行数据输入端)。
其中J5为连接单片机主板的数据传输导线以及电源导线，数码管采用两个四位七段共阴红色数码管，段扫描接有1K限流电阻，而位扫描则采用100Ω的限流电阻。同时，通过调节接在ISET电阻的大小来调节最大段电流，从而也可以调节数码管的显示亮度。 4.7.3 MAX7219介绍
MAX7219 是一种高集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器, 可实现微处理器与7段码的接口, 可以显示8 位或64 位单一LED。芯片上包括BCD 码译码器、多位扫描电路、段驱动器、位驱动器、内含8×8位静态RAM ,用于存放显示数据。只需外接一个电阻就可为所有的L ED 提供段电流。MAX7219 的三线串行接口适用于所有微处理器,单一位数据可被寻址和修正,无需重写整个显示器。MAX7219 具有软件译码和硬件译码两种功能, 软件译码是根据各段笔划与数据位的对应关系进行编码, 硬件译码采用BCD码(简称B 码) 译码。MAX7219 工作模式包括150μA 低压电源关闭模式、模拟数字亮度控制、限扫寄存器(允许用户从第1 位数字显示到第8 位) 及测试模式(点亮所有L ED)。
16