單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

一、單片機(jī)電路

單片機(jī)采用ATF89S52

1.時(shí)鐘電路Xl、C2、C3與單片機(jī)內(nèi)部的反相放大器一起構(gòu)成時(shí)鐘振蕩電路，采用12MHz晶振，AT89S52的機(jī)器周期為12個(gè)振蕩周期，每個(gè)機(jī)器周期正好lμs.

2.復(fù)位電路Cl、R9構(gòu)成上電復(fù)位電路，S5是手動(dòng)復(fù)位按鍵。

3.其他AT89S52單片機(jī)內(nèi)部有8k字節(jié)FlashROM、256字節(jié)RAM,不用外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因此其EA腳固定接高電平，ALE和：IPSEN腳懸空。

二、電源

由于AT89S52的工作電壓為4V~5.5V,而輸出驅(qū)動(dòng)的繼電器采用9V直流電，故直接采用市售的9V直流穩(wěn)壓電源，再加5V穩(wěn)壓電路組成其電源電路。

三、鍵盤電路

根據(jù)系統(tǒng)要求，需要用按鍵來完成定時(shí)時(shí)間輸入、定時(shí)工作啟動(dòng)等。按鍵的狀態(tài)通過與其相連的I/O口送到單片機(jī)中，根據(jù)所按的鍵去執(zhí)行相應(yīng)的程序。常用的按鍵電路有矩陣式鍵盤和獨(dú)立式按鍵兩種。

1.矩陣式鍵盤矩陣式鍵盤如圖2所示。矩陣由若干行和若干列組成，按鍵跨接在行和列之間，而行、列分別接至單片機(jī)的I/O口。單片機(jī)則通過先將某行置為特定狀態(tài)，再讀取列來獲知是否有鍵按下，逐行設(shè)置狀態(tài)，再讀取列，便可知道所按的鍵的行列位置。

2.獨(dú)立式按鍵獨(dú)立式按鍵如圖3所示。每個(gè)按鍵直接接到單片機(jī)的一個(gè)I/O口，單片機(jī)讀取該口可獲知按鍵的狀態(tài)。

3.多功能定時(shí)器的鍵盤具體到本產(chǎn)品，可以用設(shè)置、加、減共3個(gè)鍵來完成16個(gè)定時(shí)時(shí)間的設(shè)置和選擇，用啟動(dòng)鍵來啟動(dòng)定時(shí)器工作，故只需要4個(gè)按鍵(Sl~S4)，分別接至單片機(jī)的P1.4~P1.7口。AT89S52的P1口是內(nèi)部帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向口，將P1.4~P1.7置為輸人狀態(tài)，斷開時(shí)讀取相應(yīng)的口線為高電平，按鍵按下時(shí)為低電平，故不必外接上拉電阻。

四、顯示電路

根據(jù)系統(tǒng)要求，需要用數(shù)碼管來顯示預(yù)置時(shí)間及剩余時(shí)間。顯示時(shí)、分、秒共需要6位數(shù)碼管，顯示定時(shí)的路數(shù)需要1位數(shù)碼管，而單片機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)，則用一只雙色發(fā)光二極管指示。

1.LED數(shù)碼管帶小數(shù)點(diǎn)的LED數(shù)碼管由8段發(fā)光二極管組成，分別定義為a、b、c、d、e、f、g和dp,8段發(fā)光二極管的一個(gè)同名端接在一起，定義為公共端(com)。根據(jù)所接同名端的不同，LED數(shù)碼管分為共陰和共陽兩種，圖4為其外形及結(jié)構(gòu)圖。要令數(shù)碼管顯示不同的字符，一要分別控制各段的獨(dú)立端的電平，二要控制公共端，使相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。如要顯示“1”,則應(yīng)使b、c點(diǎn)亮。以共陰數(shù)碼管為例，應(yīng)向b、c端送高電平，其余段送低電平，向com端送低電平。我們通常稱控制a~g和dp的信號(hào)為段碼，控制com端的信號(hào)為位碼。

2.單片機(jī)與LED數(shù)碼管的接口單片機(jī)與LED數(shù)碼管的接口分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示時(shí)，數(shù)碼管的段信號(hào)和位信號(hào)始終保持不變，在多位顯示時(shí)，每一位數(shù)碼管的段信號(hào)都需要用鎖存器進(jìn)行鎖存。動(dòng)態(tài)顯示則采取I/O口分時(shí)復(fù)用的方式輸出數(shù)碼管的段信號(hào)，由位選信號(hào)決定某一時(shí)刻哪一位數(shù)碼管顯示。由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，只要讓多位數(shù)碼管輪流顯示，而同一位數(shù)碼管每次顯示相同的字符，則所看到就是固定的字符串了。

3.多功能定時(shí)器的顯示電路如圖l所示，顯示電路由共陰數(shù)碼管PLL~PL4、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路UI~N2803A、R卜R8等組成，采用動(dòng)態(tài)顯示方式。PLl~PL3分別顯示秒、分和時(shí)，PL4顯示時(shí)間段。Po口為數(shù)碼管的段選輸出口。P2.0~P2.6為數(shù)碼管的位選輸出口。由于AT89S52只有4個(gè)TTL門的驅(qū)動(dòng)能力，因此需要外接驅(qū)動(dòng)電路。

五、語音電路

語音芯片采用APl840芯片。

單片機(jī)的P1.O~P1.3口用于控制語音段的輸出。

六、輸出驅(qū)動(dòng)電路

輸出驅(qū)動(dòng)電路由ULN2803A和繼電器K1組成，Kl的觸點(diǎn)通過J3引出，可供用戶控制相關(guān)電器。

七、其他

為了使用戶設(shè)置的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)斷電后能夠保持，在電路中還增加了串行E2PROM存儲(chǔ)器24C02,用單片機(jī)的P3.3~P3.5分別控制其數(shù)據(jù)的讀寫。

IC5為一體化的紅外接收頭，可以接收紅外遙控信號(hào)。用戶也可以采用遙控方式控制定時(shí)器的工作。J2是ISP編程口，有了該接口，用戶可以通過計(jì)算機(jī)對(duì)電路中的單片機(jī)編程。