51單片機(jī)流水燈畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛的滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，隨著社會(huì)對(duì)單片機(jī)應(yīng)用人才的需要，它已成為工科大學(xué)生的必修課程之一。單片機(jī)技術(shù)包含有硬、軟兩個(gè)方面的技術(shù)。硬件是以單片機(jī)為核心，再加以其他各元器件組成的電子電路的一個(gè)實(shí)體。它既有單片機(jī)的技術(shù)，又有電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)所必須掌握的模擬、數(shù)字、高頻等電子電路的綜合運(yùn)用。</p>&l

2、t;p>　　單片機(jī)的種類(lèi)繁多，目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具也有不少，但同一系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)工具或?qū)嶒?yàn)系列基本相同。51系列單片機(jī)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種8位單片機(jī)之一。經(jīng)過(guò)20多年的推廣與發(fā)展，51系列單片機(jī)形成了一個(gè)規(guī)模龐大，功能齊全，資源豐富的產(chǎn)品群。隨著嵌入式系統(tǒng)，片上系統(tǒng)等概念的提出和普遍接受及應(yīng)用，51單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。許多專(zhuān)用功能芯片的內(nèi)核集成了51單片機(jī)，與51系列單片機(jī)兼容的微控制器以IP核的方式不斷

3、地出現(xiàn)在FPGA的片上系統(tǒng)中。</p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，其目的是讓電子信息工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生通過(guò)自己完全動(dòng)手制作一些實(shí)際電子產(chǎn)品，掌握一定的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制作技能和調(diào)試技術(shù)，鞏固電子技術(shù)的理論知識(shí)，鍛煉和提高學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力及實(shí)踐動(dòng)手能力。讓學(xué)生完全體驗(yàn)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，把學(xué)生培養(yǎng)成為電子信息領(lǐng)域內(nèi)的高級(jí)應(yīng)用型技術(shù)人才。 </p>&l

4、t;p><b>　　【關(guān)鍵詞】 </b></p><p>　　單片機(jī)：STC89C51； LED數(shù)碼管顯示器； keil C51； 矩陣電路; 蜂鳴電路</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言……………………………………………………..………………………………….….3</p>

5、;<p>　　第一章 概述……………………………………………….………….……………………4</p><p>　　1.1 目的與要求……………………………………….………….……………………4</p><p>　　1.2 單片機(jī)的定義…………………………………………………..…………………4</p><p>　　單片機(jī)的發(fā)展…………………………

6、…………………………..………………4</p><p>　　1.4 單片機(jī)硬件概述…………………………………………………..………………5</p><p>　　1.5 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)…………………………………………………..………………6</p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)……………………………………………………..………………7</p>

7、<p>　　2.1 電源電路………………………………………………………..………………...7</p><p>　　2.2 復(fù)位電路……………………………………………………….…………………7</p><p>　　2.3 晶振電路……………………………………………………….…………………8</p><p>　　2.4 鍵盤(pán)電路…………………………

8、………………………………..………….…..9</p><p>　　2.4.1 矩陣鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)與工作原理………………………………………….…....9</p><p>　　2.4.2 矩陣式鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別方法……………………………………….……..10</p><p>　　2.5 流水燈電路……………………………………………………………….……..11<

9、/p><p>　　2.6 蜂鳴器電路……………………………………………………….……………..12</p><p>　　2.7 數(shù)碼管顯示……………………………………………………….……………..13</p><p>　　2.7.1 LED數(shù)碼管顯示器概述…………………………………….……………...13</p><p>　　2.7.2

10、數(shù)碼管參數(shù)………………………………………………….……………..14</p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………….…16</p><p>　　3.1 KEILC軟件介紹………………………………………………….………………16</p><p>　　3.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)…………………………………….……

11、………...16</p><p>　　3.3 單片機(jī)流水燈程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………17</p><p>　　第四章 PCB板的制作…………………………………………………………………….20</p><p>　　4.1 PROTEL 99 se 概述……………………………………………………………..20</p><

12、;p>　　4.2 電路原理圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………………20</p><p>　　4.3 印制電路板設(shè)置…………………………………………………………………21</p><p>　　4.3.1 Protel99印制電路板設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用…………………………………...21</p><p>　　4.3.2 PCB布局布線規(guī)則…………

13、……………………………………………….22</p><p>　　4.3.3 印制電路板設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)…………………………………………………..22</p><p>　　4.4 電路板的制作及其注意事項(xiàng)……………………………………………………23</p><p>　　第五章 元器件的安裝……………………... ……………………………………………..25</p&

14、gt;<p>　　5.1 元器件的安裝……………………………………………………………………25</p><p>　　結(jié)論…………………………………………………………………………………………..28</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………………..29</p><p>　　附錄一 設(shè)計(jì)元件清單表…………

15、………………………………………………………..30</p><p>　　附錄二 電路原理圖………………………………………………………………………..31</p><p>　　附錄三 電路板底層布線圖………………………………………………………………..32</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　

16、單片機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，處處影響著人們的生活，它的出現(xiàn)給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命。目前，單片機(jī)仍以其高可靠性、高性?xún)r(jià)比，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能畫(huà)儀器儀表、智能家電等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，因此，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是作為將要從事單片機(jī)開(kāi)發(fā)方面的技術(shù)人員所必需掌握的?！　纹瑱C(jī)是應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)核心部件，為把單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，只掌握單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要想構(gòu)

17、成一個(gè)完善的應(yīng)用系統(tǒng)，還要熟悉執(zhí)行機(jī)構(gòu)及硬件接口電路的應(yīng)用特性，同時(shí)，還應(yīng)該掌握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局、印刷電路板的結(jié)構(gòu)布局及軟件的設(shè)計(jì)技巧這些書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，因此為設(shè)計(jì)出完善的應(yīng)用系統(tǒng)，必須在實(shí)際工作中勤于實(shí)踐，逐步積累這方面的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　現(xiàn)代社會(huì)新技術(shù)層出不窮，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，將很快被單片機(jī)這個(gè)后起之秀超越并取代。單片機(jī)具有體積小、功

18、能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，因此，單片機(jī)將成為智能控制系統(tǒng)的核心。</p><p>　　根據(jù)這次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求，首先進(jìn)行整體方案的構(gòu)思，通過(guò)在圖書(shū)館和上網(wǎng)查閱資料，并分析和比較，選取了一種簡(jiǎn)單而且可行性高的方案。此方案主要由延時(shí)電路、定時(shí)計(jì)數(shù)電路、主控電路、程序譯碼驅(qū)動(dòng)電路等組成。通過(guò)查閱有關(guān)書(shū)籍、上網(wǎng)和綜合已學(xué)的電子技術(shù)知識(shí)，并考慮到電路的工作穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)成本低，鑒于此選用了比較常見(jiàn)的元器件來(lái)構(gòu)成各單元

19、電路，選取所須的元件后，對(duì)各電路元件的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，然后進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路的安裝和調(diào)試。經(jīng)過(guò)幾天緊張的電路安裝和調(diào)試，期間還進(jìn)行了部分方案的的單片修改和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和具體要求。</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p><b>　　1.1 目的與要求</b></p><p>　　

20、本次的設(shè)計(jì)需要符合的要求有：</p><p>　　用矩陣鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)流水燈的暗滅，左循環(huán)，右循環(huán)及有暫停，停止，復(fù)位等一系列功能于一體的單片機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 單片機(jī)的定義</p><p>　　單片機(jī)又稱(chēng)為微處理器它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)

21、習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU（Central Processing Unit）、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM(Random Access Memory)、只讀存儲(chǔ)器ROM(Read Only Memory)、多種I/O口(Input/Output Ports)和

22、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能電路（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ：    1.單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用；    2.單片機(jī)在工業(yè)測(cè)控中的應(yīng)用；    3.單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)中的應(yīng)用； 

23、   4.單片機(jī)在日常生活及家電中的應(yīng)用；    5.單片機(jī)在辦公自動(dòng)化方面。    目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這

24、些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。</p><p>　　1.3 單片機(jī)的發(fā)展</p><p>　　1971年微處理器研制成功后不久，就出現(xiàn)了一位的單芯片的微型計(jì)算機(jī)即單片機(jī)。</p><p>　　1976年Intel公司推出了第一代8位單片機(jī)的代表產(chǎn)品

25、-----MCS-48系列單片機(jī)8048，它將CPU、串行口、定時(shí)器和128BRAM集成在一塊芯片內(nèi)，使用的是NMOS工藝。在MCS-48成功的刺激下，出現(xiàn)了第二代單片機(jī)產(chǎn)品。在第二代單片機(jī)中，IntelMCS-51進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)最早，過(guò)渡到CMOS工藝的80C51要遲一些。1982年以后，高速低功耗CHMOS工藝的出現(xiàn)，使許多公司生產(chǎn)與80C51兼容的單片機(jī)，并擴(kuò)展了其功能。8位單片機(jī)后，還出現(xiàn)了16位的單片機(jī)，1983年Intel公司

26、推出的MCS-96系列單片機(jī)就是其中的典型代表之一。</p><p>　　近10年來(lái)出現(xiàn)的具有許多新特點(diǎn)的單片機(jī)，可以稱(chēng)之為第三代單片機(jī)。目前單片機(jī)的內(nèi)存容量可以做得相當(dāng)大，I/O功能也已足夠地豐富，可以不用外加擴(kuò)展芯片；大多數(shù)單片機(jī)都提供可由用戶編程的OTPROM型式；隨著單片機(jī)程序存儲(chǔ)空間的擴(kuò)大，在空余空間可以嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等軟件，以提高單片機(jī)的性能和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率；擴(kuò)展方式從并行總線型發(fā)展出各種串行總線，如

27、IC總線、USB總線、CAN總線等；有的單片機(jī)集成了多個(gè)CPU，將數(shù)字信號(hào)處理器、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)等集成到單片機(jī)中的產(chǎn)品也不斷出現(xiàn)；另外，在抗干擾、抗噪聲、提高可靠性、功耗管理等方面的新技術(shù)也不斷的出現(xiàn)。單片機(jī)雖然種類(lèi)繁多，但就其應(yīng)用情況看，功能最強(qiáng)的16位機(jī)屬于日立公司的H8/3048系列，8位機(jī)要數(shù)Intel公司的MCS-51系列。</p><p>　　1.4單片機(jī)的硬件概述</p><p

28、>　　在單片機(jī)的應(yīng)用中，以單片機(jī)芯片為核心組建的一個(gè)能完成特定應(yīng)用功能的硬件組合實(shí)體，稱(chēng)為單片機(jī)的硬件系統(tǒng)。它能在我們?yōu)樗幹频某绦蛳峦瓿深A(yù)定的任務(wù)。</p><p>　　軟件是相對(duì)硬件而言的，它是指由計(jì)算機(jī)硬件執(zhí)行，用來(lái)完成一定任務(wù)的所有程序及數(shù)據(jù)，即為運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)所編制的程序的總和。 </p><p>　　單片機(jī)的軟件系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，它不需要復(fù)雜的操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)管

29、理，只使用于管理單片機(jī)系統(tǒng)工作的管理程序（稱(chēng)為監(jiān)控程序）和用于完成實(shí)際具體任務(wù)的應(yīng)用程序。而對(duì)于簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，只要有為實(shí)現(xiàn)控制目的而直接行的應(yīng)用程序就行了。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有三種編程方式：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。</p><p>　　按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。STC89C51單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片

30、機(jī)，具有豐富的內(nèi)部資源：4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、2個(gè)全雙工的串行口具有4.25～5.50V的電壓工作范圍和0～24MHz工作頻率，使用STC89C51單片機(jī)時(shí)無(wú)須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。因此，本流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由STC89C51單片機(jī)、7407單片機(jī)、電阻、發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個(gè)單片。</p&g

31、t;<p>　　1.5 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　89C51單片機(jī)主要特性： 與MCS-51 兼容 ;4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ;全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz ;三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ;128*8位內(nèi)部RAM;32可編程I/O線 ;兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ;5個(gè)中斷源 ;可編程串行通道 ;低功耗的閑置和掉電模式 ;片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　MCS-

32、51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1.5.1所示。</p><p>　　圖1.5.1 MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 電源電路</b></p><p>　　電源是每一個(gè)電子系統(tǒng)必不可少的組成部分，它的作用是為整個(gè)系統(tǒng)提供能量來(lái)源。電源性能

33、的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作情況。該部分提供單片機(jī)工作所需的5V直流電源。外接220V交流電源，經(jīng)過(guò)變壓器8V連接到J1端，隨后整流濾波穩(wěn)壓，得到5V左右的直流電源，整流部分由4只普通的二極管連接為橋式整流，通過(guò)電容濾波，穩(wěn)壓由7805完成，7805需加散熱片。</p><p>　　圖2.1.1 電源電路原理圖</p><p><b>　　2.2 復(fù)位電路</b>&l

34、t;/p><p><b>　　復(fù)位電路原理圖：</b></p><p>　　2.2.1 復(fù)位電路原理圖</p><p>　　復(fù)位即是在復(fù)位端加不小于指定寬度的低電平(低電平復(fù)位)或高電平(高電平復(fù)位)信號(hào)使單片機(jī)的硬件處于初始狀態(tài)。以MCS一51系列單片機(jī)為例，復(fù)位端為RST/Vpd,高電平復(fù)位。在振蕩電路運(yùn)行時(shí)，使RST引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期(

35、24個(gè)振蕩周期)高電平，實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位動(dòng)作。CPU響應(yīng)內(nèi)部復(fù)位，將ALE和PSEN引腳置為輸入方式，并在RST端變低以前重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位。</p><p>　　復(fù)位后主要的特殊功能寄存器均被置為初值。我們編寫(xiě)程序時(shí)，第一條指令總是從0000H單元開(kāi)始。  若上電時(shí)或掉電后再上電不能正常復(fù)位，PC等寄存器為隨機(jī)數(shù)，程序就不能正確執(zhí)行，此時(shí)稱(chēng)為“死機(jī)”。單片機(jī)復(fù)位電路有多種，圖中是一種最簡(jiǎn)單的復(fù)位電

36、路，該復(fù)位電路簡(jiǎn)單易行，但缺點(diǎn)是在遇到較強(qiáng)干擾或瞬間斷電時(shí)，復(fù)位端電平隨電容器充放電特性變化，往往電源電壓低至RAM區(qū)數(shù)據(jù)不能保持時(shí)，復(fù)位端電容器上仍?xún)?chǔ)有相當(dāng)?shù)碾姾?，致電源電壓恢?fù)時(shí)復(fù)位端不能產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，程序跑飛或造成死機(jī)。</p><p><b>　　2.3 晶振電路</b></p><p>　　2.3.1 晶振電路原理圖</p><p>

37、　　晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱(chēng)，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以

38、即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。</p><p>　　石英晶片所以能做振蕩電晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱(chēng)的諧振頻率。    一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電

39、容，請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。    一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p ，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個(gè)22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。 諧振振蕩器包括石英（或其晶體材料）晶體諧振器，陶瓷諧振器，LC諧振器等。晶振與諧振振蕩器有其共同的交集有源晶體諧振振蕩器。路（諧振）是基于它的壓電效應(yīng)，從物理學(xué)中知道，若在晶片的兩個(gè)極板間加一電場(chǎng)，會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形

40、；反之，若在極板間施加機(jī)械力，又會(huì)在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場(chǎng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。如在極板間所加的是交變電壓，就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。一般來(lái)說(shuō)，這種機(jī)械振動(dòng)的振幅是比較小的，其振動(dòng)頻率則是很穩(wěn)定的。但當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（決</p><p>　　石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來(lái)起振，而石英晶體諧

41、振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC來(lái)共同作用來(lái)工作的。振蕩器直接應(yīng)用于電路中，諧振器工作時(shí)一般需要提供3.3V電壓來(lái)維持工作。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)為：諧振電阻（RR），諧振器沒(méi)有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，也是各商家競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要參數(shù)。</p><p><b>　　2.4 鍵盤(pán)電路</b></p><p>　　2.4．1矩陣鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)與工作原理&l

42、t;/p><p>　　在鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I(mǎi)/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖1所示。在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。</p><p&

43、gt;　　2.4.1 矩陣電路圖</p><p>　　由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤(pán)是合理的。</p><p>　　矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，

44、則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。</p><p>　　2.4．2矩陣式鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別方法</p><p>　　確定矩陣式鍵盤(pán)上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。</p><p>　　行掃描法 行掃描法又稱(chēng)為逐行（或列）掃描查詢(xún)法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤(pán)，介紹過(guò)程如下。</p><p>　

45、　1.判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下 將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。 </p><p>　　2.判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電

46、平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。</p><p>　　下面給出一個(gè)具體的例子： </p><p>　　圖仍如上所示。8031單片機(jī)的P1口用作鍵盤(pán)I/O口，鍵盤(pán)的列線接到P1口的低4位，鍵盤(pán)的行線接到P1口的高4位。列線P1.0-P1.3分別接有4個(gè)上拉電阻到正電源+5V，并把列線P1.0-P1.3設(shè)置為輸入線，行線P1.

47、4-P.17設(shè)置為輸出線。4根行線和4根列線形成16個(gè)相交點(diǎn)。</p><p>　　1.檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。檢測(cè)的方法是P1.4-P1.7輸出全“0”，讀取P1.0-P1.3的狀態(tài)，若P1.0-P1.3為全“1”，則無(wú)鍵閉合，否則有鍵閉合。 </p><p>　　2.去除鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。 </p><p>　　3.若

48、有鍵被按下，應(yīng)識(shí)別出是哪一個(gè)鍵閉合。方法是對(duì)鍵盤(pán)的行線進(jìn)行掃描。P1.4-P1.7按下述4種組合依次輸出：</p><p>　　4.P1.7 1 1 1 0</p><p>　　P1.6 1 1 0 1</p><p>　　P1.5 1 0 1 1</p><p>　　P1.4 0 1 1 1</p><p>　　在每

49、組行輸出時(shí)讀取P1.0-P1.3，若全為“1”，則表示為“0”這一行沒(méi)有鍵閉合，否則有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用計(jì)算法或查表法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值為了保證鍵每閉合一次CPU僅作一次處理，必須卻除鍵釋放時(shí)的抖動(dòng)。</p><p><b>　　2.5 流水燈電路</b></p><p><b>　　流水燈原理圖</b&

50、gt;</p><p>　　2.5.1 流水燈原理圖</p><p>　　從原理圖中可以看出，如果要讓接在P1.0口的LED1亮起來(lái)，那么只要把P1.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄滅，就要把P1.0口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7個(gè)LED的點(diǎn)亮和熄滅的方法同LED1。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，我們只要將發(fā)光二極管LED1～LED

51、8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只LED燈便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了。</p><p><b>　　2.6 蜂鳴器電路</b></p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)

52、型。 </p><p>　　1.電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 </p><p>　　2.壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5~15V直流工作電

53、壓），多諧振蕩器起振,輸出1.5～2.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。</p><p>　　蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路</p><p>　　蜂鳴器驅(qū)動(dòng)原理圖： </p><p

54、>　　2.6.1 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)原理圖</p><p>　　蜂鳴器的正極接到VCC（＋5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級(jí)B經(jīng)過(guò)限流電阻R1后由單片機(jī)的P2.0引腳控制，當(dāng)P2.0輸出高電平時(shí)，三極管T1截止，沒(méi)有電流流過(guò)線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)P2.0輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過(guò)程序控制P2.0腳的電平來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。 &l

55、t;/p><p>　　程序中改變單片機(jī)P2.0引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變P2.0輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小，這些我們都可以通過(guò)編程實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。 </p><p><b>　　2.7 數(shù)碼管顯示</b></p><p>　　2.7.1 LED數(shù)碼管顯示器概述<

56、/p><p>　　1. LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)與顯示段碼 </p><p>　?。?）LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu) </p><p>　　LED數(shù)碼顯示器是一種有LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了12個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，四個(gè)用于片選，一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱(chēng)之為7段發(fā)光二極管數(shù)碼器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。</p><

57、p>　　2.7.1 LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法如下。 </p><p>　　共陽(yáng)極接法。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。 </p><p>　　共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)

58、電阻與輸入端相連。</p><p>　?。?）LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼。 為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示器段碼（或稱(chēng)字形代碼），組成一個(gè)8字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示.十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與P的顯示段碼. </p><p>　　2.7.2數(shù)碼管參數(shù)</p><p>　　8字高度

59、：8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來(lái)表示。范圍一般為0.25-20英寸。 長(zhǎng)*寬*高：長(zhǎng)——數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長(zhǎng)度；寬——數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長(zhǎng)度；高——數(shù)碼管的厚度。 時(shí)鐘點(diǎn)：四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個(gè)點(diǎn)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。</p><p>　　注：即使是短時(shí)間的電流過(guò)載也可能對(duì)發(fā)光管造成永久性的損壞。   </p><p>　

60、　怎樣測(cè)量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽(yáng)? </p><p>　　找公共共陰和公共共陽(yáng)首先，我們找個(gè)電源（3到5伏）和1個(gè)1K（幾百的也歐的也行）的電阻， VCC串接個(gè)電阻后和GND接在任意2個(gè)腳上，組合有很多，但總有一個(gè)LED會(huì)發(fā)光的找到一個(gè)就夠了，，然后用GND不動(dòng)，VCC（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED（一般是8個(gè)），那它就是共陰的了。相反用VCC不動(dòng)，GND逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED（一般是8個(gè)

61、），那它就是共陽(yáng)的。也可以直接用數(shù)字萬(wàn)用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極。</p><p><b>　　第三章 軟件</b></p><p><b>　　KEILC軟件介紹</b></p><p>　　1.Keil C是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，

62、C語(yǔ)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(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。</

63、p><p>　　2、Keil C單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　Keil C軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS

64、文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　3.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)研制中工作量最大最重要也是最困難的任務(wù)，它可以分為兩部分:一是用于管理單片機(jī)系統(tǒng)工作的監(jiān)控管理程序；二是用于執(zhí)行完成

65、實(shí)際具體任務(wù)的功能程序。</p><p>　　而功能程序通常應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集和處理程序、控制算法實(shí)現(xiàn)程序、人機(jī)聯(lián)系程序和數(shù)據(jù)管理程序。監(jiān)控程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，它的任務(wù)是：</p><p>　　1. 在系統(tǒng)投入運(yùn)行的最初時(shí)刻，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢和初始化。當(dāng)用戶操作鍵盤(pán)時(shí)，必須對(duì)鍵盤(pán)操作進(jìn)行解釋?zhuān){(diào)用相應(yīng)的功能模塊，完成預(yù)定的任務(wù)，并通過(guò)顯示等方式給出執(zhí)行的結(jié)果，即完成處

66、理鍵盤(pán)命令的任務(wù)。</p><p>　　2. 對(duì)于具有遙控通信接口的單片機(jī)系統(tǒng)，監(jiān)控程序還應(yīng)包括通信解釋程序，即具有處理接口命令的功能。</p><p>　　3. 單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)也能被某些預(yù)定的條件觸發(fā)而完成規(guī)定的操作，這類(lèi)條件中有定時(shí)信號(hào)、外部觸發(fā)信號(hào)等，監(jiān)控程序也應(yīng)考慮處理?xiàng)l件觸發(fā)并完成顯示的功能。軟件設(shè)計(jì)通常才用模塊化程序設(shè)計(jì)、自頂向下的程序設(shè)計(jì)方法。</p>&l

67、t;p>　　3.3 單片機(jī)流水燈程序設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成，上述原理圖搭建完成通電之后，我們還不能看到流水燈循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象，我們還需要告訴單片機(jī)怎么來(lái)進(jìn)行工作，即編寫(xiě)程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅。軟件編程是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，是單片機(jī)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。</p><p><b>　　蜂鳴器程

68、序</b></p><p>　　void didi() </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beep=0;</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　beep=1;</b>

69、</p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　beep=0;</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　beep=1;</b></p><p><b>　　}</b></p>

70、<p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p>

71、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　數(shù)碼計(jì)時(shí)器程序</b></p><p>　　void display(uchar shi，uchar fen1,uchar fen2,uchar miao)</p><p><b>　　{</b></p><

72、p><b>　　dula=1;</b></p><p>　　P0=table[shi];</p><p><b>　　dula=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wela=1;</b>&l

73、t;/p><p><b>　　P0=0xfe;</b></p><p><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　dula=1;</b></p><p>　　

74、P0=table[fen1];</p><p><b>　　dula=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wela=1;</b></p><p><b>　　P0=0xfe;</b></p&

75、gt;<p><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　dula=1;</b></p><p>　　P0=table[fen2];</p><p><b>　　dula=0;&

76、lt;/b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wela=1;</b></p><p><b>　　P0=0xfd;</b></p><p><b>　　wela=0;</b></p>&

77、lt;p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　dula=1;</b></p><p>　　P0=table[miao];</p><p><b>　　dula=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b

78、></p><p><b>　　wela=1;</b></p><p><b>　　P0=0xfb;</b></p><p><b>　　wela=0;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p

79、><b>　　}</b></p><p><b>　　左移右移程序</b></p><p>　　void leftyi()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(num=0;num<8;num++) //左移</p>&l

80、t;p><b>　　{</b></p><p>　　P1=temp;</p><p>　　delay(100);</p><p>　　temp=_crol_(temp,1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}<

81、/b></p><p>　　void rightyi()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(num=0;num<8;num++) //右移</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=temp;</

82、p><p>　　delay(100);</p><p>　　temp=_iror_(temp,1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　第四章 PCB板的制作</p><p>　　4.1

83、 Protel99 SE 概述</p><p>　　Protel 99SE是一套電路集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于電子原理圖的設(shè)計(jì)、電路板的設(shè)計(jì)和繪制，以及電子邏輯分析和仿真等。它憑借其強(qiáng)大的功能大大提高了電子線路設(shè)計(jì)的效率，現(xiàn)已成為電子線路設(shè)計(jì)工作者的計(jì)算機(jī)輔助電子線路設(shè)計(jì)軟件，特別適合初級(jí)電路設(shè)計(jì)者。我們需要了解電子線路設(shè)計(jì)的基本過(guò)程以及在設(shè)計(jì)中主要注意的細(xì)節(jié)，我們選用Protel 99SE來(lái)設(shè)計(jì)電子線路。該軟件操

84、作簡(jiǎn)單，易掌握。同時(shí)，工作效率較高。</p><p>　　4.2 電路原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　?。?）進(jìn)入protel99SE設(shè)計(jì)界面點(diǎn)擊WINDOWS任務(wù)欄上的開(kāi)始菜單上的protel99SE，進(jìn)入設(shè)計(jì)管理器。</p><p>　?。?）新建一個(gè)原理圖文件執(zhí)行FILE/NEW或FILE/，彈出

85、NEW DOCUMNT對(duì)話框，選取SCHEMATIC DOCUMENT圖標(biāo)，然后單擊OK按鈕，這時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)的文件名為“SHEET1”，用戶也可以在設(shè)計(jì)管理器中更改該文件名，更改后顯示在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，如選擇FILE文件中的對(duì)話框?yàn)镹EW DESIGN DATABASE，則可在DATABSE FILE文件欄中輸入你要?jiǎng)?chuàng)建的文件名。例如創(chuàng)建FAA。DDB只要將欄中的字母清除掉輸入FAA字母，點(diǎn)OK即可。則在設(shè)計(jì)界面的標(biāo)題欄中新創(chuàng)建了一個(gè)FA

86、A的數(shù)據(jù)庫(kù)文檔，這時(shí)再執(zhí)行文件設(shè)計(jì)管理器中的FILE/NEW則在彈出的NEW DOCUMENT對(duì)話框中選中SCHEMATIC DOCUMENT圖標(biāo)，操作方法同上。</p><p><b>　　（3）裝載元件庫(kù)</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)繪制電路原理圖時(shí)，首先要在內(nèi)存中裝入所要設(shè)計(jì)繪制的電路原理圖元器件，以備調(diào)用，一般只載入常用的元件庫(kù)，特殊的元件庫(kù)則當(dāng)需要時(shí)臨

87、時(shí)載入。這樣才不會(huì)因裝載過(guò)多的文件庫(kù)占用較多的資源，而降低應(yīng)用程序的執(zhí)行速度。</p><p>　?。?）設(shè)置電路圖大小</p><p>　　用鼠標(biāo)點(diǎn)擊設(shè)計(jì)管理器DESIGN EXPLORE下菜單的DESIGN/OPTIONS，按圖紙要求選STANDARD項(xiàng)的A4，最后按OK鈕則設(shè)置完畢。</p><p><b>　?。?）放置元器件庫(kù)</b>

88、</p><p>　　用鼠標(biāo)鍵點(diǎn)擊設(shè)計(jì)管理器中的BROWSE SCH選項(xiàng)卡，然后單擊ADD/REMOBE按鈕，屏幕將出現(xiàn)一對(duì)話框，CHANGE LIBRARY FILE LIST 改變?cè)?kù)文件一覽表，選取菜單C：/PROGRAM FILES/CESIGN EXPLORER99/LIBRARY/SCH。</p><p>　?。?）放置節(jié)點(diǎn)和連接線路</p><p>

89、　　Protel99SE/SCHEMATIC電路圖的設(shè)計(jì)和繪制工具在一些情況下會(huì)自動(dòng)在連線上加上電氣節(jié)點(diǎn)但通常還是要靠我們自己動(dòng)手加上，例如缺省情況下十字交叉的連線是不會(huì)自動(dòng)加上節(jié)點(diǎn)的，如要自行放置節(jié)點(diǎn)，可激活主菜單PLACE/JUNCTION或VIEW/TOOLBARS/WIRING選中第一排的最左邊圖或激活PLACE/WIRE將編輯狀態(tài)切換到連線模式，到時(shí)鼠標(biāo)指針由空心箭頭變?yōu)榇笫中?。到時(shí)只需要將鼠標(biāo)十字光標(biāo)移動(dòng)到要連線的元器件一

90、端，按住鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)到另一元器件的一端，如連線到另一器件時(shí)要轉(zhuǎn)彎時(shí)，可單擊鼠標(biāo)左鍵一次則可定位一次轉(zhuǎn)彎，當(dāng)連線拉到終止元器件的指定位置時(shí)，可按一次鼠標(biāo)左鍵，這時(shí)連線還連在該點(diǎn)上，可通過(guò)該連線，再進(jìn)行第二根電氣節(jié)點(diǎn)的連線，一直到全部連線聯(lián)結(jié)完之后，這時(shí)可雙擊鼠標(biāo)右鍵來(lái)終止該次連線的操作，到此為止。一張電路圖就設(shè)計(jì)繪制完成。</p><p>　　（7）放置電路輸入輸出點(diǎn)</p><p>　　

91、如電路圖需要輸入輸出點(diǎn)可選WIRING TOOLS工具條的第二排第三圖即可。</p><p><b>　　（8）檢查原理圖。</b></p><p>　　使用Protel 99 SE的電氣規(guī)則檢查功能檢查原理圖的連接是否合理與正確，給出檢查報(bào)告。若有錯(cuò)誤就需要根據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行改正。</p><p>　　值得注意的是給功能只是檢測(cè)電氣連接性質(zhì)，如果繪

92、制的原理圖連接錯(cuò)了但沒(méi)有電器連接性質(zhì)的錯(cuò)誤它是檢查不出來(lái)的，所以繪制時(shí)要特別仔細(xì)、小心。</p><p><b>　?。?）保存與打印。</b></p><p>　　電路圖繪制完畢后要保存起來(lái)，以供日后取出修改或使用，可執(zhí)行主菜單的FILE/SAVE可自動(dòng)按原文件名保存起來(lái)。保存就是將所繪制的原理圖存盤(pán)。</p><p><b>　　

93、印制電路板設(shè)置</b></p><p>　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)目標(biāo)為“試驗(yàn)樣機(jī)”，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室的生產(chǎn)工藝受到一定限制，制作雙面印制板有一定難度，所以印制的設(shè)計(jì)要求為單面板，對(duì)于少量難以布通的導(dǎo)線采用“飛線”解決。實(shí)際上，在實(shí)際產(chǎn)品中，為了降低成本，也常常采用這種方式，最典型的例子就是電視機(jī)和收錄機(jī)。</p><p>　　4.3．1 Protel99印制電路板設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用</p&g

94、t;<p>　?。?）進(jìn)入Protel99SE編輯環(huán)境：執(zhí)行FILE/NEW將彈出NEW DOCUMENT對(duì)話框,DATABASE FILE NAME 欄里則顯示系統(tǒng)的默認(rèn)值。MYDESIGN.DDB為系統(tǒng)默認(rèn)指定新建的未題數(shù)據(jù)庫(kù)文件。如要改變路徑,則可按BROWSE以更改.如不更改系統(tǒng)指定的路徑,則按OK鈕即可。該系統(tǒng)新建一個(gè)MY DESIGNL.DDB的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。也可執(zhí)行FILE/OPEN操作。將彈出OPEN DES

95、IGN DATABASE 對(duì)話框,可從中選取Protel 99SE內(nèi)原已建立的數(shù)據(jù)庫(kù)文件,如選取ZHONGLIANG,則只要用鼠標(biāo)箭頭指向ZHONGLIANG擊鼠標(biāo)左鍵,則可進(jìn)入到該數(shù)據(jù)庫(kù)文件,在對(duì)話框的文件名中顯示出來(lái),再點(diǎn)擊打開(kāi)鈕就可進(jìn)入到該系統(tǒng)。緊接著再啟動(dòng)FILE菜單中的NEW命令。移動(dòng)鼠標(biāo)箭頭PCB DOCUMENT位置,雙擊鼠標(biāo)左鍵,或按OK按鈕,即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)PCB1的圖標(biāo)。</p><p>　?。?

96、）從電原理圖導(dǎo)入元器件封裝圖和電氣連接</p><p>　　打開(kāi)電原理圖（全圖）點(diǎn)擊Design—Update PCB，即可自動(dòng)從電原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，并與當(dāng)前的印制板圖比較，完成更新。第一次調(diào)入時(shí)，實(shí)際上印制板圖上是空白，所以會(huì)全部調(diào)入而不是修改更新。與Protel 98不同的是，網(wǎng)絡(luò)表的生成是自動(dòng)的在后臺(tái)完成，并不需要人工干預(yù)，僅提供人工預(yù)覽更新內(nèi)容，大大方便了使用。如果原理圖中有標(biāo)注錯(cuò)誤、封裝指定錯(cuò)誤等，在預(yù)

97、覽時(shí)可以發(fā)現(xiàn)并予以更正。</p><p>　?。?） 人工調(diào)整好各封裝元器件的位置,使得設(shè)計(jì)美觀大方且連線短捷,交叉較少為佳。</p><p>　?。?）采用Protel99SE的先進(jìn)自動(dòng)布線功能進(jìn)行布線。布線以前，設(shè)置好設(shè)計(jì)規(guī)則，包括導(dǎo)線寬度、焊盤(pán)大小、走線間距等。</p><p>　?。?）在自動(dòng)布線結(jié)束后,最后進(jìn)行手工調(diào)整把自動(dòng)布線中不盡人意的地方調(diào)整到滿意時(shí)

98、為止。對(duì)于單面無(wú)法布通的線路，人工設(shè)置飛線。在實(shí)際操作中，可以視為人工進(jìn)行的雙面板設(shè)計(jì)，只是在元件面走線盡量少，因?yàn)樗鼘?shí)際上是飛線，在制作印制板時(shí)并不做的。</p><p>　?。?）對(duì)于繪制的PCB圖進(jìn)行必要的存盤(pán)處理,保存以備需要時(shí)調(diào)用。</p><p>　　4.3.2 PCB布局布線規(guī)則</p><p>　　根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，

99、要符合以下原則：</p><p>　?、侔凑针娐返牧鞒贪才鸥鱾€(gè)功能電路單元位置使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致方向。</p><p>　　②以每個(gè)功能電路的核心器件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局，元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB板上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。</p><p>　?、墼诟哳l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

100、能使元器件平行排列，這樣不僅美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。布線規(guī)則:</p><p>　　印刷電路板中不允許有交叉電路，對(duì)于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決，即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過(guò)去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過(guò)去，在特殊情況下如果電路很復(fù)雜，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)也允許導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問(wèn)題。</p><p>　　同一級(jí)的電路接點(diǎn)應(yīng)盡量

101、靠近，并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上。特別是本級(jí)晶體管基極、發(fā)射極的接點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn)，否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長(zhǎng)會(huì)引起干擾與自激，采用把接地點(diǎn)都連在一起接地，這樣工作才穩(wěn)定，不易自激。</p><p>　　4.3.3印制電路板設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)</p><p>　?、僭庋b——純粹的元件封裝僅僅是空間的概念，因此不同的零件可以共用封裝，同時(shí)，同種元件也可以用不同的封裝。在實(shí)際

102、的設(shè)計(jì)中，元件的封裝圖最好根據(jù)實(shí)際的元件自制，以避免出錯(cuò)。</p><p>　?、诤副P(pán)大小——無(wú)論是在調(diào)用封裝還是在自制封裝的過(guò)程中，需要特別注意的是元件焊盤(pán)大小的設(shè)計(jì)。由于我們的制作工藝是有限的，所以我們盡可能把焊盤(pán)大點(diǎn)，但不要太大。焊盤(pán)小了，在鉆孔的時(shí)候很容易損壞，即使沒(méi)有在鉆空時(shí)損壞，但它對(duì)焊接技術(shù)的要求是比較高的；焊盤(pán)太大，可能會(huì)造成“路徑堵塞”，給走線造成困難。焊盤(pán)孔小了，元件插不進(jìn)去，焊盤(pán)孔太大，在焊

103、接的時(shí)候，高溫的錫液就很容易通過(guò)通孔流向在面板另一面上的元件引腳，這樣就很容易使元件受高溫影響而壞掉。</p><p>　?、酃ぷ鲗印狵eep Out禁止布線層，它限制了走線的范圍，一般常用它作為印制板的輪廓界限，但是并不好。實(shí)際上，元件布局和走線都應(yīng)該與印制板邊沿保持大約1mm的間隙，所以應(yīng)該選取一個(gè)機(jī)械層繪制印制板輪廓，而適當(dāng)“縮小”，用禁布層繪制真實(shí)的布線限制范圍。</p><p>

104、;　?、茏呔€----電源線和接地的導(dǎo)線應(yīng)比元件之間的走線要寬，本設(shè)計(jì)中的電源走線為1mm，其他走線0.3mm。</p><p>　　總之，設(shè)計(jì)電路原理圖和PCB圖時(shí)，首先要保證圖紙的質(zhì)量。所有的元件標(biāo)示要清晰準(zhǔn)確，器件的型號(hào)也要清楚，然后要求美觀。在元件布局和布線時(shí)盡量?jī)?yōu)化網(wǎng)格。除此之外，對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)而言還要考慮實(shí)際的成本。</p><p>　　4．4 電路板的制作及其注意事項(xiàng)&l

105、t;/p><p>　　(1)電路板的制作:</p><p>　　印制電路板圖設(shè)計(jì)好了后，可以通過(guò)激光打印機(jī)打印到轉(zhuǎn)印紙上。然后根據(jù)圖紙的大小合理的切取銅板，從成本、和抗噪聲能力等方面考慮，電路板越小越好 ，但是太小會(huì)使得焊接安裝調(diào)試都很困難。接下來(lái)是對(duì)板子的加工處理，首先用銼刀把板子的邊和角磨圓滑，一是以免刺手，二是講究工藝的美觀。然后用牙刷加牙膏清洗，洗掉板子上的贓物和銅箔上的氧化物后，曬干

106、。將全圖緊貼于到銅板上，在貼圖時(shí)要小心，不要損壞圖紙上的連線，應(yīng)將全圖緊貼于銅板上。開(kāi)啟轉(zhuǎn)印機(jī)待溫度上升到150°后將貼好轉(zhuǎn)印紙的銅板水平送進(jìn)轉(zhuǎn)印機(jī)轉(zhuǎn)印。為了完全轉(zhuǎn)印可將銅板轉(zhuǎn)印兩次，但第二次溫度不易過(guò)高，溫度過(guò)高的話會(huì)把銅板烤彎，所以第二次轉(zhuǎn)印要根據(jù)銅板的厚度來(lái)決定溫度，一般在130℃左右。轉(zhuǎn)印后取出銅板冷卻后，取掉轉(zhuǎn)印紙，檢查是否有斷線等，通路有斷線用防腐蝕油墨順著這條通路進(jìn)行勾描修補(bǔ)。</p><p&

107、gt;　　經(jīng)檢查無(wú)誤后將銅板放進(jìn)腐蝕桶開(kāi)啟腐蝕桶電源腐蝕。腐蝕液是一份的三氯化鐵和兩份的水合成濃度在28％-40％之間。將腐蝕液倒進(jìn)桶里開(kāi)啟電源腐蝕 ，為了加快腐蝕反應(yīng)，可用軟毛筆輕輕刷掃板面，但不要用力過(guò)猛，過(guò)猛會(huì)把保護(hù)層刮掉。腐蝕完后取出用清水洗干凈曬干后就可以打孔，在打之前要根據(jù)元器件引腳粗細(xì)選擇鉆頭，集成塊、電阻、電容等一般選擇0.8-1.0直徑的鉆頭。將鉆頭垂直緊固在臺(tái)架上，在鉆頭尖饒一圈細(xì)絲，只留2-3cm的鉆頭尖在外面以防

108、打斷了還可以用。鉆頭上好了后應(yīng)檢查是否對(duì)準(zhǔn)打孔臺(tái)的正中間部份，否則在打孔時(shí)會(huì)打到臺(tái)架上將鉆頭打斷。人工打孔誤差很大，為了減小人為誤差可將活動(dòng)臺(tái)架調(diào)高一點(diǎn)，離鉆頭距離3-5cm為宜，這樣在打孔時(shí)可以減小人為誤差、瞄不準(zhǔn)、打斜、打歪等。</p><p>　　打完孔后可用砂紙打去保護(hù)層。除去保護(hù)層后用布在板面上反復(fù)擦拭，去掉銅板上的氧化膜，使線條及焊盤(pán)露出銅的光亮本色。在擦?xí)r應(yīng)向一個(gè)固定方向試擦，這樣可使銅板反光方向一

109、致看起來(lái)更加美觀。擦試后用清水沖洗 、晾干。最后涂助焊劑，把助焊劑立即涂在洗凈晾干的印制電路板上，使它分布均勻且很薄，再加熱烘干到不粘手為止，它可以使板面受到保護(hù)，提高可焊性。</p><p>　　(2)電路板的制作的注意事項(xiàng):</p><p>　　（1）三氯化鐵溶液對(duì)人體皮膚不會(huì)有不良影響。但三氯化溶液濺到衣服上或地面上，那是難以洗掉的，所以使用時(shí)一定要特別小心。待腐蝕液出現(xiàn)沉渣變綠的時(shí)

110、候就作為廢液，不要倒入下水道。</p><p>　?。?）電氣通斷檢測(cè)。如果我們檢測(cè)到在印制板上導(dǎo)線有斷開(kāi)處，我們可以在斷開(kāi)處的兩端以導(dǎo)線或焊錫將它們相連接。如果我們?cè)诟g板前，烘板后發(fā)現(xiàn)布線圖上有走線斷開(kāi)處，我們可以在斷開(kāi)處用防腐蝕油墨連接后再進(jìn)行腐板。</p><p>　?。?）鉆孔時(shí)，手不要抖動(dòng)，避免孔被鉆偏。</p><p>　　第五章 元器件的安裝<

111、;/p><p>　　5.1 元器件的安裝</p><p>　　在電子線路裝配工作中，安裝和焊接技術(shù)是很重要的，它是電子線路從設(shè)計(jì)到制造的一個(gè)重要過(guò)程。安裝和焊接技術(shù)質(zhì)量的好壞，直接影響到儀器的性能（如準(zhǔn)確度，靈敏度，穩(wěn)定性，可靠性等），有時(shí)因?yàn)樘摵福更c(diǎn)脫落等電路不通或接觸不良致使儀器電路不能正常工作。因此，我們有必要較為熟練掌握電子線路的安裝和焊接技術(shù)。</p><p&

112、gt;<b>　　(1)元器件的安裝</b></p><p>　　元件的排列對(duì)儀器的性能影響很大，不同的電路元件在排列時(shí)，有不同的要求。因此，要先理解電路原理圖，根據(jù)要求，將元件合理地安放在印制板上（插裝），再焊接。</p><p>　　元件排列時(shí)，一般就應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　a）電阻，二極管（發(fā)光二極管除外）均采用水平安裝，貼

113、緊印刷板。電阻的色環(huán)方向因該一致。</p><p>　　b）集成電路，蜂鳴器，輕觸式按鍵與印制板貼緊。</p><p>　　c）插件裝配美觀，均勻，端正，整齊，不能歪斜，高矮有序。 </p><p><b>　　(2)電路板的焊接</b></p><p><b>　　1）電烙鐵<

114、;/b></p><p>　　電烙鐵是焊接的主要工具，它主要由烙鐵頭和烙鐵芯組成。常用的電烙鐵按功率分有；20w,25w,30w,35w,45w，75w等。根據(jù)焊接點(diǎn)處的面積大小及散熱快慢決定所選用電烙鐵的功率。焊接一般晶體管電路可先用25w.35w.焊接集成電路最好先用20w內(nèi)熱式電烙鐵，正確使用電烙鐵是做好焊接毀作的必要條件，使用時(shí)應(yīng)注意：新烙鐵在使用前，先用細(xì)的金剛砂布輕輕將烙鐵頭表面的氧化物砂去，然

115、后接通電源，當(dāng)烙鐵頭熱到開(kāi)始變成紫色時(shí)，先涂上一層松香，再放到焊錫上輕擦，使烙鐵頭均勻地涂上一層薄薄的錫，這就算上好了錫。對(duì)于舊烙鐵，如果烙鐵頭表面上有一層黑色氧化物，或出凹孔，都須用銼刀銼除，然后按新烙鐵上錫的方法重新上錫。烙鐵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間通電使用以后，因?yàn)闊徇^(guò)度, 烙鐵銅頭氧化，氧化部分不再傳熱，錫就沾不上去，要重新上錫處理后才能使用，這種情況就叫“燒死”為了保護(hù)烙鐵，在加熱一定時(shí)間后，需切斷電源冷卻一會(huì)，然后再加熱繼續(xù)使用。使用烙鐵