單片機應用系統的硬件電路設計

一、單片機電路

單片機采用ATF89S52

1.時鐘電路Xl、C2、C3與單片機內部的反相放大器一起構成時鐘振蕩電路，采用12MHz晶振，AT89S52的機器周期為12個振蕩周期，每個機器周期正好lμs.

2.復位電路Cl、R9構成上電復位電路，S5是手動復位按鍵。

3.其他AT89S52單片機內部有8k字節FlashROM、256字節RAM,不用外擴程序存儲器和數據存儲器，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,而輸出驅動的繼電器采用9V直流電，故直接采用市售的9V直流穩壓電源，再加5V穩壓電路組成其電源電路。

三、鍵盤電路

根據系統要求，需要用按鍵來完成定時時間輸入、定時工作啟動等。按鍵的狀態通過與其相連的I/O口送到單片機中，根據所按的鍵去執行相應的程序。常用的按鍵電路有矩陣式鍵盤和獨立式按鍵兩種。

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、列分別接至單片機的I/O口。單片機則通過先將某行置為特定狀態，再讀取列來獲知是否有鍵按下，逐行設置狀態，再讀取列，便可知道所按的鍵的行列位置。

2.獨立式按鍵獨立式按鍵如圖3所示。每個按鍵直接接到單片機的一個I/O口，單片機讀取該口可獲知按鍵的狀態。

3.多功能定時器的鍵盤具體到本產品，可以用設置、加、減共3個鍵來完成16個定時時間的設置和選擇，用啟動鍵來啟動定時器工作，故只需要4個按鍵(Sl~S4)，分別接至單片機的P1.4~P1.7口。AT89S52的P1口是內部帶上拉電阻的準雙向口，將P1.4~P1.7置為輸人狀態，斷開時讀取相應的口線為高電平，按鍵按下時為低電平，故不必外接上拉電阻。

四、顯示電路

根據系統要求，需要用數碼管來顯示預置時間及剩余時間。顯示時、分、秒共需要6位數碼管，顯示定時的路數需要1位數碼管，而單片機當前的工作狀態，則用一只雙色發光二極管指示。

1.LED數碼管帶小數點的LED數碼管由8段發光二極管組成，分別定義為a、b、c、d、e、f、g和dp,8段發光二極管的一個同名端接在一起，定義為公共端(com)。根據所接同名端的不同，LED數碼管分為共陰和共陽兩種，圖4為其外形及結構圖。要令數碼管顯示不同的字符，一要分別控制各段的獨立端的電平，二要控制公共端，使相應的發光二極管點亮。如要顯示“1”,則應使b、c點亮。以共陰數碼管為例，應向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的信號為段碼，控制com端的信號為位碼。

2.單片機與LED數碼管的接口單片機與LED數碼管的接口分為靜態顯示和動態顯示兩種。靜態顯示時，數碼管的段信號和位信號始終保持不變，在多位顯示時，每一位數碼管的段信號都需要用鎖存器進行鎖存。動態顯示則采取I/O口分時復用的方式輸出數碼管的段信號，由位選信號決定某一時刻哪一位數碼管顯示。由于人眼的視覺暫留效應，只要讓多位數碼管輪流顯示，而同一位數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.多功能定時器的顯示電路如圖l所示，顯示電路由共陰數碼管PLL~PL4、達林頓驅動電路UI~N2803A、R卜R8等組成，采用動態顯示方式。PLl~PL3分別顯示秒、分和時，PL4顯示時間段。Po口為數碼管的段選輸出口。P2.0~P2.6為數碼管的位選輸出口。由于AT89S52只有4個TTL門的驅動能力，因此需要外接驅動電路。

五、語音電路

語音芯片采用APl840芯片。

單片機的P1.O~P1.3口用于控制語音段的輸出。

六、輸出驅動電路

輸出驅動電路由ULN2803A和繼電器K1組成，Kl的觸點通過J3引出，可供用戶控制相關電器。

七、其他

為了使用戶設置的數據在系統斷電后能夠保持，在電路中還增加了串行E2PROM存儲器24C02,用單片機的P3.3~P3.5分別控制其數據的讀寫。

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