键盘模块 12864模块 A/D电路模块 8x8点阵模块 串口通信模块 流水灯模块 实时时钟模块 温度传感器 单片机系统主控制模块蜂鸣器模块 继电器模块 I2C总线模块 红外接收和发射USB串口模块 扩展接口模块 数码管模块 电源供电模块 1602模块 其他模块 图2-1 硬件电路设计方框图
2.2 C51单片机主控制模块
C51单片机最小系统包括：MCU、复位电路、晶振电路。其原理图如下图2-2所示：
图2-2 单片机主控制模块电路原理图
单片机复位一般有两种形式；分别是上电自动复位和按键手动复位，次开发板采用的是上电及按键复位，在上图中C3和R2组成了上电自动复位电路，其工作原理是利用电容的充电复位的，由于电容的惰性，在上电瞬间RESET引脚的电位和VCC是相同的，随着电容的从点电业增加，RESET电位逐渐下降，RESET是低电平有效，从而达到了复位的目的，加上开关K2后变成了上电及按键复位，在没有按键按下的时候复位电路和上电复位时一样的，当有按键按下的时候电流直接通过按键进入RESTE引脚，由于VCC电位比RESET高，所以达到了复位的效果[4]。
在这51系列的单片机内部有一个构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是次放大器的输入端和输出端，次两个引脚连接晶振就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路，晶振的功能是它的抖动周期决定了单片机的工作周期系统的周期，这个开发板选用的晶振的是12MHZ是1us；在电路中C1,、C2、C3电容起到滤波的作用。
R1到R10，R29到R30，R17，R18，R23，R27都是上拉电阻，其目的是当进入单片机的信号过于太小的时候通过电源和上拉电阻的作用能增强电信号的作用，在单片机的I/O接口中使用到的接口均可以加上上拉电阻达到这个目的。
2.3矩阵键盘模块
在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，
如图2-3所示：
图2-3 矩阵键盘电路原理图
在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样做很有好处，大家看下面的电路图，一个并行口可以构成3*3=9个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别就越明显。比如再多加一条线就可以构成12 键的键盘，而直接用端口线则只能多出一个键（9 键）。由此可见，在需要的按键数量比较多时，采用矩阵法来连接键盘是非常合理的。矩阵式结构的键盘显然比独立式键盘复杂一些，识别也要复杂一些，在上图中，列线直接与三个I/O口相
连，并将行线所接的单片机4 个I/O 口作为输出端，而列线所接的I/O 口则作为输入端。这样，当按键没有被按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下，行线输出是低电平；一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了，具体的识别方法有查询扫描和中断扫描。
2.4 A/D电路模块 a ADC0804的简介
A/D转换在单片机接口中应用广泛，串行A/D转换器具有功耗低、性价比较高、芯片引脚少等特点。ADC0804是National Semiconductor 公司生产的具有Microwire/Plus串行接口的20个引脚具有8位CMOS 连续近似的A/D 转换器，通过引脚连线与单片机连接，适宜在袖珍式智能仪器中使用。主要性能指标有：功耗低，只有15mW；8位分辨率，高阻抗输出，逐次逼近型，基准电压为5V；其芯片图如图2-4所示：
图2-4 AD0804芯片图
各引脚说明如下：
引脚CS ：Chip Select，与RD、WR 接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准(low) 时会active。
引脚RD ：Read。当CS 、RD 皆为低位准(low) 时，ADC0804 会将转换后的数字讯号经由DB7 ~ DB0 输出至其它处理单元。
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