单片机学习板的设计 - 图文

图 2-11 数码管显示电路图

LED数码管有两种结构方式，一种是共阴极，其特点结构特点是LED的阴极端连接在一起接地，；另一种是共阳极，其结构特点是发光二极管的阳极连接在一起，接上5V的电压，次开发板采用的是共阴极接法；在数码管的显示时有两种显示方式：一种是静态显示电路，另一种是动态显示电路，静态显示电路，这种显示如采用并行I/O接口占用的I/O接口被占用的资源较多，因此采用了串行扩展接口的连接方式，所以需要外接锁存器74HC573构成静态显示电路，所以译码方式为软件译码，外部没有设置硬件译码。

74HC573在上节已经介绍，本节不必详叙，八段数码管的a、b、c、d、e、f、g分别对应4为数码管的引脚A、B、C、D、E、F、G，Dp是小数点对应的引脚直接与锁存器U3的数据输出端相接，具体显示的内容由软件控制，引脚1H、2H、3H、4H是对应四位数码管的COM，直接与U4的数据输出端口相接，以便控制第几位数码管能显示;三脚插针D-DI_88通过跳冒来控制U4的工作，D-DI_88引脚1加上一个保护电阻R45后接上电源，当通过跳冒吧引脚1和2连接，SOC接收到的是低电平则数码管正常显示，当断开引脚1和引脚2时，SOC是高电平停止输出，即是数码管不发光。

2.7.4 8*8点阵模块

单片机的显示汉字和数字的模块不仅只有12864液晶显示模块，本开发板还设计了

一个显示汉字的模块，其电路原理图如图2-12所示：

图2-12 8*8点阵的电路原理图

8*8点阵内部结构是由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置0电平，某一行置1电平，则相应的二极管就亮； 74HC573上节已经介绍过，本节不叙述。8*8点阵行的高低电平是由U3控制的 ，所以对应的点阵引脚是，引脚0、1、2、3、4、5、6、7,直接与U3的数据输出端口连接，那行的高低电平有软件来实现；列的高低电平是由U5控制，对应的列引脚是A、B、C、D、E、F、G、H，直接与U5数据输出端口连接，列的高低电平也是由软件实现。三角插针J4用跳冒控制了显示的功能，J4的引脚3加上一个保护电阻后直接连接上一个电源即是高电平，当把J4引脚2和引脚3用跳冒连接时U5的接口 SOC收到的是低电平，则点阵正常工作，当断开的时候SOC收到的是高电平，点阵停止显示。 2.7.5 流水灯模块

流水灯模块主要是实现单色灯一只一只的亮，一只一只的灭，每次亮的灯只有一个，

而且是按照一个方向顺序向前或向后走动。其电路原理图如图2-13所示:

图2-13 流水灯模块电路原理图

芯片74HC573是一个八位地址锁存器，由单片机系统控制，1D到8D是数据输入端，连接着数码管负向端，1Q到8Q是数据输出端，与流水灯的发光二极管相连接；引脚OC为低时，8个锁存器的内容可被正常输出；当OE为高时，输出进入高阻态。OE端的操作不会影响锁存器的状态，因此直接接地保持着低电平状态；引脚C是信号使能端，当C引脚是芯片控制端口，当C端口接收到的是低电平的时候输出端口不变，保持着原来的数据，当C引脚接收到的信号是高电平的时候输出端口的信号与输入端口的信号相同，因此次端口要与单片机的接口相连，用软件控制器芯片的工作状态；VCC是芯片的电源端口，接电源给芯片供电，GND是芯片的接地端口。

发光二极管D11到D16有单项导通性，当正向电压高于负向电压的时候发光二极管发光，所以二极管正向直接加上一个电源，为了保护发光二极管不会因为电压锅大而损坏发光二极管，加上保护电阻R11到R16，发光二极管的负向与74HC573的数据输出端口连接，当数据开端口的传出的信号的高电平则发光二极管则发光，是低电平就发光。 2.8 电源供电模块

所用电子产品工作都需要电源，因此在这次设计的开发板中需要设计电源供电模块

给控制系统和单片机的供电，电源供电模块的电路原理图如图2-14所示：

图2-14 电源供电系统电路原理图

在设计开发板的时候要有一个总的开关，因此芯片POW0ER是开发板电源的总开关，控制了整个供电系统；芯片5_USB和USB-5V是给USB提高5V的电源，具体的设计原理在本章第2.5节已经介绍，在这一节就不做介绍；保护电阻R26和电源显示灯5V-LED加上直接接上电源和地形成一个导通回路，实现了电源导通的指示电路，当VCC端有电压的时候数码管的正极是高电平，5V-LED灯发光，没有电压的时候处于熄灭状态，起到了指示作用。

2.9 其他模块

2.9.1 继电器模块

单片机系统一般为弱电系统。5V或者3.3V的系统。要是用单片机来控制强电系统的

时候是不能直接的运用， 那么这个时候用继电器就可以很好的控制强电了。 他可以看做隔离器。其硬件电路原理图如图2-15所示：

图2-15 继电器电路原理图

继电器一般是由铁芯、线圈、衔铁、触电簧片等组成的，在芯片HRSIH中引脚1和其他芯片内部的那条竖线组成了一个开关，竖线即是铁芯和线圈，当单片机控制的电压过大的时候铁芯通电，具有磁性，与电流产生的磁感应相吸合，而与触电弹片断开而

达到隔离的作用，在芯片HRSIH和CON14中公共端口CON1和CON2接上外部高电压，VCC是低电压，RE是单片机与其他控制模块连接控制用的，用跳线连接。 2.9.2 I2C总线

为了适应新技术的发展，我们设计了I2C总线增加了通信的，I2C（系统管理总线）是指单片机中的SUMBUS，通信用的，即只要是满足SUMBUS协议的元器件，单片机就可以通过I2C总线与其进行通信，增加了通信的灵活性。具体的电路原理图如图2-16所示：

图2-16 I2C总线的电路原理图

密码储存电路采用I2C总线AT24C02存储芯片存放密码，可实现断电密码不消失，AT24C02存储芯片可长期存储信息，可上百万次以上重新擦写，引脚WP写保护引脚，将该引脚接VCC，E2PROM就实现写保护（只读）。引脚接地或悬空，可以对器件进行读写操作，这块开发板是为了实现读写功能，直接接地便可。

SCL引脚是串行时钟引脚，串行输入输出时该引脚用于输入时钟，与单片机I/O接口连接用软件实现引脚控制。SDA引脚是串行数据输入输出引脚，用来输入输出数据，该引脚为射极开路输出，月单片机连接也使用软件来控制的。A0到A2是数据地址的选择输入端，A0、A1、A2 器件地址输入端 这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0。当使用AT24C02 时最大可级联8个器件。如果只有一个AT24C02被总线寻址，这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）可悬空或连接到VCC，为了扩大连接器件的总数，我们选择了接地。 2.9.3 红外接收和发送以及蜂鸣器模块

随着家用电器、视听产品的普及，自动化办公设备的广泛应用和网络化的不断发展，越来越多的产品具有了待机功能（如遥控开关、网络唤醒、定时开关、智能开关等）。