浙江工业大学本科毕业设计论文
方案三:采用P0口加上10K上拉电阻作为段驱动显示，P2口位驱动，在P0口接74HC573作为段驱动。P2口接74LS138，作为位驱动，P1作为键盘扫描识别。PCB布线较为复杂，而且程序的设计也较为的复杂。
方案四:最终确定使用显示板使用MAX7219驱动两个共阴四位七段红色数码管显示数字。
因为使用MAX7219驱动数码管显示，亮度稳定，不闪烁，传统数码管显示驱动电路占用的系统资源较多。若为动态显示，则8位数码管显示驱动电路一般由1 片8255 和4片5407构成，不仅占用硬件资源多，而且需要通过软件定时刷新，故占用软件资源也不少；若为静态显示，则8 位数码管显示驱动电路一般由8片54LS164构成，所占用硬件资源太多。MAX7219以其串行接口的传输速率可达10 MHz，独立的发光二极管段控制，译码与非译码两种显示方式可选，数字、模拟两种亮度控制方式，可以级联使用,显示接口简单等特点，而采用1片MAX7219便可完成8位数码管的显示驱动任务。
方案四硬件设计思路为：P1口为显示驱动，及AT89S系列单片机的ISP作用， P0口接上拉电阻（103，10KΩ），用于4*4键盘扫描，蜂鸣器由P34口驱动。单片机复位方式使用上电自动复位，时钟部分使用12MHz外部晶振。P3.0，P3.1专用STC51单片机程序下载，其他I/O口未使用，P2口闲置，备以后扩展使用。J20其中三个引脚接到P1.0，P1.1，P1.2，分别为LOAD（数据装载输入端）,CLK（单片机提供给显示驱动芯片MAX7219的时钟信号）,DIN(串行数据输入）,加上两个电源端口，驱动显示板。同时硬件电路还设计了电源部分（主要为稳压，限压，滤波，开关，与电源的接驳），集成STC51系列单片机的程序下载电路部分。设计蜂鸣器驱动电路，用于声音提示（按键声音，结果溢出提示声音。单片机最小系统，承载单片机的基础应用硬件环境。4*4键盘扫描模块。MAX7219显示板，及与单片机的接口方案。
确立好实现方案后，接下来使用Proteus进行仿真方案通过Proteus仿真环境进行修改、完善硬件和程序设计。
第三章 核心部分硬件仿真
Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
Protues可以很方便的查找出所设计的软件和硬件的缺陷和错误，及时的发现错误，并且更快的改正错误。可以大大的减少了开发一款产品的时间，同时也可以避免很多不必要的浪费（如果使用硬件来调试软件，在修改设计的过程中可能要频繁的对硬件的参数，电路连接进行修改，耗时、费力，还会造成硬件的损坏，造成不必要的浪费)。
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启动Proteus ISIS，设置好设计模板，查找设计所需的相关器件（七段八位数码管、MAXIM 美信MAX7219、KEYPAD 4*4矩阵键盘、RESPACK 九针排阻、51单片机，这里选用AT89C51）按照规划好的位置排列好，连接好电气线路（这里为了整个图的美观，所以大部分使用总线、网络标号的方式建立电气连接）。完成仿真图的设计。如下图是本设计的所需的最主要的几个器件。把器件摆放整齐，适合电气连接。接下来就是连接电气连接线了。连接好后，认真检查，最好的方法就是加载确认为正确的测试程序，测试各个模块是否连接正确。
设计好了的仿真电路图，如图2-1LED为设计好的仿真图。
7SEG-MPX8-CA-BLUE7SEG-MPX8-LED8051 CALCULATOR(简易计算器）（1）计算器能显示8位数字，开机运行时，只有数码管最低位显示为“0”，其余位全部不显示；（2）具有4×4键盘，分别表示0～9、＋、－、×、/ 、＝和清零键CL，输入的数字从设计的键盘输入；（3）可对两个无符号数进行加、减、乘、除运算，并显示计算结果。（4）结果溢出时发出“嘀”报警声MAX7219U2DIG7DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0DPGFEDCBA85103761122217152123201614DIG7DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0DPGFEDCBAMAX7219DOUTISET2418DOUTISETAD0KEYPAD4*4KEYPADKEYPADA741ONC1AD485202AD5963=3AD6AD1BAD2CLKLOADBINCC1GND34pFU1X119CRYSTAL18XTAL1C2VCC34pFXTAL21VCCC322uFRSTVCCR11k293031PSENALEEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD21A822A923A1024A1125A1226A1327A1428A1510P3.011121314P3.4151617BUZ1RP1BUZZERC40.01uFR31kBINCLKLOADP13P14P15P16P1712345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51GNDISETVCC23456789P3.4Q1PNPAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD79P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7RESPACKRESPACK-8AD74AT89C51CLKLOADDIN13121AD3D+39AD038AD137AD236AD335AD434AD533AD632AD7DIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7ABCDEFGDP
图2-1 画好的仿真电路图
接下来就把写好的，编译好的程序加载，运行仿真，在仿真中找到程序，硬件中的问题，及时改正。如下图，就是设计好的仿真图。在左上角加上文字框，可以让别人更直观的了解是什么设计，设计的要求是什么。
软件已经设计好了，并且已经仿真成功，如图2-2就是正在仿真中的虚拟硬件。图示显示计算结果为334。在Proteus仿真的虚拟的环境下，软件和硬件已经达到了设计所要求。
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LED7SEG-MPX8-CA-BLUE7SEG-MPX8-LED8051 CALCULATOR(简易计算器）（1）计算器能显示8位数字，开机运行时，只有数码管最低位显示为“0”，其余位全部不显示；（2）具有4×4键盘，分别表示0～9、＋、－、×、/ 、＝和清零键CL，输入的数字从设计的键盘输入；（3）可对两个无符号数进行加、减、乘、除运算，并显示计算结果。（4）结果溢出时发出“嘀”报警声MAX7219U2DIG7DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0DPGFEDCBA85103761122217152123201614DIG7DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0DPGFEDCBAMAX7219DOUTISET2418DOUTISETAD0KEYPAD4*4KEYPADKEYPADA741ONC1AD485202AD5963=3AD6AD1BAD2CLKLOADBINCC1GND34pFU1X119CRYSTAL18XTAL1C2VCC34pFXTAL21VCCC322uFRSTVCCR11k293031PSENALEEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD21A822A923A1024A1125A1226A1327A1428A1510P3.011121314P3.4151617BUZ1RP1BUZZERC40.01uFR31kBINCLKLOADP13P14P15P16P1712345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51GNDISETVCC23456789P3.4Q1PNPAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD79P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7RESPACKRESPACK-8AD74AT89C51CLKLOADDIN13121AD3D+39AD038AD137AD236AD335AD434AD533AD632AD7DIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG7ABCDEFGDP
图2-2 正在仿真的硬件图
仿真已经达到了设计所要求的结果。接下来通过查找资料、自己的所学知识以及通过Proteus仿真的正确结果，接下来可以进行实际的硬件设计环节了,接下来将在实际硬件环境中进行试验。
第四章 模块电路设计详解
4.1 电源部分的设计 4.1.1原理图
如图3-1为电源模块原理图
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图3-1 电源模块电路
4.2.2原理说明
当打开电源开关，电源不稳，会产生杂波，而单片机对于电源电压非常敏感，从而影响单片机的正常工作。为了避免与此，我们设计了滤波电路，起到滤波的作用，从而更好的避免不必要的故障发生。
本设计的电源电路有电源接口，开关，LED指示灯和滤波、稳压电路组成。 滤波电路的原理：信号频率越高，电容的容抗越小，而电感的感抗越大。利用电容和电感的这一特性，将电容与负载RL并联，或将电感与负载RL串联，则能去掉或衰减脉动直流电压中的高频交流成分，保留直流成分。本电路的滤波是由电容滤波和RC滤波构成。LED是用来指示电源接通的情况。
电源部分的设计没有涉及到变压，整流部分，只是对器件BNC（DC头）的直流5V电压进行开关设计，电源指示，稳压，限压，滤波作用，其中使用到了5.1V/1W稳压管，使供给单片机的和其他部分模块的电源限制在5V，或低于5V。电源的输入采用2.5mm口径的DC头，可使用计算机USB口供电，或者使用USB接口输出5V电压的MP3,MP4或者手机的电源适配器进行供电。既方便，又经济。
4.2 程序下载模块的设计
4.2.1 原理图
程序下载模块原理图，如图3-2所示。
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