《毕业设计论文基于实验平台的电脑钟与频率计综合系统设计与实施.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文基于实验平台的电脑钟与频率计综合系统设计与实施.doc（55页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、内蒙古科技大学毕业论文基于实验平台的电脑钟与频率计综合系统设计与实施摘要本设计以8032单片机为核心，单片机实现的电脑钟钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点，同时采用LED数码管显示器动态显示，而且电脑钟和频率计的应用非常普通。电脑钟通过键盘可以进行校时、定时等功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管来显示技术。数字频率计是数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。简单介绍了LED显示的发展状况和其所特有的优势，简述了该设计中一些重要芯片的基本工作原理，着重论述了硬件线路各个模块的设计思想。数码管与单片机的接口采用动态显示技术，利用了时钟芯片的系统自带
2、电池功能来实现断电时保存一些重要数据，以便来电时正确显示信息的功能。关键词：单片机 电脑钟 频率计 LED数码管 AbstractThis design with 8032 singlechip microcomputer, the digital clock programming, the expansion of the flexible functional advantages, LED digital display by tube, and computer clock dynamic display of frequency and application is very co
3、mmon.Computer keyboard can clock through school, timing etc. Function. Output devices with LCD monitors can technology and digital tube to display technology. Digital frequency is measured by using digital display signal frequency instrument, the signal can be sine wave, square or other periodic cha
4、nge of signal.Simply introduces the development status and LED to show its unique advantage in the system, this paper expounds some important chip basic principle of focuses on the hardware circuit design ideas of the modules. Digital and dynamic display of the interface chip technology, using the c
5、lock chip system to realize the function of cabin battery power save some important data when, in order to correctly display information to the function.Keywords : SCM Computer clock Frequency plan LED digital tube51目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 设计背景11.2 电脑钟21.3 频率计2第二章 系统设计方案42.1 系统功能实现方案42.1.1 电脑钟系统原理
6、42.1.2频率计系统原理52.2 系统综述62.2.1 电脑钟功能介绍62.2.2 频率计功能介绍7第三章 硬件设计8 3.1 8032单片机介绍8 3.2 74LS138译码器介绍163.3 74LS48译码器介绍173.4 LED显示器213.5 施密特触发器223.6 741集成运放电路23第四章 软件设计264.1电脑钟软件设计264.1.1 电脑钟主程序流程图264.1.2 电脑钟总中断流程图274.2频率计软件介绍314.2.1 频率计程序流程图314.2.2 频率计显示子程序流程图33第五章总结34参考文献35附录36致谢51第一章 绪论1.1 设计背景集成电路是信息产业和高新
7、技术的核心，是推动国民经济和社会信息化的关键技术。集成电路的产业规模和技术水平已成为国家综合国力的一个重要标志。集成电路是随着计算机技术的发展而不断进步，1946年2月15日世界上第一台通用电子数字计算机使用了18000个电子管，1500个继电器以及其他器件，安装在面积为9*15平方米的室内。在20世纪50年代中期第二代电子计算机问世，它是以晶体管代替了电子管，此时第一个集成电路诞生了，它包括一个晶体管、两个电阻和一个电阻、电容的组合.后来集成电路工艺日趋完善，大部分电路元件都已经以集成电路的形式出现，甚至在约1平方厘米的芯片上，就可以集成上百万个电子元件。在1967年和1977年，分别出现了
8、大规模集成电路和超大规模集成电路，不断的完善和改进计算机的性能与规模。 但我国集成电路相对于世界先进水平存在一定的差距，所以有发展本国集成电路的需要。现在我国集成电路产业已经经过30多年的发展现已形成了近百家的产业规模，其中具备一定设计规模的单位有20多家，其中北京华大、大唐、深圳华威和无锡矽科四家设计公司的销售额超过了1亿元。 2000年，我国集成电路总产量为58.80亿块，销售额近200亿元，产量和销售额分别比1999年增长50.3%和75%。并且集成电路芯片目前主要采用56英寸硅片、0.81微米技术 ，大部分设计公司的技术水平在0.80.5微米之间，最高设计水平可达0.35微米。不少设计
9、公司可以设计上万门的集成电路产品，而北京华大和深圳华威最高可设计80万门的电路。目前国内的通信芯片行业取得了突破性进展，例如南京东南大学射频与光电集成电路研究所设计的第一批芯片已成功通过测试，其中的3个芯片还达到世界先进水平，填补了我国高速CMOS集成电路设计的技术空白，在此基础上开发出的实用产品可以打入光纤通信接口设备市场。多家外国著名公司也纷纷在中国建立起集成电路设计公司。中国发展集成电路的主要目标为：达到大规模生产150mm和0.8微米的技术水平；200mm和0.5微米的制造技术的产业化；提高集成电路的设计能力以满足市场需求；跟踪0.30.4微米和先进封装技术的研发；开发200mm的硅片
10、制造技术并在国内开始生产等。未来10年是我国微电子产业发展的关键时期。重点要推进超大规模集成电路和新技术的产业化。 我国集成电路市场潜力巨大， 是因为近年来因特网持续爆炸式增长、移动通信终端设备市场的迅猛发展，以及数码相机、手持电脑等电子产品市场的兴旺，尤其是移动通信业的高速发展成为推动半导体产业新一轮发展的强大动力。信息产业的高速发展，为集成电路产业提供了巨大的市场空间。未来几年，我国集成电路市场需求主要来自以下几个方面：1.通信运营业的高速发展对集成电路提出新的需。2. 国民经济和社会信息化建设给电子信息制造业创造了一个新市场；3.随着我国经济结构的战略性调整，传统产业改造升级，提高设计和
11、制造水平推进机电一体化，为各行业提供先进和成套的技术准备，又会给集成电路产业带来新的市场。综观中国集成电路的设计概况，可以看到从20世纪80年代末开始，经过90年代初的创业期，现正进入它的发展期，21世纪将是中国设计业的成熟期。1.2 电脑钟本系统可模拟电脑时钟，实现时钟，秒表，校时功能，主从CPU数据处理、键盘控制与数据显示。主控系统能响应按键，并对其进行相应的处理，再把其对应的结果数据在数码管LED上显示。1.3 频率计频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。采用编程设计实现的数字频率计，除被测信号的整形部分、键入部分和数码显示部分外，其余全部在一片芯片上实现，
12、整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。在不更改电路的基础上，对系统进行各种改进可以进一步提高系统的性能。该数字频率计具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点。 在设计中，所有频段均采用直接测频法对信号频率进行测量，克服了逼近式换挡速度慢的缺点；采用了门控信号和被测信号对计数器的使能端进行双重控制，提高了测量的精准度。 第二章 系统设计方案2.1 系统功能实现方案2.1.1 电脑钟系统原理设计的电路主要由四模块构成：单片机控制电路，显示电路、闹铃电路以及校正电路如图附录所示。本系统的设计电路如图附录所示，左边按键控制时分秒加一减一操作，右边开关切换数码管显示时钟，秒表，倒计时定
13、时器等功能。右侧是数码管LED，用于显示。数码管左边的上拉电阻具有自动拉高P2 I/O口的功能。本设计采用语言程序设计，使单片机控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按“23翻0”规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。设计采用的是时、分、秒显示，单片机对数据进行处理同时在数码管上显示。具体设计基本任务是：1用LED数码管显示时间，且能显示时、分、秒的24小时制的数字钟。2具有校时功能，具体方法：设置三个按钮，其中两个按钮分别对“时”、“分”进行校时，另一个按钮则实现
14、对“秒”位清零。此设计原理框图如图1-1所示。 数码管显示8032芯片键盘控制区闹铃电路 图1-11.用单片机定时器中断原理实现数码管动态10ms循环扫描，同时完成计数功能，并经过多次中断产生“秒”信号。2.可控制按键实现时，分，秒加一，减一功能。考虑到设计硬件单原则，利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点。2.1.2频率计系统原理本设计是利用运用运算放大器进行放大，然后通过施密特触发器把非方波信号转换成方波信号，最后再将信号输入到单片机中去，运用程序来实现各功能转换，再通过译码器进行译码进行显示。 单片机计数器与非门计数信号LED数码显示管译码器运算放大器内部定时器施密特
15、触发 器 时钟信号 输入 图1.22.2 系统综述2.2.1 电脑钟功能介绍（1） 时钟运行图仿真开始运行时，或按下仿真软件的开始按键时，时钟从12：00：00开始运行，其中K3键对时进行调整，K2对分钟进行调整，K6键可以让钟表显示暂停。（2）秒表计时图当按下K1键进入秒表计时状态，K6键是秒表暂停键，可按K4键跳出秒表计时状态。（3）闹铃设置图及运行图当按下K5，开始定时，分别按K2调分，K3调时设置闹铃时间，然后按下K4键恢复时钟运行状态，当闹铃设置时间到时，蜂鸣器将发出10秒中蜂鸣声。该数字钟是用一片8032单片机通过编程去驱动数码管实现的。通过6个开关控制,从上到下6个开关K1-K6
16、按键的功能分别为：K1键是切换至秒表；K2键是调节时间,每调一次时加1；K3键调节时间,每调一次分加1；K4键从其它状态切换至时钟状态；K5是切换至闹钟设置状态,也可以对秒表清零；K6键是秒表暂停.控制键分别与P1.0-P1.5口连接其中：A通过P0口和P2口去控制数码管的显示如图所示P0口接数码管的16端,是控制动态扫描输出，P2口接数码管的ag端，是控制输出编码。B从RD输出一个信号驱动三极管，三极管在设置的闹钟时间到了驱动喇叭实现闹铃作用。功能具体说明：a、各个控制键的功能：可对时间进行校准调节（只能加）；按下设置键数字时钟进入闹钟设置状态，设置闹钟的时间；时加、分加键是在校准时间时或设
17、置闹钟时间对小时数或分钟数调节而设置的；按下秒切换键就可以进入秒表模式，同时秒表也开始计时，按下秒表暂停、复位键就暂停、归零，如果要重新对秒计时则可以按秒表开始、复位；清零键可以对闹钟清零。b、8032单片机是整个数字时钟系统的核心所在，它通过预先要实现的功能对其进行编程。当程序经调试完全正确后，将程序烧录到单片机内，以完成用户对数字时钟各种需求的直接操作。c、数码管主要事用来显示时钟和秒表信号。2.2.2 频率计功能介绍利用放大电路进行放大，以用来驱动施密特触发器。再利用史密特触发器将非方波信号转换成方波信号再传入8032单片机,并利用单片机内部定时器T0定时,定时为1秒.T1作为计数器使用
18、。INT1用来判断时间是否过了1S，若为1时，就是未到1S；若为0时，即到了1S。INT0用来发出是否计数的信号。计数值运用多字节乘法进行运算得出频率值，然后送入译码器进行译码显示，其中74LS48用来控制字形显示，74LS138用来位显示。利用放大电路进行放大，以用来驱动施密特触发器。通过施密特触发器将波形进行转换。由于要测量的频率是1HZ1MHZ，所以本单元设计采用TTL系列74LS14施密特触发器进行波形转换。本单元设计思路是：利用施密特触发器进行波形转换，将非方波信号转换成方波信号，然后和INT0发出的计数信号进行与非，最后得出的信号用来控制T1的计数。第三章 硬件设计3.1 8032
19、单片机介绍8032单片机具有以下几个特点：（1）具有功能很强的8位中央处理单元（CPU）；（2）片内有时钟发生电路（6MH或12MH）、每执行一条指令时间为2us 或1us；（3）片内具有128字节的RAM；（4）具有21个特殊寄存器；（5）可扩展64K字节的外部数据存储器和64K字节的外部程序存储器；（6）具有4个I/O口，32根I/O线；（7）具有2个16位定时器/计数器；（8）具有5个中断源，配备2个中断优先级；（9）具有一个全双功串行接口；（10）具有位寻址能力，适用逻辑运算。从上述特性可以看出这种8032芯片集成度高、功能强，只需增加少量外围器件就可以构成一个完整的微机系统。8032
20、芯片引脚及其功能8032芯片具有40根引脚，其引脚图如下。 图3.1 8032芯片引脚图40根引脚按其功能可以分为四类：1.电源线 2根。Vcc：编程和正常操作时的电源电压，接+5V。Vss：地电平。2.晶体振荡器 2根。XTAL1：振荡器的反向放大器输入。使用外部振荡器时必须接地。XTAL2：振荡器的反向放大器输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部振荡器时用于输入外部震荡信号。3. I/O口 共有P0、P1、P2、P3四个8位口，32根I/O线，其功能如下：（1）P0.0P0.7（AD0AD7）是I/O端口0的引脚。端口0是一个8位漏极开路的双向I/O端口。在存取外部存储器时，该端口分时地用
21、作低8位的地址线和8位双向的数据端口（在此时内部上拉电阻有效）。（2）P1.0P1.7端口1的引脚，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O通道，专供用户使用。（3）P2.0P2.7（A8A15）端口2的引脚。端口2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址A8A15。（4）P3.0P3.7端口3的引脚。端口3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，该口的每一位均可独立地定义第一I/O口功能或第二I/O口功能。作为第一功能使用时，口的结构与P1操作与口完全相同，第二功能如下所示：口引脚 第二功能P3.0 RXD (串行输入口)P3.1 TXD (串行输出口)P3.
22、2 INT0 (外部中断)P3.3 INT1 (外部中断)P3.4 T0 (定时器0外部输入)P3.5 T1 (定时器1外部输入)P3.6 WR (外部数据存储器写选通)P3.7 RD (外部数据存储器读选通)由上看出，8032单片机不是将地址总线、数据总线和控制总线分开，而是地址线、数据线和部分控制均由I/O口完成。4.控制线（1）PSEN：程序存储器的使能引脚，是外部程序存储器的选通信号，低电平有效。从外部程序存储器取数时，在每个机器周期内二次有效。（2）EA/VPP：EA为高电平时，CPU执行内部程序存储器的指令。EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器的指令。因为8032芯片没有内部
23、程序存储器，所以EA必须接地。（3）ALE/PROG：ALE是地址锁存器使能信号。作为地址锁存允许时高电平有效。因为P1端口是分时传送数据和低8位地址。所以访问外部存储器时，ALE信号锁存低8位地址。即使在不访问外部存储器时，也以1/6振荡频率的固定频率产生ALE，因此可以用它作为外部的时钟信号。ALE主要是提供一个定时信号，在从外部程序存储器取指令时，把P0口的低位地址字节锁存到外接的地址锁存器中。（4）RST/VPD：是复位/备用电源端。在振荡器运行时，使RST引脚至少保持两个机器周期为高电平，可实现复位操作，复位后程序计数器清零，即程序从0000H单元开始执行。在VCC关断前加上VPD（
24、掉电保护）RAM的内容将不变。（1）中断源 MCS51单片机是一个多中断源的单片机，有五个中断源：外部中断0、定时器0中断、外部中断1、定时器1中断和串行接收或发送中断。各中断源的中断处理程序入口地址如下表3-1所示： 3-1中断向量表中断源入口地址外部中断00003H定时器0000BH外部中断10013H定时器1001BH串行口0023H（2）中断控制1中断的开放或禁止是由中断允许寄存器IE控制的。IE的格式如下：EA /ESET1EX1ET0EX0EA中断总允许位。EA1，开放总中断，而各个中断源的中断请求是允许还是禁止，分别由各自的中断允许位确定；EA=0，禁止一切中断。1) ES串行口
25、中断允许位。2) ET1和ET0分别是定时器T1和T0的中断允许位。EX1和EX0分别是外部中断1（INT1）和外部中断03) （INT0）的中断允许位。以上五个中断允许位的意义是：0为禁止中断,1为允许中断。2中断源优先级控制中断优先级寄存器IP。MCS51单片机有高、低两个中断优先级，5个中断源可由程序设置为高优先级中断或低优先级中断，实现二级中断嵌套。一个正在执行的低优先级中断源的中断服务程序，能被高优先级中断源所中断，但不能被同级别的另一个中断源所中断。MCS51单片机的5个中断源的优先级由中断优先级寄存器IP的相应位设定。IP格式如下：/PSPT1PX1PT0PX01) PS是串行口
26、的中断优先级控制位。2) PT1和PT0分别是定时器T1和T0的中断优先级控制位。3) PX1和PX0分别是外部中断INT1和INT0的中断优先级控制位。中断优先级控制位的意义是：0为设定为低优先级中断源；1为设定为高优先级中断。 如果同优先级的多个中断请求同时出现时，则按MCS51单片机的CPU查询次序确定那个中断请求被响应，其查询次序为：IE0、TF0、IE1、TF1、RI或TI。在控制系统中，常常要求有一些实时时钟以实现定时或延时控制，如定时中断、定时检测、定时扫描等等，也往往要求有计数器能对外部事件计数。MCS51单片机有2个定时器，称为定时器0（T0）和定时器1（T1）。(1)定时器
27、的结构MCS51单片机的定时器由计数器0、计数器1、方式控制寄存器和定时器控制寄存器组成。计数器0和计数器1分别由8位计数器TH0、TL0和TH1和TL1构成。TH0、TL0、TH1、TL1是不能位寻址的特殊功能寄存器，通过对TH0、TL0、TH1、TL1的初始化编程来控制T0和T1的计数初值。MCS51单片机的两个计数器TH0、TL0和TH1、TL1可以构成16位的计数器、13位的计数器和8位的计数器。计数器是定时器T0和T1的核心，它可以对引线T0和T1来的外部事件计数；也可以对单片机的机器周期计数。一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。这样，不但可以根据计
28、数值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。计数器是加法计数器，所以预置的计数初值应为计数值的补码。(2)定时器的工作方式MCS51单片机的T0有方式0、方式1、方式2和方式3四种工作方式。T1有方式0、方式1和方式2三种工作方式。工作方式控制寄存器TMOD:TMOD寄存器是不能位寻址的特殊功能寄存器，用于控制T1和T0的工作方式，各位的定义如下：GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMOD的高半字节和低半字节的定义相同，高半字节用于控制T1，低半字节用于控制T0，其中，GATE是门控位。GATE为1时，定时器的计数器受外部引线INT0或INT1输入电平的控制
29、，输入高电平计数，输入低电平停止计数，这时可以用于测量在INTx引线出现的正脉冲宽度；GATE为0时，定时器的计数不受INT0或INT1引线的控制。C/T是定时器和计数器选择位。C/T为1，选择计数器方式，计数器THi和TLi对Ti引线输入的外部事件计数；C/T为0，选择定时器方式，计数器THi和TLi对机器周期进行计数。M1和M0是定时器的工作方式选择位。M1和M0这2位有0011四个状态，分别选择方式0（13位定时器）、方式1（16位定时器）、方式2（8位自动重装载定时器）和方式3（T0分成两个8位的定时器）。MCS-51系统中，用HMOS工艺制造的单片机都采用双列直插式（DIP40）脚封
30、装，引脚信号完全相同。图3.1为引脚图，在这40根引脚大致可分为：电源（VCC、VSS、VPP、VPD）钟（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0P3）、地址总线（P0口、P2口）和控制总线（ALE、RST、/PROG、/PSEN、/EA）等几部分。它们的功能简述如下：电源VCC 芯片电源，接+5V。VSS 电源接地端。时钟XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶振的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。 XTAL2内部振荡器的反相放大器输出端，是外接晶振的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。控制总线ALE./PROG 正常操作时为ALE功能（允许地址锁存），用来把
31、地址的低字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作为外输出的时钟信号或用于定时。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LSTTL电路。PSEN外部程序存储器读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间，/PSEN在每个机器周期内两次有效。/PSEN可以驱动8个LSTTL电路。RST/VPD复位信号输入端。振荡器工作时，该引脚上持续2个机器周期的高电平可实现复位操作。此引脚还可以接上备用电源。在VCC端口掉电期间，由VPD向内部RAM提供电源，以保持内部RAM中的数据。E
32、A/VPP/EA为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端。当/EA为高电平时，访问内部程序存储器（PC值小于4KB）；当/EA为低电平时，访问外部程序存储器。I/O线P0口 单片机的双向数据总线和低8位地址总线。在访问外部存储器时实现分时操作，先用作地址总线，在ALE信号的下降沿，地址被锁存；然后用作数据总线。它可以用作双向输入/输出口。P0口能驱动8个LSTTL负载。P1口准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。P2口准双向输入/输出口。在访问外部存储器时，用作高8位地址总线。P2口能驱动4个LSTTL负载。P3口准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。P3口的每一引脚还有另
33、外一种功能：P3.0RXD：串行口输入端。P3.1TXD：串行口输出端。P3.2/INT0：外部中断0中断请求输入端。P3.3/INT1：外部中断1中断请求输出端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端。P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端。P3.6/WR：外部数据存储器写选通信号。P3.7/RD：外部数据存储器读选通信号。3.2 74LS138译码器介绍74LS138译码器得引脚图，逻辑图及功能表如下: 图3.2 74LS138的引脚图图3.3 用与非门组成的3线-8线译码器74LS138表3-2 3线-8线译码器74LS138的功能表3.3 74LS48译码器介绍4线七段译码器/驱动
34、器（BCD输入，有上拉电阻）简要说明48为有内部上拉电阻的BCD-七段译码器/驱动器，共有54/7448、54/74LS48 两种 线路结构型式，其主要电特性的典型值如下：型号IOLVO(OFF)PD（典型）54/74486.4mA5.5V265mW54LS482mA5.5V125mW74LS486mA5.5V125mW输出端（Ya-Yg）为高电平有效，可驱动灯缓冲器或共阴极LED，当要求输出0-15时，消隐输入（BI)应为高电平或者开路。对于输出为0时，还要求脉冲消隐（RBI）为高电平或者开路。当（BI）为低电平时 不管其他输入状态如何，Ya-Yg均为低电平。当（RBI）和地址端（A0-A3
35、）均为低电平，并且灯测试输入端（LT）为高电平时，Ya-Yg为低电平，脉冲消隐（RBO）也为低电平。当（BI）为高电平或者开路时，LT为低电平可使Ya-Yg均为高电平48与248引出端排列功能和电特性均相同，差别仅在显示6和9,248显示的6和9比48多出上杠和下杠。引出端符号A0A3译码地址输入端B I / R B O 消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）L T 灯测试输入端（低电平有效） 脉冲消隐输入端（低电平有效）R B I 脉冲消隐输入端（低电平有效）YaYg段输出逻辑图双列直插封装功能表输出样式推荐条件5448/744854LS48/74LS48单位最小额定最大最小额定
36、最大电源电压VCC544.555.54.555.5V744.7555.254.7555.25输入高电平电压ViH22V输入低电平电压ViL540.80.7V740.80.8输出高电平电流IOHYaYg-400-100uAB I /RBO-200-50输出低电平电流IOLYaYg546.42mA746.46 B I /RBO5481.67483.2静态特性测 试 条 件【1】48LS48单位最小最大最小最大V 输入嵌位电压Vcc=最小Iik=-12mA-1.5VIik=-18mA-1.5VOH输出高电平电压Vcc最小VIH2V, IOH最大2.42.4VIO输出电流YaYgVcc最小VIH2V,
37、VO=0.85V-1.3-1.3mAVOL输出低电平电压Vcc=最小，VIH=2V,IOL=最大540.40.4V740.40.5II 最大输入电 压时输入电流 除B I /R BO 外Vcc最大VI=5.5V1mAVI=7V0.1IIH 输入高电平 电流 除B I /R BO 外Vcc最大VIH=2.4V40AVIH=2.7V20IIL 输入低电平 电流 除B I /R BO 外Vcc最大,VIL=0.4V-1.6-0.4mA B I /R B O-1-1.2 IOS输出短路电流B I /R B OVcc最大-4-0.3-2mAI 电源电流Vcc 最 大 , 所有输 入接 4.5V54763
38、8mA749038动态特性参数2测 试 条 件48LS48单位最大最大tPLHA任一YVcc =5V,CL=15Pf,RL=1 K(LS48 为4K)100100nstPHL100100nstPLH任一Y R B IRL=1 K(LS48 为6K)100100nstPHL100100ns3.4 LED显示器LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和
39、录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。LED显示器的结构图3-4LED显示块是发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。七段LED内部由7个条形发光二极管和一个圆点发光二极管组成。本设计中采用
40、的是7SEG-MPX8-CA-BlUE八位数码管，发光二极管具有单向导电性，只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发光，它的开启电压比普通二极管的大。LED的接线形式根据内部发光二极管的接线形式分成共阴极型（公共点接地）和共阳极型（公共点接电源）。计算机与七段显示器的接口，分成静态显示接口和动态显示接口。静态接口是每个七段显示器单独用一组寄存器控制，将其公共点接地。动态接口使用两组寄存器。几个显示器的七段用一组寄存器控制，该寄存器称作段选寄存器。另一组寄存器控制这几个七段显示器的公共点，控制这几个显示器逐个循环点亮。适当选择循环速度，利用人眼“视觉暂留”效应，使看上去好像这几个七段显示器同
41、时在显示一样。控制公共点的寄存器称为位选寄存器。3.5 施密特触发器 图3-5 施密特触发器施密特触发器也是数字系统中常用的电路之一，它可以把变化十分缓慢的不规则脉冲波形转换成数字电路所需要的矩形脉冲施密特触发器与前述的各类触发器相比具有以下特点：它属于电平触发方式，既不仅状态的翻转需外加触发信号，而且，状态的维持也需外加触发信号，另外，施密特触发器对于变化方向不同的输入信号，具有不同的阀值电压TTL74LS系列的施密特触发器其主要功能如下:时钟输入频率:33MHZ ,电源电压:5V, 传输延迟时间:7.5nS静态功耗:2MW,功耗-延迟:15PJ,直流噪声容限:UnL=0.4V,UnH=0.
42、5V输出逻辑摆幅:3.5V,适用工作频率:30MHZ以下3.6 741集成运放电路以图.所示的uA741型集成运放电路为例，简述其构成原理。 图 3-6 uA741集成运放内部电路图图中T1T10管和R1R4电阻组成了输入级。T1、T2（NPN管）和T3、T4（PNP管）组成互补差分输入放大级。T1、T2管为共集电极组态，其值很大，具有小的基极偏置电流和高的差模输入电阻。T3、T4管为横向PNP管，采用共基极组态，以改善输入频响特性。由于T3和T4管基射结可耐受较大的反压，则可承受较大的差模输入电压。T5T7管和R1R3电阻构成可电流镜恒流源，它们是T3、T4管集电极有源负载，并完成从双端输出
43、到单端输出的转换，同时提高输入级的增益。在输入级偏置电路中，由T5、T6组成电流镜电流源，再配合T10恒流源，完成输入级共模电流负反馈，以稳定输入级工作电流，提高输入级共模抑制比和共模输入电阻。在共模输入电压作用或由于温升而使IC3、IC4增大时，共模电流负反馈的作用则是，通过IC3、IC4增大，使IC8增大，根据电流镜的关系，IC9也增大，而T10为恒流源，则T3、T4的基极电流Ib3、Ib4必然同时减少，从而使IC3、IC4减少，达到稳定工作点，提高共模特性的目的。T16、T17管和它的有源负载T13B组成中间放大级，同时完成电平移动。这一级具有较高的增益。为了保证运放闭环工作的稳定性，在T16管集电极和基极间接入30pF积分校正电容。T11、T12两个二极管和电阻R5为T10、T13A、T13B管的电流
