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在单片机常见应用中，单片机与LED的连接方式有并行与串行两种方式。但是由于单片机的接口较少，串行方式得到广泛应用。MAX7219与MAX7221常用于驱动LED，本设计采用MAX7221芯片，外部引脚功能如图10所示。
图10 MAX7221外部引脚
引脚功能说明如下。
DIN：串行数据输入端，CLK上升沿来临时数据被载入内部移位寄存器中。
CLK：串行时钟输入端，工作频率最高为10MHz。
CS：数据装载信号输入端，低电平时接收DIN端数据，高电平时锁存数据。
DIG0~DIG7：LED的位控制端。
A~DP：LED的段码控制端。
DOUT：串行数据输出端。
ISET：硬件亮度调整端，通常在该引脚与VCC之间连接一个电阻，此电阻大小也可以调节LED的亮度。
GND：接地。
3.5.1 LED显示电路硬件连接
本模块设计中，MAX7221驱动共阴极数码管。单片机P2.0~P2.2依次分别接MAX7221器件的DIN、CS、CLK。它与单片机的连接如图11所示。
图11 显示电路
3.5.2 工作原理
MAX7221和单片机连接有三条引线（DIN、CLK、CS），采用串行数据移位接收方式。单片机先将16位二进制数发送到DIN端，等待CLK上升沿到到来，CLK的上升沿将数据逐位移入MAX7221内移位寄存器，当16位数据移入完毕以后，在CS引脚信号上升沿到来时将16位数据存入MAX7221内，在内部动态扫描显示电路的作用下实现动态显示[8]。
3.6 存储模块
AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS串行E2PROM。E2PROM是电擦除可编程只读存储器[9]。AT24C02具有2K容量，内部有256个字节，该芯片被低功耗低电压电路设计中广泛应用。外部引脚功能如图12所示。
图12 AT24C02外围引脚
各引脚功能：（1）A0、A1、A2：芯片地址引脚，接固定电平，决定芯片地址。（2）WP：写保护端，接VCC时对芯片写保护；接地时允许执行一般读写操作。（3）SDA：串行数据I/O端。（4）SCL：串行时钟输入端。（5）VCC、GND：VCC接+5V电源；GND为电源地。
工作原理：AT24C02信息存取采用I2C总线，I2C总线是一种串行数据总线，只有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。在只有一个单片机主器件，其余都是外围器件的情况下，单片机可以用两根I/O口线来模拟I2C总线接口，这就是I2C总线虚拟技术[10,11]。原理图设计时两根信号线经过上拉电阻接电源。硬件连接图如图13所示。
图13 存储电路
4. 软件设计
本论文程序编写是在keil软件平台上实现运行和查错[12]。程序设计采用C51语言编写，在keil软件平台上运行查错，经编译成功后输出hex文件。然后在proteus平台上，将已经生成的hex文件添加到单片机内，点击运行，实现仿真。
4.1 主程序的软件设计
主程序流程图如图14所示。
图14 总程序流程图
程序初始化时，要先对DS1302及内部定时器T0进行初始化。启动程序后，单片机读取识别卡内部的64位ROM，并与已设定的64位码进行比较。如果64位码比较结果一致，系统将闭合继电器的常开触点，同时启动定时器T0。此时，数码管将会显示“一一一”。当用户取下识别卡后，会重新恢复为显示时间的状态。如果继电器常开触点闭合10s，系统将自动断开常开触点。如果两个码不同，系统直接调用显示时间的程序[13]。
4.2 定时器T0程序设计
当验证身份允许通过后，系统进入定时器T0中断服务子程序。首先需要对定时器初值进行重载，然后设定的计数量num，num开始减1判断是否已经减到0。若num不为0，则直接退出中断服务子程序；若num为0，说明定时10s时间已到， 此时定时器停止工作，同时重置num初值，为下次循环做准备。最后继电器断开，返回主程序。程序流程图如图15所示。