【正文】 設(shè)計(jì)中也是采用非編碼鍵盤。1）按鍵的分類按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵，如機(jī)械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點(diǎn)開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵、磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機(jī)系統(tǒng)中常用的是第一類。按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，兩類鍵盤的區(qū)別是鍵符識別及給出相應(yīng)鍵碼的方法。 2）鍵輸入原理當(dāng)所設(shè)置的功能鍵（復(fù)位鍵單獨(dú)）或數(shù)字鍵按下時，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入并檢查是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。3）按鍵結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)微機(jī)鍵盤通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說，它能提供標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。機(jī)械式按鍵再按下或釋放時，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來。抖動時間的長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5~10ms。在觸點(diǎn)抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯。即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認(rèn)為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數(shù)較少時，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時，采用軟件去抖。軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個10ms左右（具體時間應(yīng)視所使用的按鍵進(jìn)行調(diào)整）的延時程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)；同理，在檢測到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動的影響。4）按鍵編碼 一組按鍵或鍵盤都要通過I/O口線查詢按鍵的開關(guān)狀態(tài)。根據(jù)鍵盤結(jié)構(gòu)的不同，采用不同的編碼。無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的跳轉(zhuǎn)。獨(dú)立式按鍵是指各按鍵相互獨(dú)立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線，這是最簡單的鍵盤結(jié)構(gòu)，該電路為查詢方式電路。當(dāng)任何一個鍵按下時，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線即被清0(低電平)，而平時該線為1(高電平)。要判別是否有鍵按下，用單片機(jī)的位處理指令十分方便。這種鍵盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單；缺點(diǎn)是當(dāng)鍵數(shù)較多時，要占用較多的I/O線。為了減少鍵盤與單片機(jī)接口時所占用I/O線的數(shù)目，在鍵數(shù)較多時，通常都將鍵盤排列成行列矩陣形式。下面就說明一下行掃描法識別哪一個按鍵被按下的工作原理。首先判別鍵盤中有無鍵按下，由單片機(jī)I/O口向鍵盤送(輸出)全掃描字，然后讀入(輸入)列線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部行線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會有一根列線電平被拉至低電平，從而使列輸入不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下是通過將行線逐行置低電平后，檢查列輸入狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的方法是：依次給行線送低電平，然后查所有列線狀態(tài)，稱行掃描。如果全為1，則所按下的鍵不在此行；如果不全為1，則所按下的鍵必在此行，而且是在與零電平列線相交的交點(diǎn)上的那個鍵。1）行掃描法識別鍵號（值）的工作原理將第0行變?yōu)榈碗娖?，其余行為高電平時，輸出編碼為1110。然后讀取列的電平，判別第0行是否有鍵按下。在第0行上若有某一按鍵按下，則相應(yīng)的列被拉到低電平，則表示第0行和此列相交的位置上有按鍵按下。若沒有任一條列線為低電平，則說明0行上無鍵按下。將第1行變?yōu)榈碗娖?，其余行為高電平時，輸出編碼為1101。然后通過輸入口讀取各列的電平。檢測其中是否有變?yōu)榈碗娖降牧芯€。若有鍵按下，則進(jìn)而判別哪一列有鍵按下，確定按鍵位置。將第2行變?yōu)榈碗娖?，其余行為高電平時，輸出編碼為1011。判別是否有哪一列鍵按下的方法同上。將第3行變?yōu)榈碗娖?，其余行為高電平時，輸出編碼為0111。判別是否有哪一列鍵按下的方法同上。在掃描過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某行有鍵按下，也就是輸入的列線中有一位為0時，便可判別閉合按鍵所在列的位置，根據(jù)行線位置和列線位置就能判斷按鍵在矩陣中的位置，知道是哪一個鍵按下。2) 鍵盤掃描工作過程（1）判斷鍵盤中是否有鍵按下；（2）進(jìn)行行掃描，判斷是否鍵按下，若有，則調(diào)用延時子程序去抖動；（3)讀取按鍵的位置碼；(4)將按鍵的位置碼轉(zhuǎn)換為鍵值（鍵的順序號）0、2…、F。 顯示器是計(jì)算機(jī)的主要輸出設(shè)備，它把運(yùn)算結(jié)果、程序清單等以字符的形式顯示出來，以供用戶查閱。目前常用的顯示器有數(shù)碼管顯示器（LED顯示器）、液晶顯示器（LCD顯示器）和CRT顯示器等，本設(shè)計(jì)中采用的是LED顯示器。下面就相信介紹LED顯示器的結(jié)構(gòu)和工作原理。 LED顯示器簡介1) 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）按“日”字形排列構(gòu)成，其中7個發(fā)光二極管組成“日”字形的筆畫段，另一個發(fā)光二極管為圓點(diǎn)形狀。通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0 ~字符A ~ F、H、P等、符號“”及小數(shù)點(diǎn)“.”。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。2) 數(shù)碼管工作原理共陽(陰)極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極（陰極）連接在一起。通常，公共陽（陽）極接高（低）電平，其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低（高）電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。（注：二極管陽（陰）極為二極管正（負(fù)）端，高電平一般指接電源，低電平一般指接地。）3) 數(shù)碼管字形編碼當(dāng)某一二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的字段發(fā)亮。這樣，若干個二極管導(dǎo)通，就構(gòu)成了一個字符。在共陰極數(shù)碼管中，導(dǎo)通的二極管用“1”表示，其余的用“0”表示。這些“1”，“0”數(shù)符按一定的順序排列，就組成了所要顯示字符的顯示代碼。例如，對于共陰極數(shù)碼管來說，陽極排列順訓(xùn)為h、g、f、c、e、d、c、b、a。這樣，字符1的顯示代碼為0000010，字符F的顯示代碼為011110001，用十六進(jìn)制表示分別為06H和71H。若要顯示某一個字符，就在二極管的陽極按顯示代碼加以高電平，陰極加低電平即可。 LED靜態(tài)顯示法接口設(shè)計(jì)所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器各筆畫段都要獨(dú)占具有鎖存功能的輸出口線，CPU把欲顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器顯示所需的數(shù)字或符號，此后，即使CPU不再去訪問它，因?yàn)楦鞴P畫段接口具有鎖存功能，顯示的內(nèi)容也不會消失。靜態(tài)顯示法的優(yōu)點(diǎn)是顯示程序十分簡單，顯示亮度大，由于CPU不必經(jīng)常掃描顯示器，所以節(jié)約了CPU的工作時間。但是其主要缺點(diǎn)是占用的I/O口線較多，硬件成本較高。所以靜態(tài)顯示法常用在顯示器數(shù)目較少的應(yīng)用系統(tǒng)中。 LED動態(tài)顯示法接口設(shè)計(jì)動態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時間。本設(shè)計(jì)顯示電路采用簡單實(shí)用的8位共陽LED數(shù)碼管，段碼由P0口輸出，用74LS244驅(qū)動；位碼由P2口輸出，用PNP三極管驅(qū)動。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其功能主要是將程序計(jì)數(shù)器（PC）初始化為0000H，使程序從0000H單元開始執(zhí)行，并將特殊功能寄存器賦一些特定值。復(fù)位是上電的第一個操作，然后程序從0000H開始執(zhí)行。在運(yùn)行中，外界干擾等因素可能會使單片機(jī)的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或“跑飛”。要使其進(jìn)入正常狀態(tài)，唯一辦法是將單片機(jī)復(fù)位，以重新啟動。[4]復(fù)位也是使單片機(jī)退出低功耗工作方式而進(jìn)入正常狀態(tài)一種操作。 RST引腳是復(fù)位端，高電平有效。在讀引腳輸入至少連續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)復(fù)位。RST引腳內(nèi)部有一個施密特ST觸發(fā)器以對輸入信號整形，保證內(nèi)部復(fù)位電路的可靠，所以外部輸入信號不一定要求是數(shù)字波形。使用時，與Vcc引腳之間接一個約10uF的電解電容，即可保證上電自動復(fù)位。 上電復(fù)位 按鍵復(fù)位電容C和電阻R1實(shí)現(xiàn)上電自動復(fù)位功能。增加按鍵開關(guān)SW和阻值R1又可實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位功能。該電阻的作用是在按鍵開關(guān)按下時，防止電容放電電流過大燒壞開關(guān)的觸點(diǎn)。應(yīng)保證（R2/R1）10。一般取C=10uF，R1=100，R2=。單片機(jī)的時鐘一般需要多相時鐘，所以時鐘電路由振蕩器和分頻器組成。MCS51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的可控高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2 。在片外跨接一晶振和兩個匹配電容CC2，,就構(gòu)成一個自激振蕩器。振蕩頻率根據(jù)實(shí)際要求的工作速度，從幾百千赫至24MHz可適當(dāng)選取某一頻率。匹配電容CC2要根據(jù)石英晶體振蕩器的要求選取。當(dāng)晶振頻率為12MHz時，CC2一般選30pF左右。振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖經(jīng)脈沖分配器，可產(chǎn)生多相時序。 時序發(fā)生器框圖1）振蕩周期：為單片機(jī)提供時鐘信號的振蕩源的周期。2）時鐘周期：是振蕩源信號經(jīng)二分頻后形成的時鐘脈沖信號。 3）機(jī)器周期：通常將完成一個基本操作所需的時間稱為機(jī)器周期。4）指令周期：是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。一個指令周期通常含有1～4 個機(jī)器周期。單片機(jī)執(zhí)行每一條指令，都