【正文】 74C922芯片來將44矩陣鍵盤的鍵值轉(zhuǎn)換成4位二進(jìn)制碼以簡化程序的編寫。 MM74C922MM74C922是一款集成了鍵盤防抖動技術(shù)和按鍵檢測功能的16位按鍵的譯碼芯片。由CMOS工藝技術(shù)制造，工作電壓315V，“二鍵鎖定”功能，編碼輸出為三態(tài)輸出，可直接與微處理器數(shù)據(jù)總線相連，內(nèi)部振蕩器能完成 圖9 MM74C92244矩陣鍵盤掃描，亦可用外部振蕩器使鍵盤操作與其他處理同步，通過外接電容避免開關(guān)發(fā)生前、后沿彈跳所需的延時。有按鍵按下時數(shù)據(jù)有效線變高，同時封鎖其他鍵，片內(nèi)鎖存器將保持鍵盤矩陣的4位編碼，可由微處理器讀出。其引腳圖如圖9所示： 鍵盤電路由X1～X4，Y1～Y4的連接方式，即可確定每一個按鍵的編碼。如圖10所示，從鍵盤的左下角開始，依次編碼為0、2……E、F。我們將A作為設(shè)置鍵，B作為恢復(fù)鍵，C作為加法鍵，D作為減法鍵，E作為確認(rèn)鍵，F(xiàn)作為取消鍵。再加上0～9剛好16個按鍵。通過DA信號觸發(fā)中斷，由于有按鍵時，DA為高電平，而單片機(jī)的中斷信號為低電平，故需在DA信號引腳上接上一個非門，再與單片機(jī)的INT0引腳相連。圖10 鍵盤電路 顯示模塊 1602LCD顯示液晶顯示器由于體積小、質(zhì)量輕、功耗低等特點(diǎn)，已成為各種便攜式電子信息產(chǎn)品的理想顯示器。液晶顯示器通?？煞譃閮纱箢?，一是點(diǎn)陣型，二是字符型。一般的字符型液晶只有兩行，面積較小，能顯示字符和一些很簡單的圖形；而點(diǎn)陣型液晶通常面積較大，可以顯示圖形和更多的字符。為了方便設(shè)計(jì)，同時又能滿足設(shè)計(jì)的需要及盡可能降低設(shè)計(jì)成本。因此，我們選擇1602LCD液晶顯示器。目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。針對此設(shè)計(jì)，我們選用16*2模塊。1602引腳功能說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖12是1602的內(nèi)部顯示地址。 圖12 1602LCD內(nèi)部顯示地址 LCD顯示硬件電路1602LCD的讀寫控制引腳是第5引腳R/W。在本次設(shè)計(jì)中，為了降低程序設(shè)計(jì)，我們只用LCD作顯示器，在此只對其寫操作，所以設(shè)計(jì)時直接將R/W接地。其電路原理圖如圖13所示：圖13 LCD電路 A/D模塊由于本次設(shè)計(jì)的數(shù)控直流電流源能夠完成設(shè)定輸出值。因此設(shè)定步進(jìn)為1mA才有所意義。根據(jù)題目要求輸出20mA～2000mA，以1mA為步進(jìn)。需要的級數(shù)為：因，由此可見采用11的轉(zhuǎn)換芯片即可滿足要求，但市場上并沒有11位轉(zhuǎn)換器，所以系統(tǒng)中采用12位高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX1241。同時D/A也采用12位的轉(zhuǎn)換芯片AD5320。 芯片MAX1241MAX1241是MAXIM公司推出的一種串行A/D轉(zhuǎn)換器，具有低功耗、高精度、高速度、體積小、接口簡單等優(yōu)點(diǎn)。MAX1241是一種單通道12位逐次逼近型串行A/D轉(zhuǎn)換器，功耗低，轉(zhuǎn)換速度快。它使用逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。最大非線性誤差小于1LSB，轉(zhuǎn)換時間9181。s。采用三線式串行接口，內(nèi)置快速采樣/保持電路。MAX1241內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖14）和管腳定義（如圖15）：圖14 MAX1241內(nèi)部結(jié)構(gòu)管腳名稱功能參數(shù)1VDD電源輸入+~+2VIN模擬電壓輸入0~3SHDN節(jié)電方式控制端“0”——節(jié)電方式；“1”——工作4REF參考電壓輸入端~VDD5GND電源地6DOUT串行數(shù)據(jù)輸出三態(tài)7CS芯片選通“0”——選通；“1”——禁止8SCLK串行輸出驅(qū)動時鐘輸入頻率范圍：0~圖15 MAX1241管腳定義 A/D模塊電路～，為減少來自電源的干擾。由于MAX1241內(nèi)部沒有參考電源提供，需外接參考電壓，；特殊情況下，讓懸空，此時，即可在REF引腳輸入?yún)⒖茧妷?，～，電容越大，MAX1241由待機(jī)模式到正常工作模式的喚醒時間將越長。MAX1241的三根數(shù)據(jù)線，時鐘輸入端、。 MAX1241芯片內(nèi)部具有采樣/保持電路，無需外部保持電容和采樣/保持電路。 MAX1241的控制線SCLK、DOUT可與AT89S52的通用I/O口直接相連，無需任何接口變換， 模擬電壓經(jīng)前級放大至0～VREF 范圍后，由AIN引腳輸入。其中MAX1241，所用到的+。其外圍電路如圖16所示：圖16 MAX1241外圍電路 D/A模塊有前面的計(jì)算知，模擬量輸出通道我們選用了AD公司的單通道12位電壓輸出D/A轉(zhuǎn)換器，單電源工作，～，時鐘頻率最高可達(dá)30MHz。片內(nèi)高精度輸出放大器提供滿電源幅度輸出，其基準(zhǔn)來自電源輸入端，可以提供較大的動態(tài)輸出范圍，它利用能與標(biāo)準(zhǔn)的接口標(biāo)準(zhǔn)兼容的3線串行接口與微處理器交換數(shù)據(jù)，接口簡單。工作過程中，將SYNC置為低電平時候啟動寫序列，在這個階段，SYNC線至少要保持低電平一直到SCLK的第16個下降沿，DAC在這第16個下降沿被更新，如果在這之前SYNC被拉為高電平，就意味著寫序列中斷，此時移位寄存器復(fù)位。來自DIN線的數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿隨時鐘送入16位移位寄存器，輸入移位寄存器的數(shù)據(jù)位數(shù)為16位寬，前兩位是無關(guān)位，接下來2為是控制位，決定控制器件處于哪種工作方式，最后12位是數(shù)據(jù)位，它們代表著DA轉(zhuǎn)換器即將輸出的電壓值。在第16個時鐘下降沿，最后一位數(shù)據(jù)隨時鐘輸入并按照給定內(nèi)容執(zhí)行已編制好的功能。其外圍電路如下圖17所示：圖17 AD5320外圍電路 存儲模塊本系統(tǒng)的外擴(kuò)存儲器主要是用來記憶用戶數(shù)據(jù)，因此容量不需要很大，一般 的小型存儲器芯片就可以。然而從方便系統(tǒng)擴(kuò)展來和價(jià)格來考慮，我們選用了EEPROM—24C02，它是采用C接口的一種常用2Kbit（2568bit）的存儲器。首先，我們還是先介紹C總線。 C總線在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，有為數(shù)眾多的IC需要進(jìn)行相互之間以及與外界的通信。為了提供硬件的效率和簡化電路的設(shè)計(jì)，PHILIPS開發(fā)了一種用于內(nèi)部IC控制的簡單的雙向兩線串行總線C。C總線支持任何一種IC制造工藝，并且PHILIPS和其他廠商提供了種類非常豐富的C兼容芯片。作為一個專利的控制總線，C已經(jīng)成為世界性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。C總線是一種用于IC器件之間的二線制總線。它通過SDA（串行數(shù)據(jù)線）及SCL（串行時鐘線）兩根線連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件，不管是單片機(jī)、存儲器、LCD驅(qū)動還是鍵盤接口。C總線的數(shù)據(jù)傳送格式是在C總線開始信號后，送出的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)是是用來識別從器件的地址，其中前七位為地址碼，第8位為方向位（R/W)。方向位為“0”表示發(fā)送，每次都是先傳最高位。 芯片24C02C24C02C是一種串行存儲器，其容量2Kbit。其封裝如圖18所示。圖18 24C02C引腳A0、A1 和A2引腳用于多器件工作。將這些輸入引腳上的電平與從器件地址中的相應(yīng)位作比較，如果比較結(jié)果為真，則該器件被選中。SDA串行數(shù)據(jù)引腳為雙向引腳，用于把地址和數(shù)據(jù)輸入/ 輸出器件。該引腳為漏極開路。因此，SDA 總線要求在該引腳與VCC 之間接入上拉電阻。對于正常的數(shù)據(jù)傳輸，只允許在SCL為低電平期間改變SDA 電平。而SDA 電平在SCL 高電平期間若發(fā)生變化，表明起始和停止條件產(chǎn)生。WP寫保護(hù)引腳必須連接到 VSS 或者 VCC。如果連接到 VSS， 寫操作使能。如果連接到VCC，寫操作被禁止，但讀操作不受影響。VCC電源輸入引腳，標(biāo)稱條件下在VCC 時，則VCC 閾值檢測電路會禁止內(nèi)部的擦寫邏輯。 存儲模塊電路將A0、AA2全部接地，即決定了該模塊的地址為0xA0，24C02C的外圍電路如圖19所示：圖19 24C02C外圍電路3 軟件設(shè)計(jì) 編程語言描述 C語言已成為當(dāng)前舉世公認(rèn)的高效簡潔，又貼近硬件的編程語言之一，將C語言向單片機(jī)上的移植，始于20世紀(jì)80年代的中后期，經(jīng)過十幾年的努力，C語言終于成為專業(yè)化的單片機(jī)實(shí)用高級語言，人們通常把開發(fā)MCS51使用的C語言簡稱C51。采用C51編寫的應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)清楚、模塊化程度高、可讀性強(qiáng)，并容易移植。應(yīng)用C51進(jìn)行軟件開發(fā)，用戶可以不必具體考慮寄存器、存儲器的分配等工作，而把這部分工作交給編譯、連接軟件，用戶只需了解MCS51的存儲器結(jié)構(gòu)，甚至不必去了解51的指令系統(tǒng)。C51開發(fā)環(huán)境一般都提供了數(shù)學(xué)計(jì)算等子程序，為程序開發(fā)帶來方便。雖然采用C51編程形成的源代碼比不上有經(jīng)驗(yàn)人員編寫的匯編語言精煉，但對于相對復(fù)雜的系統(tǒng)開發(fā)或復(fù)雜運(yùn)算，還是比用匯編語言容易得多，且易于移植及有利于系統(tǒng)的維護(hù)和升級。在實(shí)時要求較高的場合，可采用C51匯編混合編程。本設(shè)計(jì)我們采用的是C51，其編譯器是Keil C51，它是德國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil C51軟件提供了豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具。C51語言編程方法是：(Keil C51基于Windows下的開發(fā)環(huán)境)，創(chuàng)建一個項(xiàng)目文件，并從器件數(shù)據(jù)庫里選擇一款CPU芯片；，在PC上用文本編輯軟件編寫C語言源程序；利用C51編譯工具軟件對源程序進(jìn)行編譯，生成目標(biāo)文件(.obj文件)；利用C51連接工具對目標(biāo)程序進(jìn)行連接定位，生成絕對程序，即可以裝載到開發(fā)裝置仿真運(yùn)行。在某些情況下，也可以將絕對程序轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制代碼程序(.hex文件)。 系統(tǒng)軟件的功能模塊根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際及鍵盤設(shè)置要求，軟件設(shè)計(jì)可分為以下2個功能模塊：主程序和中斷程序。 主程序設(shè)計(jì)主程序主要完成的是一些初始化的設(shè)置（比如液晶顯示和鍵盤），和監(jiān)控程序。主程序流程圖如圖20所示。其中監(jiān)控程序流程圖如圖21所示： 圖20 主程序流程圖 圖21 監(jiān)控程序 中斷程序設(shè)計(jì)中斷程序主要是對不同的按鍵做出不同的處理，其中斷流程圖如圖22所示：圖22 中斷程序流程圖其中數(shù)字程序流程圖如圖23所示。設(shè)置程序流程圖如圖24所示： 圖23 數(shù)字程序流程圖 圖24 設(shè)置程序流程圖恢復(fù)程序流程圖如圖25所示。加法程序流程圖如圖26所示： 圖25 恢復(fù)程序流程圖