【正文】 以按順序一位一位地輪流點(diǎn)亮每個(gè)顯示器，顯示各自的字符，以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 由于動(dòng)態(tài)掃描顯示方式中，各個(gè)數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，極大地簡(jiǎn)化了硬件電路，所以特別適用于多個(gè)數(shù)碼管的顯示系統(tǒng)。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤的結(jié)構(gòu)一般有兩種形式：獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。 ? 在圖 611(a)中，按鍵開關(guān)的一端接地，另一端分兩路：一路接單片機(jī)的 ；另一路經(jīng)上拉電阻接電源 VCC。 ? 在 C51程序設(shè)計(jì)語言中，讀取按鍵值的操作可通過賦值語句完成。在閉合與斷開的瞬間都會(huì)伴隨著一連串的抖動(dòng)，其波形大致如圖 611(b)所示。為確保按一次鍵，系統(tǒng)只能讀到一次按鍵值，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 硬件去抖是利用在按鍵的輸出部分增加一定的處理電路來消除抖動(dòng)的。此時(shí)與非門 2的兩個(gè)輸入端都輸入高電平，則與非門 2輸出低電平，反過來使與非門 1的另一個(gè)輸入端也輸入低電平。按下一個(gè)鍵后，單片機(jī)通過鍵盤接口電路可以得到該鍵的編碼。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以通過直接檢測(cè) I/O口線的電平狀態(tài)來判斷哪個(gè)按鍵被按下了。在 MCS51系列單片機(jī)中，使用中斷方式時(shí)，鍵盤只能直接（或通過一個(gè)門電路）接到單片機(jī)的 或 ，查詢方式則可以接到單片機(jī)的任意口線。與一根線控制一個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤相比，矩陣式鍵盤少用了一半的接口線，節(jié)約了硬件資源，而且需要的按鍵越多，情況越明顯。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ?⑴ 矩陣式鍵盤的工作過程 矩陣式鍵盤的工作過程大體可分為兩步：第一步，按鍵檢測(cè)， CPU檢測(cè)鍵盤上是否有鍵按下。 ? 注： 在 ELITEIII開發(fā)板上，為了硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的方便，電路設(shè)計(jì)時(shí) 16個(gè)按鍵設(shè)計(jì)成 2 8的矩陣鍵盤形式，但在印刷電路板的布局上仍然將 16個(gè)按鍵設(shè)計(jì) 4 4的矩陣鍵盤形式。 ? ③ 中斷方式。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì) 隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展， LED顯示屏作為一種新興的顯示媒體，得到了飛速發(fā)展。每個(gè) LED構(gòu)成點(diǎn)陣中的一個(gè)像素，把每個(gè) LED的陰極和陽極都引出來，就可以對(duì)點(diǎn)陣中的任何一個(gè) LED像素加以控制，從而達(dá)到需要的顯示效果， 8 8點(diǎn)陣顯示器就是由 64個(gè)LED組合而成。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 3. 硬件電路 ELITEIII開發(fā)板上自帶一個(gè) 8 8的點(diǎn)陣顯示模塊，由 2片8D鎖存器 74HC574（ U U10）分別鎖存列編碼數(shù)據(jù)和行掃描信號(hào)，鎖存器的片選信號(hào)由 38譯碼器（ U12）的 /Y1和 /Y0提供，其電路組成模塊如圖 620所示。 ? ⑵ 點(diǎn)陣顯示模塊 ? 點(diǎn)陣顯示模塊由 1片 8 8點(diǎn)陣模塊組成，行編碼鎖存器和列掃描鎖存器輸出信號(hào)經(jīng)放大或限流后，與點(diǎn)陣模塊的連接電路如圖 622所示。因此，程序中可先讓列編碼鎖存器 U2鎖存第 1列的點(diǎn)陣編碼 word[0]，然后由行掃描鎖存器 U10鎖存第 1行掃描數(shù)據(jù)，延時(shí)一段時(shí)間（如 50us）后，再由 U2鎖存第 2列的編碼 word[1]，然后再由 U10鎖存第 2行掃描數(shù)據(jù)并延時(shí)一段時(shí)間（ 50us）。 unsigned char word[8] ={0xFF,0xF7,0x81,0xB5,0x81,0xF7,0xF7,0xFF} ? 16 16動(dòng)態(tài)點(diǎn)陣顯示 ? 16 16點(diǎn)陣顯示屏通常由 4片 8 8點(diǎn)陣顯示模塊組合而成（市面上一般很少有 16 16點(diǎn)陣顯示模塊出售）。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 1. 硬件電路設(shè)計(jì) ?圖 624所示電路是一種采用 2片串入 /并出鎖存器 74HC595和 2片 38譯碼器 74HC138設(shè)計(jì)的16 16點(diǎn)陣系統(tǒng)硬件電路。點(diǎn)陣屏的顯示正確與否，主要取決于兩個(gè)因素： ? 一是正確的顯示效果，主要靠軟件編程控制來實(shí)現(xiàn)； 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 二是決定待顯示文字（或圖形）本身的字模格式（ C51或 A51）。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率與脈沖數(shù)，而不受電源電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件變化的影響，給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。 ? 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)分為很多種，常見的步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖 625所示： ? 1. 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) ? 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰疲ɑ蚓€位移）的開環(huán)控制元件，其主要特點(diǎn)如下： 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ① 控制精度高。因此，電機(jī)外表允許的最高溫度主要取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)。在這個(gè)反相電動(dòng)勢(shì)的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大相電流將減小，從而導(dǎo)致力矩下降。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)有一個(gè)加速的過程，即啟動(dòng)時(shí)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)從低速升到高速）。其中兩相步進(jìn)角一般為 ，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 當(dāng)三相繞組按 A→B→C→A 順序循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將會(huì)按順時(shí)針方向，以每個(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng) 3186。 ? 因?yàn)樵诓竭M(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，每一瞬間只有一相繞組通電，并且按三種通電狀態(tài)循環(huán)通電，故稱為單三拍運(yùn)行方式，單三拍運(yùn)行時(shí)的步矩角 θb為 30186。/NEr ? 式中： Er ── 轉(zhuǎn)子齒數(shù)； ? N ── 運(yùn)行拍數(shù)， N=km， m為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組相數(shù)， k=1或 2。 ? ② 拍數(shù)。指對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移，用 θ表示， θ=360186。/（ 50 8）=（俗稱半步）。電機(jī)在額定靜態(tài)電流的作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。 ? ② 失步。 ? ⑤ 最大空載的運(yùn)行頻率。在電機(jī)一定的情況下，電機(jī)的運(yùn)行性能主要取決于驅(qū)動(dòng)電路。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 627所示。占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)得越高。驅(qū)動(dòng)方式一般有單一電壓源、高低壓切換型電源、單電壓斬波恒流電源、細(xì)分電路等形式。本書以四相步進(jìn)電機(jī)為例，介紹簡(jiǎn)單步進(jìn)電機(jī)控制程序（正、反轉(zhuǎn)程序）的設(shè)計(jì)。 ? 2. 設(shè)計(jì)思路 ? 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作特點(diǎn)（低速時(shí)可以正常啟動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲），為了使步進(jìn)電機(jī)正常啟動(dòng)并防止失步現(xiàn)象的發(fā)生，步機(jī)電機(jī)應(yīng)在一個(gè)較低的轉(zhuǎn)速下啟動(dòng)，然后再現(xiàn)逐漸加速到需要的轉(zhuǎn)速。 ? 3. 正、反轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計(jì) 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 所謂 A/D 轉(zhuǎn)換就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，而 A/D轉(zhuǎn)換器（ ADC）就是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電子器件。 ? 1．逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器原理 ? 逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器是一種比較常見的 A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時(shí)間為微秒級(jí)。然后，置逐次逼近寄存器的次高位為 1，將寄存器的新數(shù)字量送 D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的 VO再與 Vi進(jìn)行比較，同樣若 VOVi，該位“ 1”被保留，否則被清除。雙積分法 A/D轉(zhuǎn)換器原理如圖 631所示。計(jì)數(shù)器在反向積分時(shí)間內(nèi)所計(jì)的數(shù)值，就是輸入模擬電壓 Vi所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，即實(shí)現(xiàn)了 A/D轉(zhuǎn)換。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ⑵ 量化誤差 ? 利用 ADC把模擬量變?yōu)閿?shù)字量，并用數(shù)字量近似的表示模擬量的過程稱為量化。 ? ⑶ 偏移誤差 ? 偏移誤差是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)不為零的值，所以有時(shí)又稱為零值誤差。 ? ⑸ 線性度 ? 線性度有時(shí)又稱為非線性度，它是指轉(zhuǎn)換器實(shí)際的轉(zhuǎn)換特性與理想直線的最大偏差。而完成一次 A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（包括穩(wěn)定時(shí)間），則是轉(zhuǎn)換速率的倒數(shù)。 ADC0804的轉(zhuǎn)換時(shí)序是：當(dāng)片選 /CS=0時(shí)，允許進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ADC0804引腳功能及應(yīng)用特性為： ? ① /CS、 /RD、 /WR（引腳 3）：數(shù)字控制輸入端，滿足標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平。當(dāng)該引腳跳轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，此信號(hào)可作為微處理器的中斷或查詢信號(hào)。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? ADC0804的工作時(shí)序如圖 633所示。當(dāng)CPU接收到 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號(hào)后，發(fā)出低電平有效的讀信號(hào)/RD， ADC0804收到 /RD后，經(jīng) 135ns的延時(shí)，將 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果送到數(shù)據(jù)總線（ DB0～ DB7）上。時(shí)鐘信號(hào)由外接的 RC電路提供，參考電壓 VREF/2接電源 VCC， A/D轉(zhuǎn)換的模塊輸出電壓采用差模輸入方式， Vin接地、 Vin+接模擬電壓的輸入。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 單片機(jī)串行通信 在較大型的控制系統(tǒng)中，單片機(jī)常常要與遠(yuǎn)端的設(shè)備或 PC機(jī)進(jìn)行通信，以控制遠(yuǎn)端的設(shè)備或者和 PC機(jī)交換數(shù)據(jù)?；镜耐ㄐ欧绞接胁⑿型ㄐ藕痛型ㄐ艃煞N方式。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸線路少，長(zhǎng)距離傳輸時(shí)成本低，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，缺點(diǎn)是傳輸速度較慢。示意圖如圖 637所示： ? 異步通信的數(shù)據(jù)傳送一般以字符為單位，字符與字符間的傳送是完全異步的，位與位之間的傳送基本上是同步的，相鄰兩字符間的間隔是任意長(zhǎng)。 ? (2) 同步通信方式 ? 同步通信方式要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時(shí)鐘信號(hào)，使雙方達(dá)到完全同步。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 發(fā)送方對(duì)接收方的同步可以通過外同步和自同步兩種方法來實(shí)現(xiàn)，如下圖 639所示。輸入數(shù)據(jù)首先逐位進(jìn)入移位寄存器，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，再送入接收寄存器。 ? (2) 狀態(tài)控制寄存器 SCON ? SCON 是一個(gè)特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收 /發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志，既可按字節(jié)尋址也可按位尋址，字節(jié)地址位 98H，位地址為 98H～ 9FH。 ? ③ REN=1時(shí)，允許接收； REN=0時(shí)，禁止接收。 ? (3) 串行口初始化設(shè)置 在串行口工作之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器 串行口控制和終端控制。 ? T1溢出率 =fosc/[12 (256－ TH1)] //fosc為單片機(jī)的頻率 () 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 單片機(jī)與 PC機(jī)的通信 單片機(jī)和 PC機(jī)的串行通信一般采用 RS232C、 RS422或 RS485總線標(biāo)準(zhǔn)接口。RS232C標(biāo)準(zhǔn)是 1969年由美國(guó) EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì) )與BELL等公司一起開發(fā)公布的一種串行通信協(xié)議，它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 0～ 20kb/s范圍內(nèi)的通信。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 2．單片機(jī)與 PC機(jī)的通信程序設(shè)計(jì) ? (1) 查詢方式串行通信 ? 單片機(jī)以查詢方式接收 PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的程序流程如圖 642所示（ P1接發(fā)光二極管）。 TR1=1。 a=SBUF。一個(gè)以串口中斷的方式實(shí)現(xiàn) PC機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行字符串傳輸?shù)闹袛喾?wù)子程序流程如圖 643所示。利用單片機(jī)的串行口，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)的串行通信。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? 2．串行多機(jī)通信 在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)遇到多個(gè)單片機(jī)協(xié)調(diào)工作的情況，這就需要構(gòu)建一個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的分布式多機(jī)通信系統(tǒng)， 80C51的方式 2和方式 3可以被用于多機(jī)通信。AT89C52單片機(jī)的串行口方式 2和方式 3就適于這種主從式的通信結(jié)構(gòu)。這主要是靠主、從機(jī)之間正確地設(shè)置與判斷多機(jī)通信控制位 SM2和發(fā)送接收的第 9位數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于地址相符的從機(jī)，使自己的 SM2位置 0（以接收主機(jī)隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀），并把本機(jī)地址發(fā)回主機(jī)作為應(yīng)答；對(duì)于地址不符的從機(jī)，仍保持 SM2=1，對(duì)主機(jī)隨后發(fā)來的數(shù)據(jù)幀不予理睬。若接收幀的 RB8=0，則存數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，并準(zhǔn)備接收下幀信息。 目前，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的串行總線主要采用 I2C總線、 SPI總線、1Wire總線和 SMBUS等幾種方式。所有連接到 I2C總線上的設(shè)備，其串行數(shù)據(jù)都接到總線的 SDA線上，而各設(shè)備的時(shí)鐘均接到總線的 SCL線上， I2C總線的基本結(jié)構(gòu)如圖 646所示。 第 6章 ELITEIII開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 ? (2) 起始和停止條件 ? I2C總線的協(xié)議規(guī)定： SCL線為高電平期間， SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信