【文章內(nèi)容簡介】 鍵盤控制模塊 按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點式開關(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，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關(guān)按鍵。 按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。 全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應(yīng)的編碼，此外，一 般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價格較貴，一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟實用，較多地應(yīng)用于單片機系統(tǒng)中。在本套設(shè)計中由于只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu) [5]。 按鍵的軟件結(jié)構(gòu)： 按鍵中有一個復(fù)位鍵及定時鍵、調(diào)時鍵加一鍵和減一鍵，一個按鍵接在復(fù)位電路上，另外四個按鍵接在 P0—— P4 口，低電平表示有按鈕按下；按鈕沒有接防抖電路，需要設(shè)計軟件防抖 。 定時。按下定時鍵后可以開始定時，過程如下 ：定時 〉小時加 /減 〉按定時 分鐘加 /減 按定時。 調(diào)時。按下調(diào)時鍵后可以調(diào)時，過程如下：調(diào)時 年加 /減 調(diào)時月加 /減 調(diào)時 日加 /減 調(diào)時 時加 /減 調(diào)時 分加 /減 調(diào)時 秒加 /減 調(diào)時。 聲音提示模塊 蜂鳴器： 89C52 的 口接了一個蜂鳴器，定時時間到， 輸出一定頻率脈沖時，蜂鳴器將發(fā)出響聲；一分鐘后停止。 9 直流穩(wěn)壓電源部分 直流穩(wěn)壓電源是給電子設(shè)備提供穩(wěn)定直流電壓的電子電路。這次電路需要的是 +5V 直流電源。 濾波電路 它的任務(wù)是將全濾波形的輸出通過 RC 濾波網(wǎng)絡(luò)以后變成更平坦的直流電壓 ,減小脈動 ,提高整流的效果 [6]。這是整流管中通過的電流的瞬間值要比平均值大得多 ,特別在接通電源瞬間有相當(dāng)大的沖擊電流 (即充電電流 )通過整流管 ,這一點要引起注意。 (1) 電源變壓器 它的任務(wù)是把電源電壓 220V 變壓到合適的大小。如果 U2 的值太大 ,會造成集成端穩(wěn)壓器 7805 的功 耗 大 ,溫升高 ,且浪費電能。反之 ,如果 U2 的值小到一定程度 ,三端穩(wěn)壓器不能正常工作 ,失去穩(wěn)壓作用 .因此 U2 的值應(yīng)大小合適 ,這個值應(yīng)該 使三端穩(wěn)壓器在交流電網(wǎng)電壓最低和輸出電流最大時能正常工作。而且在正常穩(wěn)壓的前提下 ,它的壓降盡可能小 ,以減小功耗。 (2) 整流電路 它的任務(wù)是將正弦波變換成直流電壓。這里一般采用橋式整流電路來實現(xiàn) ,既可用四個二極管來組成 ,也可用整流橋堆來完成 ,只是參數(shù)一定要選擇合理。 (3) 穩(wěn)壓電路 要求輸出恒定的直流電壓 ,且要達到設(shè)計中所提出的要求。 硬件 電路 測試 硬件電路 ERC 測試 如圖 12 所示，選擇 ERC 做電路測試。如果通過測試，則出現(xiàn) 13 所示界面。 10 圖 12 ERC 測試 圖 13 通過測試 硬件電路網(wǎng)格化 硬件電路網(wǎng)絡(luò)化 如圖 14 所示，選擇 CREATE NETLIST,即可產(chǎn)生圖15 所示界 面 。 11 圖 14 硬件電路網(wǎng)格化圖 圖 15 硬件電路網(wǎng)格化圖 生成 PCB 板 PCB 板的生成過程比較復(fù)雜。 首先要新建一個 WIZARD 文件，按提示選擇，之中要選擇雙層板并通過空連接。之后即可產(chǎn)生一個 PCB 文件，在對話框中選擇 LOADNET,再對網(wǎng)格化后的文件進行編譯。如果無錯即可出現(xiàn)如圖 16 所示的對話框。 圖 16 選擇精確顯示 12 在圖 16 的對話框中 選擇精確顯示。即可彈出 PCB 板概圖的界面。 把各個元件按照合理的布局拉開，在點擊 AUTOROUTEALLROUTEALL,既可生成 PCB 板。 13 第 2 章 軟件設(shè)計 設(shè)計思路 本系統(tǒng)是以單片機的基本語言匯編語言來進行軟件設(shè)計，指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。為了便于擴展和更改，軟件的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計的邏輯關(guān)系更加簡潔明了。對于一個微控制系統(tǒng)來說，硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。軟件在很大程度上決定了系統(tǒng)的先進性、可靠性、實用性以及實時性。本次設(shè)計所涉及到的軟件設(shè)計主要是系統(tǒng)編程和其他應(yīng)用 軟件和調(diào)試軟件的使用 ,其中重中之重是用匯編語言來進行程序編制 ,編制的程序要求可靠性高、實時性強、簡練易于維護等等。 程序設(shè)計的具體步驟如下： （ 1）提出各種可供選擇的方案； （ 2）對各個方案進行論證，選取合理的方案，畫出系統(tǒng)流程圖； （ 3）在綜合分析對比各種合理方案的基礎(chǔ)之上選擇一個最佳方案； （ 4）功能分解。通常分為結(jié)構(gòu)設(shè)計和過程設(shè)計兩個階段。結(jié)構(gòu)設(shè)計 確定程序由哪些模塊組成，以及這些模塊之間的關(guān)系；過程設(shè)計確定每個模塊的設(shè)計程序結(jié)構(gòu)，將各個模塊組織成良好的層次系統(tǒng)； （ 5）審查與仿真調(diào)試：對總體設(shè)計的程 序進行嚴格的審查，在審查之后使用仿真設(shè)備 (本設(shè)計采用的是南京偉福 H51/S 仿真器 )進行程序仿真和調(diào)試。 模塊設(shè)計 本次設(shè)計實現(xiàn)的功能主要有計時、計日期、計星期、實現(xiàn)鬧鐘、時間日期星期和鬧鐘的調(diào)整以及鍵盤掃描、顯示掃描。為了方便實現(xiàn)、調(diào)試以及貫徹模塊化設(shè)計的思想，將整個程序分成了若干個模塊，每個模塊又由若干個子程序組成，下面分別就各模塊詳細描述。 14 軟件 模塊 計時模塊 該模塊完成秒、分、時、日、星期、月、年的計算更新、有效性檢查。通過定時器 0 工作于 16 位重裝載方式準確地定時 50 毫秒，再由軟件計數(shù)20 次以完成定時 1 秒。秒、分、時、日、星期、月的加 調(diào)整程序分別編成子程序，若有進位，則本位從新計數(shù)，并調(diào)用下一級子程序。 調(diào)時功能 當(dāng)由于時鐘誤差或意外斷電后可以用調(diào)時功能較時。 主程序模塊 主程序模塊主要由計時、調(diào)時、按鍵選擇等模塊組成，下面將做詳細描述，再次從略。 鍵盤控制模塊 由于在硬件設(shè)計中只用到四個鍵，所以，這是一個相對簡單的流程，但在實際編程中會因為硬件過于簡單，而使程序很復(fù)雜。 在編程過程中要用到的其它程序模塊 1)LCD 初 始化 2）判斷閏年 3）時間的加減 這些程序在本設(shè)計都比較重要，也很復(fù)雜，但都有經(jīng)典程序可以參考，不做贅述 。 15 第 3 章 程序編譯和系統(tǒng)調(diào)試及 仿真 程序編譯 主要程序設(shè)計分析 （ 1）主程序 設(shè)計中采用定時器 T0 中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子程序，當(dāng) 端口或者 端口開關(guān)按下時，轉(zhuǎn)入調(diào)整時間或者調(diào)整日期功能程序。 （ 2）顯示子程序 數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元 70H75H 中 ,其中 70H~71H 存放秒數(shù)據(jù) ,72H~73H 存放分數(shù)據(jù) ,74H~75H 存放時數(shù)據(jù) ,每一地址單元 內(nèi)均為十進制 BCD 碼。由于采用軟件動態(tài)掃描實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進制 BCD碼數(shù)據(jù)的對應(yīng)段碼存放在 ROM 表中。顯示時，先取出 70H~75H 某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查的對應(yīng)的顯示段碼從 P1 口輸出。 P3 口將對應(yīng)的數(shù)碼管選中，就是顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。 （ 3）定時器 T0 中斷服務(wù)程序 定時器 T0 用于時間計時。定時溢出中斷周期設(shè)為 50ms，中斷累計 20次（即 1s）時對秒計數(shù)單元進行加 1 操作。時間計數(shù)單元地址分別在70H~71H（ s）、 76H~77H（ min）、 78H~79H（ h）， 7AH 單元存放“熄滅符”數(shù)據(jù)（ 0AH）。在計數(shù)單元中采用十進制 BCD 碼計數(shù)，滿 60 進位。 T0 中斷服務(wù)程序流程圖 3 所示。 （ 4） T1 中斷服務(wù)程序 T1 中斷服務(wù)程序應(yīng)用于指示調(diào)整單元數(shù)字的亮閃。在時間調(diào)整狀態(tài)下，每過 秒，將對應(yīng)單元的顯示數(shù)據(jù)換成熄滅符數(shù)據(jù)（ 0AH）。這樣，在調(diào)整時間時，對應(yīng)調(diào)整單元的顯示數(shù)據(jù)就會間隔閃亮。 （ 5）調(diào)時功能程序 調(diào)時功能程序的設(shè)計方法是：按下按鍵，若按下時間小于 1 秒，進入省電狀態(tài)（數(shù)碼管不亮，時鐘不停），否則進入調(diào)分狀態(tài)，等待操作，此時計時器停止走動。當(dāng)再次按下按鈕時，若按下的時間小于 秒，則時間 16 加 1 分鐘；若按下時間大于 秒，則進入小時調(diào)整狀態(tài)。在小時調(diào)整狀態(tài)下，當(dāng)按鍵按下的時間大于 秒時退出調(diào)整狀態(tài)，時鐘繼續(xù)走動。 程序設(shè)計 定時器 T0、 T1 溢出周期為 50MS， T0 為秒計數(shù)用， T1 為調(diào)整時閃爍用， 為調(diào)整按鈕， P1 口為字符輸出口，采用共陽顯示管。 中斷入口程序 ORG 0000H 程序執(zhí)行開始地址 LJMP START 跳到標號 START 執(zhí)行 ORG 0003H 外中 斷 0 中斷程序入口 RETI 外中斷 0 中斷返回 ORG 000BH 定時器 T0 中斷程序入口 LJMP INTT0 跳至 INTTO 執(zhí)行 ORG 0013H 外中斷 1 中斷程序入口 RETI 外中斷 1 中斷返回 ORG 001BH 定時器 T1 中斷程序入口 ORG 0023H 串行中斷程序入口地址 RETI 串行中斷程序返回 主 程 序 START: MOV R0,70H 清 70H7AH 共 11 個內(nèi)存單元 MOV R7,0BH CLEARDISP: MOV @R0,00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDISP MOV 20H,00H 清 20H（標志用） MOV 7AH,0AH 放入 熄滅符 數(shù)據(jù) MOV TMOD,11H 設(shè) T0、 T1 為 16 位定時器 MOV TL0,00H 50MS 定時初值（ T0 計時用） MOV TH0,4CH 50MS 定時初值 MOV TL1,00H 50MS 定時初值 17 MOV TH1,4CH 50MS 定時初值 SETB EA 總中斷開放 SETB ET0 允許 T0 中斷 SETB TR0 開啟 T0 定時器 MOV R4,14H 1 秒定時用初值 START1: LCALL DISPLAY 調(diào)用顯示子程序 JNB ,SETMM1 口為 0 時轉(zhuǎn)時間調(diào)整程序 SJMP START1 口為 1 時跳回 START1 SETMM1:LJMP SETMM 轉(zhuǎn)到時間調(diào)整程序 SETMM1 秒計時程序 T0 中斷服務(wù)程序 INTT0: PUSH ACC 累加器入棧保護