【文章內(nèi)容簡介】 陣式鍵盤工作原理： 4行 4列鍵盤工作原理如圖 所示 : 鍵盤上的字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 鍵值 81H 82H 42H 22H 84H 44H 24H 88H 48H 28H 18H 14H 12H 11H 21H 41H 第二章 硬件設(shè)計 11 圖 4 4 簡單鍵盤結(jié)構(gòu) 由圖可見， 16 個鍵分兩部分，十個數(shù)字鍵 0~9；六個命令鍵 A～ F。 對按鍵的識別由軟件來完成。 用兩個并行 I／ O 接口電路，采用步進式行掃描法。CPU 每次通過接口對某一行 Xi輸出掃描信號 0，然后輸入列線 Yj 的狀態(tài)來確定鍵閉合的位置。 列線 Y 接 +5 V。無按鍵時，行 X 和列 Y 線斷開，列線 Y1～ Y4呈現(xiàn)高電平。當某一按鍵閉合時，該鍵所在行、列線短接。若該行線輸出為 0，則該列線電平被拉成 0(其余 3根列線仍為 1)，此時 CPU 可判斷出按鍵閉合所在行、列及鍵號。 (2) 本控制系統(tǒng)的鍵盤設(shè)計如下圖 所示 鍵 盤 鍵 盤 內(nèi) 碼 圖 控制步進電機鍵盤的設(shè)計 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 D 01 02 03 0C 04 05 06 0D 07 08 09 0E 0A 00 0B 0F 并行口輸出行信號輸入列信號C P UC P U列Y4Y3Y2Y17 8 9 A4 5 6 B1 2 3 C10 F E D＋ 5 VX4X3X2X1行5. 1 k ? 4貴州航天職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 12 光電耦合器與驅(qū)動系統(tǒng) (1) 4N25 光電耦合器 光電耦合器是把發(fā)光器件和光敏器件組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合，構(gòu)成電一光一電的轉(zhuǎn)換器件。將電信號送入光電耦合器輸入端的發(fā)光器件時，發(fā)光器件將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，光信號經(jīng)光接收器接收，并將共還 原成電信號。由于輸出與輸入之間沒有直接的電氣聯(lián)系，信號傳輸是通過光耦合的，所以也稱為光電隔離器。其結(jié)構(gòu)如圖 圖 光電耦合器機構(gòu)圖 光電耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成，并封閉在同一不透明的管殼內(nèi)由絕緣的透明樹脂隔開，發(fā)光源引出的管腳為輸入端，受光器引出的管腳為輸出端 . 光電隅合器的發(fā)光源常用砷化鎵紅外發(fā)光二極管，受光器常用光電三極管、光敏晶閘管和光敏集成電路等。 光電耦合器具有以下特點，首先其信號傳遞采取電一光一電的形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸 ，因此具有很高的絕緣電阻，可以達到 1010 歐姆以上。并能承受 2020 伏以上的高壓，因而被耦合的兩個部分可以自成系統(tǒng)．也不需要“ 共地 ” ，絕緣和隔離性都很好，能夠避免輸出端對輸入端可能產(chǎn)個的反饋和干擾。其次光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件，動態(tài)電阻很小，對系統(tǒng)內(nèi)外的噪音干擾信號形成低阻抗旁路，所以有很強的抑制噪音下擾能力。 最后光電耦合器作為開關(guān)應用時，具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點，響應時間一般為數(shù) us以內(nèi)，高速型光電耦合器的響應時間有的甚至小于 10ns。 光電耦合器的用途很多，如作為高壓開關(guān)，信號隔離轉(zhuǎn)換．脈沖系統(tǒng)間的電平匹配以及各種邏輯電路等。 (2) 在設(shè)計中為了抗干擾， 或避免一旦驅(qū)動電路發(fā)生故障，造成功率放大器中的高電平信號進入微型機而燒毀器件， 通常在驅(qū)動器與微型機之間加一級第二章 硬件設(shè)計 13 光電隔離器， 其原理接口電路如圖 317 和 318所示。 在 XXXXXXX 微型機與驅(qū)動器之間增加一級光電隔離。當 輸出為 1，發(fā)光二極管不發(fā)光，因此光敏三極管截止， 從而使達林頓管導通， A相繞組通電。反之，當 =0 時，經(jīng)反相后，使發(fā)光二極管發(fā)光， 光敏三極管導通 ， 從而使達林頓管截止， A 相繞組不通電。 圖 達林頓管 達林頓管又稱復合管。它將二只三極管適當?shù)倪B接在一起，以組成一只等效的新的三極管。這等效于三極管的放大倍數(shù)是二者之積。在電子學電路設(shè)計中，達林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。 達林頓管廣泛應用于音頻功率輸出。開關(guān)控制。電源調(diào)整。繼電器驅(qū)動。高增益放大等電路中。繼電器驅(qū)動電路與高增益放大電路中使用的達林頓管，可以選用不帶保護電路的中。小功率普通達林頓晶體管。而音頻功率輸出。電源調(diào)整等電路中使用的達林頓管，可選用大功 率。大電流型普通達林頓晶體管或帶保護電路的大功率達林頓晶體管。 顯示快 74LS47 的功能 本設(shè)計采用 74LS47 作為七段數(shù)碼管的驅(qū)動器。 74LS47 的功能用于將 BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字 ,通過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字， 從而簡化了程序，節(jié)約了 單片機的 IO 開銷。 因此是一個非常好的芯片！但是由于目前從節(jié)約成本的角度考慮， 此類芯片已較少用， 大部份情況下都是用動態(tài)掃描數(shù)碼管的形式來實現(xiàn)數(shù)碼管顯示。 74LS47 譯碼器原理： 譯碼為編碼的逆過程。它將編碼 時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應關(guān)系。 74LS47 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用 貴州航天職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 14 圖 74LS47 譯碼器 7 段 LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原理 7段 LED 顯示器由 7個發(fā)光二極管組成顯示字段，并按 “ 8” 字形排列。 這7 段發(fā)光管分別稱為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g，有的還帶有一個小數(shù)點 dp， 7 段LED 由此得名。將 7段發(fā)光二極管陰極都連在一起， 稱為共陰極接法，當某個字段的陽極為高電平時， 對應的字段就點亮。共陽極接法是將 LED 顯示器的所有陽極并接后連到 +5 V 電源上，當某一字段的陰極為 0 時，對應的字段就點亮， 如圖所示。 圖 7 段 LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原理 第二章 硬件設(shè)計 15 顯示字符 共陰極段選 碼 共陽極段選 碼 顯示字符 共陰極段選 碼 共陽極段選 碼 0 3FH C0H 4 66H 99H 1 06H F9H 5 6DH 92H 2 5BH A4H 6 7DH 82H 3 4FH B0H 7 07H F8H 表 LED 段選碼 和顯示字符之間的關(guān)系 點亮 LED 顯示器有兩種方式：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示 , 下面以共陰極接法為例說明。 LED 靜態(tài)顯示方式： 所謂靜態(tài)顯示就是將 N 位共陰極 LED 顯示器的陰極連在一起接地，每一位 LED 的 8 位段選線與一個 8 位并行口相連，當顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二極管就恒定地導通或截止。 所謂動態(tài)顯示就是用掃描方式輪流點亮 LED 顯示器的各個位。 特點是將多個 7 段 LED顯示器同名端的段選線復接在一起，只用一個 8 位 I／ O控制各個 LED顯示器的公共陰極輪流接地，逐一掃描點亮， 使每位 LED 顯示該位應當顯示的字 符。恰當?shù)剡x擇點亮 LED 的時間間隔 (1～ 5 ms)，會給人一種視覺暫停效應， 似乎多位 LED 都在 “同時 ”顯示。 單片機與步進電機的接口電路圖 由于步進電機的驅(qū)動電流較大，所以微型機與步進電機的連接都需要專門的接口及驅(qū)動電路。驅(qū)動器可用大功率復合管，也可以是專門的驅(qū)動器。 總之，只要按一定的順序改變 P0 口輸出的 脈沖 信號，從而改變步進電動機四端 通電的狀況，即可控制步進電機依選定的方向步進。由于步進電機運行時功率較大，可在微型機與驅(qū)動器之間增加一級光電隔離器（一是抗干擾，二是電隔離。）以防強功率的干擾信號 反串進主控系統(tǒng)。 貴州航天職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 16 電路圖如下所示： 圖 單片機與步進電機的接口電路圖 X1X2P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7X1X21234567843217658d1e1f1g1e1c1b1a1a2b2c2d2e2f2g2g2f2e2d2c2b2a2a1b1c1d1f1g1CDABz h s hz h s hP 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0P 1 . 7 P 1 . 6 P 1 . 5 P 1 . 4ABCDA7QA13B1