【文章內(nèi)容簡介】 相應(yīng)按鍵是否已被按下。 重鍵與連擊的處理：實(shí)際按鍵操作中，若無意中同時或先后按下兩個以上的鍵，系統(tǒng)確定哪個鍵操作是有效的，完全取決設(shè)計(jì)者的意圖。如視按下時間最長者為有效鍵，或認(rèn)為最先按下的鍵為當(dāng)前的按鍵，也可以將最后釋放的鍵看成是輸入鍵。不過單片機(jī)控制系統(tǒng)的資源有限，交互能力不強(qiáng)，通?？偸遣捎脝捂I按下有效，多鍵同時按下無效的原則。 有時，由于操作人員按鍵動作不夠熟練，會使一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，及重鍵的情形。為消除重鍵的影響，編制程序時可以將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。等鍵釋放電 平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯誤發(fā)生。 按鍵防抖動技術(shù)：鍵盤作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)命令的接口，以其特定的按鍵代表著各種確定操作命令。所以準(zhǔn)確無誤地辨認(rèn)每個鍵的動作及其所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。多數(shù)鍵盤的按鍵均采用機(jī)械彈性開關(guān)。一個電信號通過機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合過程，完成高、低電平的切換。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個按鍵開關(guān)閉合及斷開的瞬間必然伴隨有一連串的抖動。 消除按鍵盤抖動通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。通過硬件電路消除按鍵過程中抖動的影響是一種廣為采用的 措施。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機(jī)時。 硬件消抖是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除抖動，一般采用 R—S 觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖則是利用延時來跳過抖動過程。 本次設(shè)計(jì)采用獨(dú)立位編碼鍵盤加一個四輸入與門 的形式 ，如圖 33 所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 12456U37 4 L S 2 1P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7 P 3 . 2 圖 33 鍵盤連接 顯示電路 通過液晶 1602 顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下： VSS1VDD2VEE3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714V C CP2.4P2.5P2.6P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 圖 34 顯示電路連接 如上圖所示， 1602 的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的 P1 口，其三個使能端 RS、RW、 E 分別接單片機(jī)的 —。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 類 以及波形的頻率 。 D/A 電路 功能：將波形樣值的編碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成雙極性的波形輸出。 由一片 0832 和兩塊 LM324 運(yùn)放組成。 DAC0832 是一個具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的 8 位 DAC。目前生產(chǎn)的 DAC 芯片分為兩類，一類芯片內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計(jì)算機(jī)接口。另一類芯片內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化而變化，因此不能直接與微型計(jì)算機(jī)接口，必須通過并行接口與微型計(jì)算機(jī)接口。 DAC0832 是具有 20 條引線的雙列直插式 CMOS 器件，它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄 存器，完成 8 位電流 D/A 轉(zhuǎn)換，故不需要外加電路。 0832 是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號，電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換可以由運(yùn)算放大器LM324 實(shí)現(xiàn)，用兩片 LM324 可以實(shí)現(xiàn)雙極性輸出。 單片機(jī)向 0832 發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對各波形進(jìn)行抽樣，然后把各采樣值進(jìn)行編碼，的到的數(shù)字量存入各個波形表，執(zhí)行程序時通過查表方法依次取出，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。本次設(shè)計(jì)有 256 個點(diǎn)（正弦波）構(gòu)成波形的一個周期，則 0832 輸出 256 個樣值點(diǎn)后，樣值點(diǎn)形成運(yùn)動軌跡，即一個周期 。重復(fù)輸出 256 個點(diǎn)，成為第二個周期。利用單片機(jī)的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制了輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出的波形及其頻率。 流壓轉(zhuǎn)換電路 DAC0832 為電流輸出型轉(zhuǎn)換器 ,一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。如圖 34 所示為一種用兩級運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從第一個運(yùn)放輸出為單極性模擬電壓，從第二個運(yùn)放輸出為雙極性模擬電壓。 放大電路元件采用 LM324 ， LM324 是四運(yùn)放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四 組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外 ,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中 ―+‖、 ―‖為兩個信號輸入端， ―V+‖、 ―V‖為正、負(fù)電源端， ―Vo‖為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi （ ）為反相輸入 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排列見圖 35。由于 LM324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 圖 35 流壓轉(zhuǎn)換及放大電路 單片機(jī)與 DAC0832 的連接 DAC0832 同 CPU 的接口如圖 36 所示 .DAC0832 作為微處理器的一個端口，用地址 92H 的選通作為 CS 和 WR1 的控制信號，微處理器的寫信號直接來控制 XFER 和 WR2。 CS1W R 12G N D3D I34D I25D I16D I07V R E F8R F B9G N D10I O U T 111I O U T 212D I713D I614D I515D I416X F E R17W R 218I L E ( B Y 1 /B Y 2 )19V C C20U2D A C 0 8 3 2P 2 .0P 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7 圖 36單片機(jī)與 DAC0832的連接 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 本章小結(jié) 本章主要對硬件部分作以詳細(xì)的介紹，并充分的介紹了單片機(jī)的外圍電路的各個部分。讓大家充分了解各部分的功能和結(jié)構(gòu)，為以后搭接電路做好充分準(zhǔn)備。硬件部分的搭接，也是對我們大學(xué)期間的學(xué)習(xí)和動手能力的一個考核。此電路的硬件搭接也較為簡單，主要是單片機(jī)和 DAC0832 的連接。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 軟件的總體設(shè)計(jì) 應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求而設(shè)計(jì)的，能可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。一個優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)具有下列特點(diǎn)： (1)根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個獨(dú)立的部分。設(shè)計(jì)出軟件的總體結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)清晰、流程合理。 (2)要樹立結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，各功能程序模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。 (3)建立正確的數(shù)學(xué)模型。即根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，它是關(guān)系到系統(tǒng)好壞的重要因素。 (4)為提高軟件設(shè)計(jì)的總體效率，以簡明 、直觀法對任務(wù)進(jìn)行描述，在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。 (5)要合理分配系統(tǒng)資源，包括 ROM、 RAM、定時數(shù)器、中斷資源等。 (6)注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。 (7)加強(qiáng)軟件抗干擾設(shè)計(jì)，它是提高系統(tǒng)應(yīng)用可靠性的有利措施。 本系統(tǒng)的軟件包括以下幾個程序模塊： (1)初始化程序； (2)顯示程序； (3)鍵盤掃描程序與處理程序； (4)定時器 0 服務(wù)程序； (5)正弦波發(fā)生程序及其服務(wù)程序； (6)三角波發(fā)生程序； (7)方波發(fā)生程序； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 頻率改變與波形輸出 流程圖 圖 41 為頻率改變流程圖，圖 42 為波形輸出流程圖 圖 41 頻率改變流程圖 本圖主要介紹了 AT89c51 單片機(jī)，利用單片機(jī)的 定時器端口進(jìn)行頻率的改變，在圖中我們可以看出，在給單片機(jī)上電的時，單片機(jī)等待 口工作，如果 不運(yùn)行則繼續(xù)等待，要正常運(yùn)行就要進(jìn)行定時功能，在運(yùn)行過程中如果滿足要求則可以進(jìn)行頻率的改變，如果不能滿足要求則要重新運(yùn)行直到滿足要求為止。 開始 等待 ()=0 調(diào)用延時程序增 加（降低）頻率 滿足要求？ 頻率改變結(jié)束 N Y N Y 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 42 波形輸出流程圖 從流程圖中我們可以看出 ,波形的輸出也是利用 AT89C51 單片機(jī)的 口 (外部中斷 )來完成波形輸出的 ,假設(shè)高電平為 1,低電平為 0,當(dāng)出現(xiàn)高電平時 ,定時器的運(yùn)行同時受到定時器和外部中斷端口的控制 ,當(dāng)二者同為 1 時 ,T0(T1)啟動，當(dāng) TR0(TR1)=0 時， T0(T1)停止計(jì)數(shù)，這樣可利用外部中斷端檢測脈沖信號的上升、下降沿、通過啟停定時器，達(dá)到測量脈沖波形的變化，輸出方 波，正弦波，三角波 。 頻率程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用定時器來控制波形頻率，通過輸出的兩點(diǎn)間的延時來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的功能。當(dāng)晶振頻率為 24M 時，單片機(jī)的機(jī)器周期就是 微妙。 假設(shè)需要 10HZ 的正弦波，由于正弦波的取點(diǎn)個數(shù)為 256 個，所以每個等待 按一次，變量Waveform=1 Waveform=0 讀取正弦波表 讀取方波表 讀取三角波表 初始化 ==0 變量等于 2 變量等于 1 波形輸出 Y N N N Y Y 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 點(diǎn)所要的時間為 1/10/256 秒，選用定時 /計(jì)數(shù)器 T0 的方式 1 實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)數(shù)器初值為 X： X=65536（ 1/10/256*106/） 但是，由于實(shí)際程序執(zhí)行過程中，不光要取 256 個點(diǎn)，還要執(zhí)行一些與取點(diǎn)相關(guān)的程序，所以需要的初值往往要小于 X。 鍵盤掃描程 序與處理程序 本次設(shè)計(jì)，鍵盤部分由 3 個鍵和一個 4 輸入與門組成， 3 個鍵可以分別控制波形的選擇和頻率的升降。 為中斷入口地址，當(dāng) ==0 時，說明有鍵按下，然后取 P3 口的值和 0Xf0 相與，取出 P3 口的高 4 位，最后使用swatch（），當(dāng) P3amp。0xf0=0xe0 時，說明波形選擇鍵按下，當(dāng) P3amp。0xf0=0xd0時，說明頻率升鍵按下，當(dāng) P3amp。0xf0=0xb0 時，說明頻率衰減鍵按下。 1602 顯示程序 如圖 34 所示 16x02 即 32 個字符（ 16 列 2 行）。 1602 字符型 LCD通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線。 液晶顯示原理：液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 本章小結(jié) 軟件部分是一個難點(diǎn)，軟件也是一個電路的靈魂。主要是 頻率改變流程和波形輸出流程的程序設(shè)計(jì)，這一部分主要是考核大家在大學(xué)期間 C 語言和匯編語言的掌握程度。在此期間我查閱了各種資料 和求助了老師和同學(xué)的幫助，才能完成軟件程序的設(shè)計(jì)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試工作可分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個部分，調(diào)試方法如下： 首先，硬件調(diào)試主要是先制作硬件電路板，然后用萬用表等工具對電路檢查，最后應(yīng)用程序進(jìn)行功能調(diào)試。硬件調(diào)試比較費(fèi)時，需要細(xì)心和耐心，也需要熟練掌握電路原理。 然后，用仿真軟件進(jìn)行軟件調(diào)試，比如單片機(jī)