【文章內(nèi)容簡介】 考慮的問題較多，例如：如何解決按合“抖動”、如何做到“每按鍵一次只響應(yīng)一次”、如何實(shí)現(xiàn)“一鍵多功能”以及如何編鍵號、如何防止“ 兩鍵同按”或“數(shù)鍵同按”等問題。在實(shí)際應(yīng)用按鍵接口時，根據(jù)需要參閱相關(guān)的專著，根據(jù)具體要求恰當(dāng)?shù)倪x擇硬件電路和編制相應(yīng)的程序。按鍵按合時的抖動現(xiàn)象如圖 44 所示。 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 16 圖 44 按鍵的抖動現(xiàn)象 硬件消抖是通過硬件電路消除信號抖動的。常用的有濾波消抖電路和雙穩(wěn)態(tài)消抖電路。軟件消抖的一般方法是：第一次檢測到有按鍵按下時，先不響應(yīng)，進(jìn)過延時，等待抖動過程結(jié)束，再次檢測，如果確認(rèn)該按鍵按下，則執(zhí)行操作。軟件消抖方式的程序流程圖如圖 415 所示。軟件消抖延時時間一般取 10~20ms。 鍵盤 將多個按鍵 組合在一起，就構(gòu)成鍵盤。鍵盤作為人機(jī)接口之一，在系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)過程中起著不可或缺的作用。鍵盤按照連接方式可以分為獨(dú)立式和矩陣式鍵盤兩類。采用矩陣式鍵盤，則可以節(jié)省 I/O 口線。在此系統(tǒng)中， 16 個柜員窗口的呼叫按鍵采用矩陣式鍵盤。 （ 1） 鍵掃描 單片機(jī)監(jiān)控鍵盤輸入狀態(tài)的工作過程稱為鍵掃描。鍵掃描首先要查看有無按鍵；其次，若有鍵被按，則要辨別是按的哪一鍵，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行該鍵的處理程序。通常使用“全掃描”查看有無按鍵，使用“逐行掃描”辨別是按的哪一鍵。 （ 2） 鍵掃描方式中，為了及時響應(yīng)鍵盤的操作，單片機(jī)必須監(jiān)控鍵盤輸入狀態(tài) ，對鍵盤進(jìn)行掃描。究竟在何時掃描，可以根據(jù)具體情況而定。鍵掃描的方式有： 程控掃面方式，在主程序循環(huán)執(zhí)行的過程中作為內(nèi)容之一附帶進(jìn)行； 定時掃描方式，用定時 /計數(shù)器定時中斷的方式定時的對鍵盤進(jìn)行掃描； 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 17 外部中斷掃描方式，即用鍵的按下引起外部中斷，在中斷服務(wù)進(jìn)行時進(jìn)行鍵盤掃描。 為了提高 CPU 執(zhí)行效率，本系統(tǒng)中矩陣式鍵盤采用中斷掃描工作方式。鍵盤接口如圖 45 所示。 圖 45 外部中斷掃描方式矩陣鍵盤接口電路 該鍵盤直接由 AT89S51 的 P1 口的高、低半字節(jié)構(gòu)成 4 x4 行列式鍵盤。鍵盤的列線與 P1 口的低 4 位相接，鍵盤的行線通過二極管接到 P1 口的高 4 位。因此， 一 作鍵掃描輸出線， 一 作鍵狀態(tài)輸人線。掃描時，使 一 置零。當(dāng)有鍵按下時， INTl 為低電平，向 CPU 發(fā)出中斷申請。在中斷服務(wù)程序中除完成鍵識別、鍵功能處理外，還須有消除鍵抖動等功能。 鍵 名 個數(shù) (標(biāo)號 ) 功 能 柜員呼叫按鍵 16（ 1~16） 對 16 個柜員按鍵的按下次數(shù)從 0 作加 1 總計數(shù)，即按下 16 個中的任一個，總計數(shù)值 +1。總計數(shù)值在 主顯示屏和相應(yīng)的柜員窗口顯示，并在語音電路中呼叫出來，當(dāng)按 1000 次后歸 0，然后繼續(xù)。 表 41 鍵盤設(shè)置與功能設(shè)定 K16 K13 K12 K9 K8 K5 K4 K1 INT1 89S51 4 +5V 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 18 LED 顯示模塊 計算機(jī)對信息處理的結(jié)果存入寄存器或存儲器中，只有通過顯示器顯示才能知道結(jié)果，單片機(jī)系統(tǒng)中，常用的是 LED 數(shù)碼管顯示器、 LCD 顯示器。 LED 顯示器原理 LED(發(fā)光二極管 )一般僅用于信號指示，其驅(qū)動電路與普通二極管基本相同。 LED顯示器由 7 一 8 只發(fā)光二極管組合而成，又稱 LED 數(shù)碼管，能顯示數(shù)字和幾個英文字母，主要應(yīng)用于只有數(shù)值顯示的場合。 1. LED 數(shù)碼管的工作原理 LED 數(shù)碼管通常由 8 個發(fā)光二極管組合而成，稱為八段 LED 數(shù)碼管。常用的 8 字形 LED 數(shù)碼管如圖 46(a)所示。制造時 LED 數(shù)碼管的 a,b,c,d,e,f,g 做成條形，稱為段，按照 8 字形狀放置 。dp(或 h)為圓點(diǎn)形狀。 8 字形 LED 數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)形式，如圖 46(b),(c)所示。如果沒有 dp 段，就是七段 LED 數(shù)碼管。我們把沒有連在一起的端統(tǒng)稱為字形端。從電氣連接上來看，八段 LED 數(shù)碼管有 8 個字形端 ,l 個公共端，為 9 端器件。 e d c dp g f a b g d a dp f e c b (a) 外形及引腳 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 19 圖 46 8字 形 LED數(shù)碼管 對于共陰極 LED 數(shù)碼管，其公共端必須施加低電平，而在需要點(diǎn)亮段端應(yīng)施加高電平 。 對于共陽極 LED 數(shù)碼管則與 對于共陰極 LED 數(shù)碼管相反。由此可見，施加于公共端的電平?jīng)Q定了數(shù)碼管能否點(diǎn)亮，稱為字位控制；施加于各字形端的電平?jīng)Q定了顯示的字形，稱為字形控制。為了顯示不同的字形，八段 LED 數(shù)碼管各段所加的電平也不同，與顯示字形對應(yīng)的電平組合稱為字形碼。對照圖 46 所示字段，字形碼的各位定義如下。 表 42 七段 LED數(shù)碼管字形碼表 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 8 7FH 80H 1 06H F9H 9 6FH 90H 2 5BH A4H A 77H 88H 3 4FH B0H b 7CH 83H 4 66H 99H C 39H C6H 5 6DH 92H d 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8H F 71H 8EH LED 顯示器的顯示方法有靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩種，下面分別予以介紹。 LED 靜態(tài)顯示接口 靜態(tài)顯示電路一般是將所有的 LED 數(shù)碼管的 COM 端接地（共陰極）或接 +5V（共陽極），每個數(shù)碼管的字形端各接獨(dú)立的輸出口， CPU 將顯示字形碼通過輸出口送至各數(shù)碼管即可顯示。被顯示的數(shù)據(jù)只要輸出一次，在顯示內(nèi)容刷新之前不必重復(fù)輸出。靜dp g a f c e b d (b) 共陰極 dp g f e d c b a (c) 共陽極 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 20 態(tài)顯示接口的顯示程序比較簡單，但電路比較復(fù)雜，硬件成本較高。 LED 數(shù)碼管顯示的字形由字形碼控制。有兩種方法獲得字形碼：一種是軟件譯碼，另一種是硬件譯碼。應(yīng)用中究竟采用哪種，應(yīng)視具體情況而定。 LED 動態(tài)顯示接口 動態(tài)顯示是利用人眼視覺暫留特性來實(shí)現(xiàn)顯示的。實(shí)際上，顯示器上任何時刻只有一個數(shù)碼管有顯示。由于各數(shù)碼管輪流顯示的節(jié)奏較快，人的眼睛反應(yīng)不 過來，因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。為防止閃爍，延時的時間在 2~5ms。不能太長，也不能太短。延時太長，會造成顯示不連續(xù)；太短，則分辨不清。 在顯示器的某個數(shù)碼管上顯示字符的控制過程是：首先將字形碼送入字形鎖存器鎖存，這時所有的數(shù)碼管都獲得同樣的字符信號；再將需要顯示的位碼送入字位鎖存器鎖存，于是輸出的字符就在位選碼指定的數(shù)碼管上顯示。 動態(tài)顯示接口的硬件電路比較簡單。但是，在動態(tài)顯示方式，即使顯示的內(nèi)容沒有變化， CPU 也必須反復(fù)執(zhí)行顯示程序。因此采用動態(tài)顯示時，程序的編寫較為復(fù)雜，CPU 的利用效率較低 [5]。 圖 47 六位動態(tài)數(shù)碼管接口電路 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 8255 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 74LS072 74LS06 共陰極 LED 數(shù)碼管 200?7 +5V 接 AT89S51 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 21 如圖 47 所示為六位共陰極 LED 數(shù)碼管顯示接口電路，圖中 8255 的 A 口為段數(shù)據(jù)口，經(jīng) 2 片同相驅(qū)動器 74LS07 接數(shù)碼管， C 口為位選掃描口，經(jīng)反相驅(qū)動器 74LS06接公共極，在單片機(jī)的 RAM 中設(shè)置 79H~7EH 共 6 個顯示緩沖單元用來存放顯示數(shù)據(jù)。 根據(jù)以上原理及知識內(nèi)容，本系統(tǒng)中的顯示模塊設(shè)計如下。 每個柜員窗口要顯示所服務(wù)的客戶號碼，則需要 3 位 LED 數(shù)碼管， 16 個柜員共需要 48 個 LED 數(shù)碼管，再有大廳設(shè)置一個 6 位 LED 數(shù) 碼管的總顯示屏，顯示的內(nèi)容為“ XXX— XX” ,意思為“ XXX 號顧客到 XX 號柜員窗口”。根據(jù) 6 位動態(tài)數(shù)碼管接口電路的擴(kuò)展原理，本系統(tǒng)中的 54 位 LED 數(shù)碼管需要 54 個位選掃描口，故采用 8255 用作擴(kuò)展，用 3 片 4— 16 譯碼器（ 74HC154）連接作為 48 個位選掃描口 ,8255 的 C 口用作另外 6 個的位選掃描口。系統(tǒng)中 LED 數(shù)碼管顯示屏與單片機(jī)的接口電路圖如圖 48 所示。 圖 48 LED數(shù)碼管顯示屏與單片機(jī)接口電路 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 22 語音模塊 語音呼叫模塊采用了語音芯片 PM50100， PM50 系列語音芯片是中 青世紀(jì)科技公司 2020 年開發(fā)的智能語音產(chǎn)品 ，它由專用的語音單片機(jī)和 FLASHRAM 存儲器集合構(gòu)成 ，它既是語音播放電路，也是智能單片機(jī)。 它既有幾秒到 100 秒的多段語音播放功能 ，也有單片機(jī)可編程的智能特性 ，其音質(zhì)水平、價格都要優(yōu)于著名的 ISD 系列語音芯片。所以其開發(fā)設(shè)計簡單度、智能控制的簡單度、整體性價比等指標(biāo)要遠(yuǎn)勝過 ISD。本系統(tǒng)中只需要語音播放的功能 ，因此芯片中已經(jīng)預(yù)先錄制好了需要播放的聲音 ，使用時只需編程將其讀出即可 [6]。根據(jù) PM50 的標(biāo)準(zhǔn)串行控制方式，我們采用串行方式與單片 機(jī)相連，電路圖如圖 49 所示。 圖 49 PM50與單片機(jī)接口電路圖 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 23 功能 amp。特點(diǎn) ： （ 1） 可存儲聲音長度： 13秒 ~100秒。 （ 2） 寬范圍工作電壓： DC 3~6V。 （ 3） 工作電流 50mA，靜態(tài)電流 1uA。 （ 4） 直接驅(qū)動 8歐姆 ， PWM 和 DAC 雙音頻輸出模式。 （ 5） 寬范圍采樣頻率： ~~21KHZ。 （ 6）錄制的語音可分 1~8段或 128段 。 （ 7） 自帶 8個輸入端口， 9個輸出端口，功能均可由用戶自定義 。 （ 8） FLASHRAM 結(jié)構(gòu)，可以反復(fù)擦寫錄入，壽命在 1萬次以上。 （ 9） 兩種封裝形式： COB28和 COB16 。 （ 10） 開發(fā)用的電腦軟件系超智能傻瓜圖形設(shè)計，外行也能使用。 （ 11） 配合編程軟件可以開發(fā)出并行、串性、智能型等多種控制模式。 （ 12） 最小系統(tǒng)的外圍電路只需一只振蕩電阻、一只電源濾波電容。 （ 13） 有 13/20/50/100秒 多個時間檔次可選。 （ 14）完成開發(fā)和試驗(yàn) 調(diào)試 后，直接用源文件投產(chǎn)掩模芯片，電路設(shè)計、音質(zhì)效果、功能性能不變 。 圖 410 PM50外圍管腳圖 銀行柜員服務(wù)呼叫系統(tǒng)的設(shè)計 24 表 43 PM50S 系列（ COB28）的引腳定義表 串行模式 須由外部單片機(jī)接口，發(fā)串行指令控制放音的段號，段數(shù)最大 128 段，多用于語音組合用。如報溫度、報數(shù)、語音辭典用等。 圖 411 PM50 的標(biāo)準(zhǔn)串行控制方式 腳號 名稱 用途 腳號 名稱 用途 1 GND 電源地端 28 FM 編程端 2 FC 編程端 27 FD 編程端 3 FA 編程端 26 FK 編程端 4 K1 輸入 1 25 R 復(fù)位端 5 K2 輸入 2 24 O1 輸出 1 6 K3 輸入 3 23 O2 輸出 2 7 K4 輸入 4 22 O3(LED2) 輸出 3 8 K5 輸入 5 21 O4 輸出 4 9 K6 輸入 6 20 O5 輸出 5 10 K7 輸入 7 19 O6 輸出 6 11 K8 輸入 8 18 O7 輸出 7 12 ROSC 振蕩電阻 17 O8 輸出 8 13 SP1/