【文章內(nèi)容簡介】 晶體振蕩做為內(nèi)部計數(shù)器的時鐘源如 RTC、時基、 WDT 等，這樣當單片機進入 HALT 省電模式時，使一個內(nèi)部計數(shù)器產(chǎn)生周期性中斷而刷新 LCD 顯示，從而實現(xiàn) HALT 狀態(tài)的時鐘顯示。所以，振蕩電路采用 4MHz 的石英振蕩器作為系統(tǒng)振蕩，采用 32768 晶體振蕩器作為 RTC 振蕩，如圖 2． 4 所示。 A T 89 C 52OCS1OCS 2OCS 3OCS 4C1C2C310pF10pF10pF4MH z3 2 . 7 68 K H zX1X2 圖 24 單片機晶振電路 按鍵掃描電路設(shè)計 電飯煲里面的單片機需要時時刻刻掃描是否有相應(yīng)的功能按鍵按下，當檢測到某個功能按鍵按下時就必須執(zhí)行這個功能，所以電飯煲功能按鍵的掃描非常重要，如圖 25 所示的按鍵圖。 A T 89 C 52功能按鍵 圖 25 功能按鍵掃描電路 按鍵抖動問題 機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。其抖動過程如圖 26 所示，抖動時間的長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為 5?10 ms，如圖 26 所示的按鍵操作和抖動。 5V?R功能鍵按鍵輸入）（ a按下鍵 松開鍵前沿抖動 鍵盤穩(wěn)定 后沿抖動按鍵抖動）（ b 圖 26 按鍵操作和抖動 在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多 次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施。這一點可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數(shù)較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數(shù)較多時，采用軟件去抖。在硬件上可采用在鍵輸出端加 RS 觸發(fā)器 (雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 )或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成去抖動電路。圖 27 是一種由 RS 觸發(fā)器構(gòu)成的去抖動電路，當觸發(fā)器一旦翻轉(zhuǎn)，觸點抖動不會對其產(chǎn)生任何影響。 amp。amp。5V?雙穩(wěn)態(tài)消抖電路 ( a )TRQ7 4LS 1 21單穩(wěn)態(tài)消抖電路 ( b )R1R2C消除消抖電路 ( C) 圖 27 硬件消抖電路 軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個 10 ms 左右（具體時間應(yīng)視所使用的按鍵進行調(diào)整）的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認該鍵處于閉合狀態(tài)。同理，在檢測到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。 按鍵 分類 及掃描方式 （ 1）獨立式按鍵 單片機控制系統(tǒng)中，往往只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。 獨立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 口線，因此，在按鍵較多時， I/O 口線浪費較大，不宜采用。 （ 2）矩陣式鍵盤 矩陣式按鍵： I/O 端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上，按鍵按下時，行線與列線發(fā)生短路。特點： ① 占用 I/O 端線較少； ② 軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 適用于按鍵較多的場合。 （ 3）鍵盤掃描控制方式 A、 程序控制掃描方式 。 鍵處理程序固定在主程序的某個程序段。 特點：對 CPU 工作影響小，但應(yīng)考慮鍵盤處理程序的運行間隔周期不能太長，否則會影響對鍵輸入響應(yīng) 的及時性。 B、定時控制掃描方式 。 利用定時 /計數(shù)器每隔一段時間產(chǎn)生定時中斷， CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進行掃描。特點：與程序控制掃描方式的區(qū)別是，在掃描間隔時間內(nèi)，前者用 CPU 工作程序填充，后者用定時 /計數(shù)器定時控制。定時控制掃描方式也應(yīng)考慮定時時間不能太長，否則會影響對鍵輸入響應(yīng)的及時性。 C、中斷控制方式 中斷控制方式是利用外部中斷源，響應(yīng)鍵輸入信號。特點：克服了前兩種控制方式可能產(chǎn)生的空掃描和不能及時響應(yīng)鍵輸入的缺點，既能及時處理鍵輸入，又能提高 CPU 運行效率，但要占用一個寶貴的中斷資源。 按鍵 及其接口電路 （ 1）獨立式接口， 按鍵直接與 I/O 口連接 T 89 C 圖 28 獨立式按鍵接口 （ 2）矩陣式按鍵接口 T 89 C .7K0K1K2K3K5K6K4K8 K7K9 K1 1K10K12 K14K13 K15 行線列線5V? 圖 29 矩陣式按鍵電路 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到＋ 5V 上。當無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當有鍵按下時，行、列線將導(dǎo)通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。識別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。下面以圖 29 中 8 號鍵的識別為例來說明掃描法識別按鍵的過程。 按鍵按下時，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無鍵按下時處在高電平。顯然，如果讓所有 的列線也處在高電平，那么，按鍵按下與否不會引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平。只有這樣，當有鍵按下時，該鍵所在的行電平才會由高電平變?yōu)榈碗娖健?CPU 根據(jù)行電平的變化，便能判定相應(yīng)的行有鍵按下。 8 號鍵按下時，第 2 行一定為低電平。然而，第 2 行為低電平時，因為 11 號鍵按下，同樣會使第 2 行為低電平。為進一步確定具體鍵，不能使所有列線在同一時刻都處在低電平，可在某一時刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，另一時刻，讓下一列處在低電平，依此循環(huán)，這種依次輪流每次選通一列的工作方式稱為 鍵盤掃描。采用鍵盤掃描后，再來觀察 8 號鍵按下時的工作過程，當?shù)?0 列處于低電平時，第 2 行處于低電平，而第 3列處于低電平時，第 2 行卻處在高電平，由此可判定按下的鍵應(yīng)是第 2 行與第 0列的交叉點，即 8 號鍵。 蜂鳴器設(shè)計 除了要求蜂鳴器發(fā)出各種按鍵的提示聲音之外，還要在炊煮結(jié)束時“奏出”出悅耳的爵樂提示使用者。 由于單片機 I/O資源有限，一般選用一個 I/O口驅(qū)動蜂鳴器發(fā)生聲音，驅(qū)動電路如圖 210所示。 A T 89 C 1Q1VDD 10KR1 ?10KR2 ?1 0 KR3 ?1 0 KR4 ? 圖 210 蜂鳴器驅(qū)動電路 單片機穩(wěn)壓電源設(shè)計 電飯煲由農(nóng)村用電 220V/50Hz 單相交流電供電，智能電飯煲是一種以單片機為核心處理器件的電飯煲，為了使智能控制系統(tǒng)能夠正常工作，需要為單片機提供穩(wěn)定的直流電壓 5V，因此在市電供電的情況下如何設(shè)計一個 5V 的直流穩(wěn)壓電源至關(guān)重要。接下來，本文將具體設(shè)計 5V直流穩(wěn)壓電源的電路。 根據(jù)設(shè)計指標要求，該穩(wěn)壓電源 由 變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成 ，其 原理方框如下圖 211 所示。 市 電2 2 0 V/5 0 Hz變壓器降壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路輸出直流5V / 圖 211 穩(wěn)壓電源設(shè)計方案 降壓 變壓器：變壓器的功能是將 220V 的交流電變換成整流電路所需要的低壓交流電。 整流電路：整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將變壓器的次級電壓變換成單向直流。 濾波電路：濾波電路的作用是平波，將 波 動直流變換成比較平滑的直流。 穩(wěn)壓電路：濾波電路的輸出電壓還是有一定的波動，對要求較高的電子設(shè)備，還要穩(wěn)壓電路，通過穩(wěn)壓電路的輸出電壓幾乎就是恒定電壓。 三 軟件設(shè)計 AT89C52 介紹 針對電飯煲等小家電，目前集成了 A/D 轉(zhuǎn)換、 LCD 驅(qū)動、外部中斷、多定時計數(shù)器、多 I/O 口并且驅(qū)動能力強的單片機已經(jīng)很普遍，同時不同 ROM 容量且彼此兼容的同一品牌的系列單片機更是極大方便了開發(fā)調(diào)試 ，本畢業(yè)設(shè)計采用的是 AT89C52 單片機作為電飯煲的中央控制系統(tǒng)處理器 。 單片機的特性 AT89C52 是美國 Atmel 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8KB 的可反復(fù)檫寫的程序存儲器和 12KB 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大 的AT89C52 單片機可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89C52 單片機屬于 AT89C51 單片機的增強型，與 Intel 公司的 80C52 在引腳排列、硬件組成、工作特點和指令系統(tǒng)等方面兼容。其主要工作特性是： 片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含 8KB 的 Flash 程序存儲器，可擦寫壽命為 1000 次； 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含 256 字節(jié)的 RAM； 具有 32 根可編程 I/O 口線； 具有 3 個可編程定時器； 中斷系統(tǒng)是具有 8 個中斷源、 6 個中斷矢量、 2 個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口； 具有 一個數(shù)據(jù)指針 DPTR； 低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式； 具有可編程的 3 級程序鎖定位； AT89C52 工作電源電壓為 5（ 1+） V，且典型值為 5V； 1 AT89C52 最高工作頻率為 24MHz。 單片機正常工作時，都需要有一個時鐘電路和一個復(fù)位電路。本設(shè)計中選擇了內(nèi)部時鐘方式和按鍵電平復(fù)位電路，來構(gòu)成單片機的最小電路。 AT89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指 令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。其主要功能為： （ 1）可編程時鐘輸出：定時器 2 可通過編程從 輸出一個占空比為 50%的時鐘信號，如圖 8 所示。 引腳除了是一個標準的 I/O 口外，還可以通過編程使其作為定時 /計數(shù)器 2 的外部時鐘輸入和輸出占空比 50%