【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 晶體振蕩做為內(nèi)部計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘源如 RTC、時(shí)基、 WDT 等，這樣當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入 HALT 省電模式時(shí)，使一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器產(chǎn)生周期性中斷而刷新 LCD 顯示，從而實(shí)現(xiàn) HALT 狀態(tài)的時(shí)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(jī)晶振電路 按鍵掃描電路設(shè)計(jì) 電飯煲里面的單片機(jī)需要時(shí)時(shí)刻刻掃描是否有相應(yīng)的功能按鍵按下，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)功能按鍵按下時(shí)就必須執(zhí)行這個(gè)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(dòng)問題 機(jī)械式按鍵再按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來。其抖動(dòng)過程如圖 26 所示，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī)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(dòng)。 5V?R功能鍵按鍵輸入）（ a按下鍵 松開鍵前沿抖動(dòng) 鍵盤穩(wěn)定 后沿抖動(dòng)按鍵抖動(dòng)）（ b 圖 26 按鍵操作和抖動(dòng) 在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)，即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)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(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測(cè)誤判，必須采取去抖動(dòng)措施。這一點(diǎn)可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數(shù)較少時(shí)，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，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(dòng)電路。圖 27 是一種由 RS 觸發(fā)器構(gòu)成的去抖動(dòng)電路，當(dāng)觸發(fā)器一旦翻轉(zhuǎn)，觸點(diǎn)抖動(dòng)不會(huì)對(duì)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(cè)到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10 ms 左右（具體時(shí)間應(yīng)視所使用的按鍵進(jìn)行調(diào)整）的延時(shí)程序后，再確認(rèn)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(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)。同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動(dòng)的影響。 按鍵 分類 及掃描方式 （ 1）獨(dú)立式按鍵 單片機(jī)控制系統(tǒng)中，往往只需要幾個(gè)功能鍵，此時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 口線，因此，在按鍵較多時(shí)， I/O 口線浪費(fèi)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(shí)，行線與列線發(fā)生短路。特點(diǎn)： 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(chǎng)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(gè)程序段。 特點(diǎn)：對(duì) CPU 工作影響小，但應(yīng)考慮鍵盤處理程序的運(yùn)行間隔周期不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響對(duì)鍵輸入響應(yīng) 的及時(shí)性。 B、定時(shí)控制掃描方式 。 利用定時(shí) /計(jì)數(shù)器每隔一段時(shí)間產(chǎn)生定時(shí)中斷， CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。特點(diǎn)：與程序控制掃描方式的區(qū)別是，在掃描間隔時(shí)間內(nèi)，前者用 CPU 工作程序填充，后者用定時(shí) /計(jì)數(shù)器定時(shí)控制。定時(shí)控制掃描方式也應(yīng)考慮定時(shí)時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響對(duì)鍵輸入響應(yīng)的及時(shí)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(hào)。特點(diǎn)：克服了前兩種控制方式可能產(chǎn)生的空掃描和不能及時(shí)響應(yīng)鍵輸入的缺點(diǎn)，既能及時(shí)處理鍵輸入，又能提高 CPU 運(yùn)行效率，但要占用一個(gè)寶貴的中斷資源。 按鍵 及其接口電路 （ 1）獨(dú)立式接口， 按鍵直接與 I/O 口連接 T 89 C 圖 28 獨(dú)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(dāng)無鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識(shí)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(gè)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(hào)配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。識(shí)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(hào)鍵的識(shí)別為例來說明掃描法識(shí)別按鍵的過程。 按鍵按下時(shí)，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無鍵按下時(shí)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(huì)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(dāng)有鍵按下時(shí)，該鍵所在的行電平才會(huì)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(hào)鍵按下時(shí)，第 2 行一定為低電平。然而，第 2 行為低電平時(shí)，因?yàn)? 11 號(hào)鍵按下，同樣會(huì)使第 2 行為低電平。為進(jìn)一步確定具體鍵，不能使所有列線在同一時(shí)刻都處在低電平，可在某一時(shí)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(shí)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(hào)鍵按下時(shí)的工作過程，當(dāng)?shù)?0 列處于低電平時(shí)，第 2 行處于低電平，而第 3列處于低電平時(shí)，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(diǎn)，即 8 號(hào)鍵。 蜂鳴器設(shè)計(jì) 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(shí)“奏出”出悅耳的爵樂提示使用者。 由于單片機(jī) I/O資源有限，一般選用一個(gè) I/O口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)生聲音，驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路 單片機(jī)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 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(jī)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(jī)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(jì)一個(gè) 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(jì) 5V直流穩(wěn)壓電源的電路。 根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)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(jì)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?jí)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(dòng)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(dòng)，對(duì)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(jì) AT89C52 介紹 針對(duì)電飯煲等小家電，目前集成了 A/D 轉(zhuǎn)換、 LCD 驅(qū)動(dòng)、外部中斷、多定時(shí)計(jì)數(shù)器、多 I/O 口并且驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的單片機(jī)已經(jīng)很普遍，同時(shí)不同 ROM 容量且彼此兼容的同一品牌的系列單片機(jī)更是極大方便了開發(fā)調(diào)試 ，本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是 AT89C52 單片機(jī)作為電飯煲的中央控制系統(tǒng)處理器 。 單片機(jī)的特性 AT89C52 是美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8KB 的可反復(fù)檫寫的程序存儲(chǔ)器和 12KB 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 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(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 的AT89C52 單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89C52 單片機(jī)屬于 AT89C51 單片機(jī)的增強(qiáng)型，與 Intel 公司的 80C52 在引腳排列、硬件組成、工作特點(diǎn)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(chǔ)器內(nèi)含 8KB 的 Flash 程序存儲(chǔ)器，可擦寫壽命為 1000 次； 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)可編程定時(shí)器； 中斷系統(tǒng)是具有 8 個(gè)中斷源、 6 個(gè)中斷矢量、 2 個(gè)級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口； 具有 一個(gè)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(jí)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(jī)正常工作時(shí)，都需要有一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)中選擇了內(nèi)部時(shí)鐘方式和按鍵電平復(fù)位電路，來構(gòu)成單片機(jī)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(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)鐘輸出：定時(shí)器 2 可通過編程從 輸出一個(gè)占空比為 50%的時(shí)鐘信號(hào)，如圖 8 所示。 引腳除了是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 口外，還可以通過編程使其作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部時(shí)鐘輸入和輸出占空比 50%