【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下表示靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU 停止工作。但 RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 鍵盤控制模塊計(jì)算器輸入數(shù)字和其他功能按鍵要用到很多按鍵，如果采用獨(dú)立按鍵的方式，在這種情況下，編程會(huì)很簡(jiǎn)單，但是會(huì)占用大量的 I/O 口資源，因此在很多情況下都不采用這種方式，而是采用矩陣鍵盤的方案。矩陣鍵盤采用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成鍵盤，在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書8鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為 44 個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O 口的利用率。 矩陣鍵盤的工作原理鍵盤可分為兩類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是較多按鍵（20 個(gè)以上）和專用驅(qū)動(dòng)芯片的組合；當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼，無需系統(tǒng)軟件干預(yù)。通用計(jì)算機(jī)使用的鍵盤就是編碼鍵盤。在智能儀器中，使用并行接口芯片 8279或串行接口 HD7279 均可以組成編碼鍵盤，同時(shí)還可以兼顧數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)，其相關(guān)的接口電路和接口軟件均可在芯片資料中得到。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時(shí)，采用編碼鍵盤可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。而非編碼鍵盤成本低廉。從簡(jiǎn)易和成本角度出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用的是非編碼鍵盤。如圖 22 所示。一般由 16 個(gè)鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用一個(gè) P 口實(shí)現(xiàn) 16 個(gè)按鍵功能，這種形式在單片機(jī)系統(tǒng)中也最常用。其矩陣圖所對(duì)應(yīng)的仿真圖如圖 23 所示。圖 22 矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖 圖 23 矩陣鍵盤布局圖 鍵盤電路主要器件介紹為了進(jìn)一步節(jié)省單片機(jī) I/O 口資源，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中使用了 MM74C922 芯片。MM74C922 是一款 4*4 鍵盤掃描 IC，它可檢測(cè)到與之相連的 4*4 鍵盤的按鍵輸入，并內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書9通過數(shù)據(jù)輸出口將按鍵相應(yīng)的編碼輸出。其引腳圖如圖 24 所示。圖 24 MM74C922 芯片引腳圖MM74C922 引腳說明：(1) Y1Y4（腳 1腳 4）：4*4 鍵盤第一列至第四列。(2) X1X4（腳 17）：4*4 鍵盤第一行至第四行。(3) DOA DOD（Dataout AD，腳 1417）：按鍵之 BCD 碼輸出，其中 DOA 為L(zhǎng)SB，DOD 為 MSB。(4) VCC（腳 18）：電源腳，+3V 至+15V (5) GND（腳 9）：接地管腳(6) OSC（Oscillator，腳 5）：鍵盤掃描電路之頻率所需外加電容的引腳。(7) KBM（Keyboard Mask，腳 6）：內(nèi)部消除開關(guān)彈跳電路所外加電容的引腳。(8) OE（Output Enable，腳 13）：芯片使能腳，接低電位可使芯片使能。(9) DA（Data Available，腳 12）：數(shù)據(jù)有效輸出腳。任一按鍵按下時(shí)，此腳位會(huì)輸出高電位，按鍵釋放后此腳又會(huì)恢復(fù)為低電位。如圖 25 所示，在本設(shè)計(jì)中，計(jì)算器輸入鍵盤的 4 條行線、4 條列線分別連接到 MM74C922 的 X1XY1Y4 引腳，MM74C922 的數(shù)據(jù)輸出口與單片機(jī)的 P2 口相連，MM74C922 的 DA 引腳經(jīng)過一個(gè)非門連接到單片機(jī)的/INT0 腳，當(dāng) MM74C922 檢測(cè)到鍵盤輸入時(shí)，DA 產(chǎn)生高電平，與之相連的/INT0 檢測(cè)到低電平，給單片機(jī)一個(gè)中斷，單片機(jī)從 P2 口的低四位讀入鍵盤上按下的按鍵值。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書10圖 25 鍵盤接口電路圖 LCD 顯示模塊本設(shè)計(jì)采用 LCD 液晶顯示器來顯示輸入輸出數(shù)據(jù)。通過 D0D7 引腳向 LCD 寫指令字或?qū)憯?shù)據(jù)以使 LCD 實(shí)現(xiàn)不同的功能或顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。LCD 引腳圖如圖 26 所示。圖 26 LCD1602 引腳圖LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，在實(shí)際使用中是否帶背光并無多大差別，兩者尺寸差別如圖 27 所示。圖 27 LCD 背光和不帶背光的尺寸對(duì)比圖內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書11 顯示電路當(dāng)系統(tǒng)需要顯示少量數(shù)據(jù)時(shí)，采用 LCD 液晶顯示屏進(jìn)行顯示是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。P1 口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)端口， 口作為其控制端口，控制 LCD 液晶顯示屏顯示輸出數(shù)據(jù)。顯示電路圖如圖 28 所示。圖 28 LCD 液晶顯示電路 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)顯示容量：162 個(gè)字符芯片工作電壓：—工作電流：()模塊最佳工作電壓：字符尺寸：(WH)mm 引腳功能說明LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 21 所示。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書12表 21 引腳接口說明表編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù)2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù)4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù)5 R/W 讀/寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù)6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù)7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極第 1 腳：VSS 為地電源。第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。第 3 腳：VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：背光源正極。第 16 腳：背光源負(fù)極。 運(yùn)算模塊（單片機(jī)控制）AT89C51 單片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能 I/O 等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）、并行內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書13I/O 口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR）。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是一些特殊的功能，通過使用單片機(jī)編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能、高效率以及高可靠性！因此我們采用單片機(jī)作為計(jì)算器的主要功能部件，可以很快地實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能。另外系統(tǒng)還包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書14第三章 軟件設(shè)計(jì) 功能介紹實(shí)際運(yùn)用中人們熟悉的計(jì)算器，其功能主要如下：鍵盤輸入；顯示數(shù)值；加、減、乘、除四則運(yùn)算；對(duì)錯(cuò)誤輸入和輸出的控制及提示。 系統(tǒng)流程圖在軟件設(shè)計(jì)中程序分別要完成鍵盤輸入檢測(cè)、LCD 初始化及顯示、算術(shù)運(yùn)算和錯(cuò)誤處理及輸出等功能。對(duì)主程序進(jìn)行初始化，其他的程序選擇模塊式的方式。首先對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)模塊調(diào)試成功后，逐一地加入主程序中，最后完成整個(gè)軟件部分的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)流程圖如圖 31 所示。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書15開始初始化參數(shù)初始化 LCD 顯示有鍵輸入？ 讀取鍵碼LCD 顯示數(shù)字鍵 清零鍵 功能鍵狀態(tài)清零輸入數(shù)值數(shù)值送顯示緩沖YN根據(jù)上次功能鍵和輸入的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)果送顯示緩沖本次功能鍵圖 31 系統(tǒng)流程圖內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書16 程序本設(shè)計(jì)程序采用 C 語言編程，程序分為多個(gè)模塊，由主程序、鍵值轉(zhuǎn)換和 LCD系列程序等模塊組成。具體程序見附錄。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書17第四章 系統(tǒng)調(diào)試 軟件介紹 Keil uVision2 仿真軟件簡(jiǎn)介Keil uVision2 是德國(guó) Keil 公司開發(fā)的基于 Windows 平臺(tái)的單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境，它包含一個(gè)高效的編譯器、一個(gè)項(xiàng)目管理器和一個(gè) MAKE 工具。其中 Keil C51是一種專門為單片機(jī)設(shè)計(jì)的高效率 C 語言編譯器，符合 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)，生成的程序代碼運(yùn)行速度極高，所需要的存儲(chǔ)器空間極小，完全可以與匯編語言媲美。Keil uVision2 的界面如圖 4