【文章內(nèi)容簡介】 8 置和列線位置便能再掃描法來確定具體位置。將行線和一個(gè)并行接口相接，CPU 每次使并行輸出接口的某一位為 0，便相當(dāng)于將某一行線接地，而其他位為 1，則相當(dāng)于使其他行線處于高電平 [5]。為了檢查列線上的電位，將列線和一個(gè)并行輸入輸出口相接， CPU 只要讀取輸入輸出口中的數(shù)據(jù)，就可以設(shè)法判別出第幾號鍵被按下 [6]。 從上面的原理中知道，程控掃描法是由程序控制鍵掃描的方法。程控掃描的任務(wù)是： （ 1） 首先判斷是否有鍵按下。其方法是使所有的行輸出 均為低電平，然后從端口 A 讀入列值 。如果沒有鍵按下，則讀入的列值為 FFH；如果有鍵按下，則讀入的列值不為 FFH。 （ 2）去除鍵抖動。若有鍵按下，則延時(shí) 5～ 10ms，再一次判斷有無鍵按下，如果此時(shí)仍有鍵按下，則認(rèn)為鍵盤上有一個(gè)鍵處于穩(wěn)定閉合期。 （ 3）若有鍵閉合，則求出閉合鍵的鍵值 . 求鍵值的方法是對鍵盤逐行掃描。 如圖 26 行掃描法。 9 圖 26 行掃描法流程圖 調(diào)顯示程序 掃描整個(gè)鍵盤 有鍵按下？ 再次掃描整個(gè)鍵盤 有鍵按下？ 延時(shí) 10ms 輸出使 Xi 為低電平 此行有鍵按？ 行值＋ 08H 求下一行為低電平模型 各行掃描完了？ 列值＋ 1 列數(shù)據(jù)右移 1 位 延時(shí) 有鍵按下？ 鍵釋放了？ 計(jì)算鍵值 （ BUFF） 鍵值 調(diào)查找 功能鍵程序 Y N Y N Y Y N N Y N N Y 開始 10 [7]： 行反轉(zhuǎn)法也是識別閉合鍵的常用方法，它的原理如下所述。 這了敘述方便，以 4 4=16 鍵的鍵盤為例。圖 27 是行反轉(zhuǎn)法的工作示意圖。 圖 27 行反轉(zhuǎn)法連接圖 從圖中可以看到，用行反轉(zhuǎn)法識別閉合鍵時(shí)，要將行線接一個(gè)并行口，先讓它工作為輸出方式，將列線接到一個(gè)并行口，先讓它工作在輸出方式。程序使 CPU 通過輸出端口往各行線上全部送低電平，然后讀入列線的值 [8]。如果此時(shí)有某一個(gè)鍵被按下，則必定會使某一列線值為 0，然后，程序再對兩個(gè)并行端口進(jìn)行方式設(shè)置，使接行線的并行端口工作在輸出方式，而使接列線的并行端口工作在輸出方式，并且將剛才讀得的列線值從所接的并行端口輸出， 再讀取行線的輸入值，那么，在閉合鍵所在的行線上的值必定為 0。這樣，當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，必定可以讀得一對惟一的行值和列值 [9]。 在鍵盤設(shè)計(jì)時(shí)，除了以鍵碼的識別以外，還有抖動問題需要解決 [10]。有軟件方法可以很容易解決抖動問題，這就是通過延遲來等待抖動消失，這之后，再讀入鍵碼。 167。 顯示電路設(shè)計(jì) 一． LED 顯示原理 LED 即發(fā)光二極管，它是一種由某種半導(dǎo)體材料制成的 PN 結(jié)，由于摻雜濃度很高，當(dāng)正相偏置時(shí)，會產(chǎn)生大量的電子 空穴復(fù)合，把多余的能量釋放為光能。 LED 顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長 （約十萬小時(shí)）、響應(yīng)速度快，顏色豐富（紅、黃、綠等）等特點(diǎn)，是智能儀器最常使用的顯示器 [11]。 LED 的正向工作電壓降一般在 ，發(fā)光工作電流在 5mA20mA，發(fā)光強(qiáng)度基本上與正向電流成正比，故電路須串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?[12]。 LED 很 11 適合于脈沖工作狀態(tài)，在平均電流相同的情況下，脈沖狀態(tài)比直流工作狀態(tài)產(chǎn)生的亮度增強(qiáng) 20%左右。 LED 顯示器有單個(gè)、七段和點(diǎn)陣式幾種類型，本設(shè)計(jì)將使用七段 LED 顯示器。 二．七段 LED 顯示 七段 LED 顯示器由數(shù)個(gè) LED 組成一個(gè)陣列，并封裝與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外殼中。為適用 于不同的驅(qū)動電路，有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，如圖所示。用七段LED 顯示器可組成 09 數(shù)字和多種字母，為了適應(yīng)各種裝置的需要，這種顯示中還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，所以實(shí)際共有八段 [13]。 圖 28 LED 顯示器的兩種結(jié)構(gòu) 為了顯示某個(gè)數(shù)或字符，就要點(diǎn)亮對應(yīng)的段，這就需要譯碼。譯碼有硬件和軟件之分，硬件譯碼的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)時(shí)間的開銷比較小，但硬件開支大[14]。與硬件電路相比，軟件譯碼顯示電路省去了硬件譯碼器，本設(shè)計(jì)采用軟件譯碼的方式。 按照顯示方式，七段 LED 系統(tǒng)又有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示之分 [15]。這次設(shè)計(jì)采用的是 靜態(tài)顯示，利用 74LS373 和顯示器組成了顯示系統(tǒng)。在每一次顯示輸出后能夠保持不變，僅在待顯示數(shù)字需要改變時(shí)，才更新鎖存內(nèi)容。 12 167。 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 采用發(fā)光二極管和蜂鳴器相串聯(lián)，用三極管加限流電阻作為控制開關(guān)，用單片機(jī) 端口控制，當(dāng)有高電平導(dǎo)通，顯示器顯示床號的同時(shí)蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”聲作為呼叫提示。電路連接圖如 29 圖所示。 圖 29 報(bào)警設(shè)計(jì) 167。 控制電路設(shè)計(jì) 控制按鍵接 端口，當(dāng)有呼叫發(fā)出時(shí)，值班室人員收到相應(yīng)信息后，可按下“響應(yīng)按鈕”，通過編程令單片機(jī)執(zhí)行中斷程序。 13 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 167。 系統(tǒng)軟件環(huán)境介紹 167。 KEIL_C 于 AT89C51 的控制設(shè)計(jì)，以 Keil_c 為軟件編程環(huán)境，以 proteus 軟件為電路仿真設(shè)計(jì)環(huán)境。二者的結(jié)合為該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有利條件。 Keil_c 軟件界面如圖 31 所示： 圖 31 Keil_c 軟件界面 該軟件是一款集編程和仿真于一體的軟件，它支持匯編、 C 語言及二者的混合編程 [16]。 167。 Protues ISIS Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路 [17]。 該軟件的特點(diǎn)是： 一．全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中 14 具有明顯的優(yōu)勢。 二．具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS－ 232 動態(tài)仿真、 I2 C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等 [18]。 三．目前支持的單片機(jī)類型有： ARM7 系列、 68000 系列、 8051 系列、 AVR系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 四．支持大量的存儲器和外圍芯片。 總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真 ARM、 5 AVR、 PIC[19]。 Proteus ISIS 的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面，如圖所示，包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口 [20]。 圖 32 電路仿真界面 運(yùn)行 Proteus 程序后，進(jìn)入軟件的主界面。通過左側(cè)工具欄中的 P(從庫中選擇元件命令 )命令，在 P ick Devices 左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字 [21]，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設(shè)置，最后進(jìn)行連線[22](圖 32 電路仿真界面 )。 15 167。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 病房呼叫系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)均采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)程序 主要 包括主程序、鍵盤掃描 程序、 顯示 程序。所有程序均采用 C 語言編寫。 病房呼叫系統(tǒng) 的軟件設(shè)計(jì)思路說明如下：主程序的作用為程序初始化， 顯示病房編號 (病房號的獲得在鍵盤掃描程序中實(shí)現(xiàn) )，并 在多人按鍵時(shí)實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示的功能。通過不斷的掃描，檢查是否有病人呼叫。顯示程序通過掃描 64 個(gè)病床的判斷標(biāo)志位來決定是否需要顯示床號。鍵盤掃描程序是重要組成部分，它的功能是判斷是否有按鍵并進(jìn)一步確認(rèn)是哪個(gè)按鍵按下或釋放，同時(shí)修改相應(yīng)的標(biāo)志位，以運(yùn)用到顯示程序中。 167。 系統(tǒng)主程序流程圖 主程序流程圖給出了系統(tǒng)工作的基本過程，描述了信號的基本流向，起到一個(gè)向?qū)У淖饔谩? 開 始設(shè) 定 床 號 顯 示 標(biāo) 志 并 初 始 化掃 描 鍵 值是 否 有 鍵 按 下記 錄 鍵 值 ， 標(biāo) 志 位 取 反掃 描 各 床 位 標(biāo) 志顯 示 對 應(yīng) 床 號NY 16 圖 31 主程序流程圖 主程序程序描述： 首先對各存儲單元初始化，設(shè)定定時(shí)初值，清零鍵，然后繼續(xù)掃描鍵盤，如掃描到鍵盤有鍵 按下，則進(jìn)而判斷是哪個(gè)床位按下，進(jìn)而顯示病床號時(shí)，要判斷標(biāo)志位，若已經(jīng)按下，則不響應(yīng)，否則顯示病床號。最后，返回掃描鍵值程序，準(zhǔn)備下一次的判斷。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程答辯論文 17 167。 顯示程序流程圖 顯示程序主要是來判斷是否需要顯示 ,以及如何去顯示 ,是十分重要的程序之一。設(shè)計(jì)流程圖如圖所示。 設(shè) 定 床 號 顯 示 標(biāo) 志 b ia o [ n ]n = 1B ia o [ n ] 是 否 不 為 0顯 示 床 號 n掃 描 鍵 值n 是 否 為 6 4