【文章內(nèi)容簡介】 序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯誤發(fā)生。 ③ 按鍵防抖動技術(shù) 鍵盤作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預命令的接口，以其特定的按鍵代表著各種確定操作命令。所以準確無誤地辨認每個鍵的動作及其所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。 多數(shù)鍵盤的按鍵均采用機械彈性開關(guān)。一個電信號通過機械觸點的斷開、閉合過程，完成高、低電平的切換。由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)閉合及斷開的瞬間必然伴隨有一連串的抖動。消除按鍵盤抖動通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。通過硬件電路消除按鍵過程中抖動的影響是一種廣為采用的措施。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機時。 硬件消抖是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除抖動，一般采用R—S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。 獨立式鍵盤就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵都不會影響其它的I/O口線，示例如圖36所示。矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點上。例如44的行、列結(jié)構(gòu)可組成16個鍵的鍵盤，比一個鍵位用一根I/O口線的獨立式鍵盤少了一半的I/O口線。對矩陣鍵盤的工作過程可分兩步：第一步是CPU首先檢測鍵盤上是否有鍵按下；第二步是再識別是哪一個鍵按下。圖34 獨立式鍵盤 D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計 DAC0832是CMOS工藝制造的8位D/A轉(zhuǎn)換器，屬于8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為1us，片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。DAC0832與單片機接成數(shù)據(jù)直接寫入方式，當單片機把一個數(shù)據(jù)寫入DAC寄存器時，DAC0832的輸出模擬電壓信號隨之對應(yīng)變化。利用D/A轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生各種波形，如方波、三角波、正弦波、鋸齒波等以及它們組合產(chǎn)生的復合波形和不規(guī)則波形。 （1） DAC0832主要性能 輸入的數(shù)字量為8位； 采用CMOS工藝，所有引腳的邏輯電平與TTL兼容； 數(shù)據(jù)輸入可以采用雙緩沖、單緩沖和直通方式； 轉(zhuǎn)換時間：1us； 分辨率：8位； 單一電源：5—15V，功耗20mw； 參考電壓：12— +12V； （2） DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料 芯片內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。要是需要相應(yīng)的模擬信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現(xiàn)這個功能。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接。 該片邏輯輸入滿足TTL電壓電平范圍，可直接與TTL電路或微機電路相接，下面是芯片電路原理圖37。圖35 DAC0832電路原理圖 待轉(zhuǎn)換的8位數(shù)字量由芯片的8位數(shù)據(jù)輸入線D0～D7輸入，經(jīng)DAC0832轉(zhuǎn)換后，通過2個電流輸出端IOUT1和IOUT2輸出，IOUT1是邏輯電平為1的各位輸出電流之和，IOUT2是邏輯電平為0的各位輸出電流之和。另外，ILE、和是控制轉(zhuǎn)換的控制信號。 DAC0832由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A轉(zhuǎn)換電路組成。輸入寄存器和DAC寄存器作為雙緩沖，因為在CPU數(shù)據(jù)線直接接到DAC0832的輸入端時，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時間僅僅是在CPU執(zhí)行輸出指令的瞬間內(nèi)，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。有時，微機控制系統(tǒng)要求同時輸出多個模擬量參數(shù)，此時對應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片DAC0832，每片DAC0832的轉(zhuǎn)換時間相同，就可采用DAC寄存器對CPU分時輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時刻開始鎖存，進而同時產(chǎn)生各模擬信號。 DAC0832的數(shù)據(jù)輸出方式在微機應(yīng)用系統(tǒng)中,通常使用的是電壓信號,而DAC0832輸出的是電流信號，這就需要由運算放大器組成的電路實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。其中有輸出電壓各自極性固定的單極性輸出和隨系統(tǒng)變化輸出電壓有正負極性的雙極性輸出兩種輸出方式。 （3） DAC0832芯片原理 ILE是輸入數(shù)據(jù)鎖存信號，高電平有效。 是片選信號，低電平有效。 是讀信號，低電平有效。 當ILE 、 、 同時有效時LE=1輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。 由低到高跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器。 是轉(zhuǎn)移控制信號，低電平有效。 是寫信號，低電平有效。 當 、同時有效時，LE2=1，DAC寄存器輸出隨輸入而變化。 出現(xiàn)由低到高電平上跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存到DAC寄存器，數(shù)據(jù)進入D/A轉(zhuǎn)換器開始D/A轉(zhuǎn)換。 IOUT1模擬電流輸出端1 當輸入數(shù)字全“1”是，輸出電流最大約為,，全是“0”是輸出電流為零。 IOUT2模擬電流輸出端2，IOUT1+IOUT2=常數(shù)。 制作低頻信號發(fā)生器有許多方案：主要有單緩沖方式，雙緩沖方式和直通方式。單緩沖方式具有適用于只有一路模擬信號輸出或幾路模擬信號非同步輸出的情形的優(yōu)點，但是電路線路連接比較簡單。本設(shè)計主要用單緩沖方式。主要介紹單緩沖工作方式，單緩沖工作方式DAC寄存器工作處于直通狀態(tài)，輸入寄存器工作于受控鎖存器狀態(tài)，此時需要一次寫操作就開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換一個數(shù)據(jù)的主要過程，首先去數(shù)字量，而后依次打開第一級鎖存和第二級鎖存。 D/A轉(zhuǎn)換簡單說就是應(yīng)用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將N位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)化為模擬量并求和，從而實現(xiàn)將N位數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量（簡單的說就是加權(quán)，比如十進制的1101=1*10^3+1*10^2+0*10^1+1*10^0，只是在這里應(yīng)用的是二進制算法） （4） DAC0832同CPU的連接 微處理器與DAC0832之間可以不加鎖存器，而是利用DAC0832內(nèi)部鎖存器，將CPU通過數(shù)據(jù)總線直接向DAC0832輸出的停留時間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。 DAC0832同CPU的接口如圖38所示。DAC0832作為微處理器的一個端口，用地址92H的選通作為和的控制信號，微處理器的寫信號直接來控制和。圖36 D/A轉(zhuǎn)換電路圖 I/V轉(zhuǎn)換波形輸出電路 DAC0832為電流輸出型轉(zhuǎn)換器,一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。如圖39所示為一種用兩級運算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從第一個運放輸出為單極性模擬電壓，從第二個運放輸出為雙極性模擬電壓。如果參考電壓為+5V，則點a輸出電壓為0～5V，點b輸出電壓為177。5V。 圖37 I/V轉(zhuǎn)換波形發(fā)生電路 （1） LM324簡介 LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“”為兩個信號輸入端，“V+”、“V”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見310中圖2。由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 圖38 LM423外部與內(nèi)部結(jié)構(gòu) （2） 雙極性輸出的實現(xiàn) 若D/A轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性，則設(shè)計如圖311所示。圖39 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖311中，運算放大器A2的作用是把運算放大器A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。其原理是將A2的輸入端Σ通過電阻R1與參考電壓VREF相連，VREF經(jīng)R1向A2提供一個偏流I1，其電流方向與I2相反，因此運算放大器A2的輸入電流為II2之代數(shù)和。則D/A轉(zhuǎn)換器的總輸出電壓為： （31） （32） 為DAC0832提供的參考電壓，輸入的波形數(shù)據(jù)。由上式31和32可得： （33） 取，當時，；時，；時， 。由上述分析可看出，取不同數(shù)據(jù)時（0～255），可得對稱的雙極性波形輸出。再取，則式（31）可表示為： 由上式可知，輸出信號的幅度受的改變而改變。第四章 軟件設(shè)計及測試 應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求而設(shè)計的，能可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。一個優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)具有下列特點： (1) 根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個獨立的部分。設(shè)計出軟件的總體結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)清晰、流程合理。 (2) 要樹立結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計風格，各功能程序模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。 (3) 建立正確的數(shù)學模型。即根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學關(guān)系，它是關(guān)系到系統(tǒng)好壞的重要因素。 (4) 為提高軟件設(shè)計的總體效率，以簡明、直觀法對任務(wù)進行描述，在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。 (5) 要合理分配系統(tǒng)資源，包括ROM、RAM、定時數(shù)器、中斷資源等。 (6) 注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。 (7) 加強軟件抗干擾設(shè)計，它是提高系統(tǒng)應(yīng)用可靠性的有利措施。 本系統(tǒng)的軟件包括以下幾個程序模塊： (1) 初始化程序； (2) 顯示程序； (3) 鍵盤掃描程序與處理程序； (4) 定時器0服務(wù)程序； (5) 正弦波發(fā)生程序及其服務(wù)程序； (6) 三角波發(fā)生程序；(7) 方波發(fā)生程序；(8) 矩形波發(fā)生程序；(9) 鋸齒波發(fā)生程序； 軟件功能設(shè)計系統(tǒng)總流程圖如下圖41：圖41 系統(tǒng)總流程框圖 其中系統(tǒng)的初始化流程如圖42所示。圖42 初始化流程圖 （1） 鍵盤掃描及處理程序設(shè)計 這部分程序包括如下幾部分： ① 鍵盤掃描程序judge； ② 先對P1置數(shù)，行掃描； ③ 判斷是否有鍵按下； ④ 延時10ms，軟件去干擾； ⑤ 確認按鍵按下X = P1， 保存行掃描時有鍵按下時狀態(tài)； ⑥ 列掃描； ⑦ 保存列掃描時有鍵按下時狀態(tài)； ⑧ 取出鍵值； ⑨ 執(zhí)行相應(yīng)鍵值程序。 下面分別介紹其功能及設(shè)計思想。 鍵盤掃描程序： 單片機系統(tǒng)中，鍵盤掃描是CPU工作的一個主要內(nèi)容之一。CPU忙于各項工作任務(wù)時，如何兼顧鍵盤掃描。既保證不失時機的響應(yīng)鍵盤操作，又不過多占用CPU時間。因此，要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)中的CPU的忙、閑情況，選擇好鍵盤的工作方式。 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，為了節(jié)省硬件，通常采用非編碼鍵盤，在這種鍵盤結(jié)構(gòu)中，單片機對它的控制有三種方式：程序控制掃描方式；定時掃描工作方式；中斷工作方式。 ① 程序控制掃描方式這種方式就是只有當單片機空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，響應(yīng)鍵盤的輸入請求。 ② 定時掃描方式 這種方式就是每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。通常是利用單片機內(nèi)部定時器產(chǎn)生10ms的定時中斷，CPU響應(yīng)定時器溢出中斷請求，對鍵盤進行掃描，以響應(yīng)鍵盤輸入請求。 ③ 中斷工作方式 為進一步提高CPU效率，可以采用中斷掃描工作方式。即在鍵盤有健按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描，執(zhí)行該鍵功能程序。 本系統(tǒng)采用程序控制掃描工作方式。在該設(shè)計中的鍵盤線連接于89S52的P3口