【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯(cuò)誤發(fā)生。 ③ 按鍵防抖動(dòng)技術(shù) 鍵盤(pán)作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)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(zhǔn)確無(wú)誤地辨認(rèn)每個(gè)鍵的動(dòng)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(pán)的按鍵均采用機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)。一個(gè)電信號(hào)通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合過(guò)程，完成高、低電平的切換。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)閉合及斷開(kāi)的瞬間必然伴隨有一連串的抖動(dòng)。消除按鍵盤(pán)抖動(dòng)通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。通過(guò)硬件電路消除按鍵過(guò)程中抖動(dòng)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(jī)時(shí)。 硬件消抖是通過(guò)在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來(lái)消除抖動(dòng)，一般采用R—S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。 獨(dú)立式鍵盤(pán)就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵都不會(huì)影響其它的I/O口線，示例如圖36所示。矩陣式鍵盤(pán)又叫行列式鍵盤(pán)。用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。例如44的行、列結(jié)構(gòu)可組成16個(gè)鍵的鍵盤(pán)，比一個(gè)鍵位用一根I/O口線的獨(dú)立式鍵盤(pán)少了一半的I/O口線。對(duì)矩陣鍵盤(pán)的工作過(guò)程可分兩步：第一步是CPU首先檢測(cè)鍵盤(pán)上是否有鍵按下；第二步是再識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下。圖34 獨(dú)立式鍵盤(pán) D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 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(shí)間為1us，片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。DAC0832與單片機(jī)接成數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入方式，當(dāng)單片機(jī)把一個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入DAC寄存器時(shí)，DAC0832的輸出模擬電壓信號(hào)隨之對(duì)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(fù)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(shí)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(jí)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(hào)，可通過(guò)一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。運(yùn)放的反饋電阻可通過(guò)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(jī)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(guò)2個(gè)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(hào)。 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?yàn)樵贑PU數(shù)據(jù)線直接接到DAC0832的輸入端時(shí)，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時(shí)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(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)要求同時(shí)輸出多個(gè)模擬量參數(shù)，此時(shí)對(duì)應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片DAC0832，每片DAC0832的轉(zhuǎn)換時(shí)間相同，就可采用DAC寄存器對(duì)CPU分時(shí)輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時(shí)刻開(kāi)始鎖存，進(jìn)而同時(shí)產(chǎn)生各模擬信號(hào)。 DAC0832的數(shù)據(jù)輸出方式在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,通常使用的是電壓信號(hào),而DAC0832輸出的是電流信號(hào)，這就需要由運(yùn)算放大器組成的電路實(shí)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(fù)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(hào)，高電平有效。 是片選信號(hào)，低電平有效。 是讀信號(hào)，低電平有效。 當(dāng)ILE 、 、 同時(shí)有效時(shí)LE=1輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。 由低到高跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器。 是轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效。 是寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。 當(dāng) 、同時(shí)有效時(shí)，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(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存到DAC寄存器，數(shù)據(jù)進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換。 IOUT1模擬電流輸出端1 當(dāng)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(hào)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(hào)輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出的情形的優(yōu)點(diǎn)，但是電路線路連接比較簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)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(shí)需要一次寫(xiě)操作就開(kāi)始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)的主要過(guò)程，首先去數(shù)字量，而后依次打開(kāi)第一級(jí)鎖存和第二級(jí)鎖存。 D/A轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單說(shuō)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(shí)現(xiàn)將N位數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量（簡(jiǎn)單的說(shuō)就是加權(quán)，比如十進(jìn)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(jìn)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(guò)數(shù)據(jù)總線直接向DAC0832輸出的停留時(shí)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(gè)端口，用地址92H的選通作為和的控制信號(hào)，微處理器的寫(xiě)信號(hào)直接來(lái)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(guò)一個(gè)外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。如圖39所示為一種用兩級(jí)運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從第一個(gè)運(yùn)放輸出為單極性模擬電壓，從第二個(gè)運(yùn)放輸出為雙極性模擬電壓。如果參考電壓為+5V，則點(diǎn)a輸出電壓為0～5V，點(diǎn)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(jiǎn)介 LM324是四運(yùn)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(yùn)算放大器，除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)310中圖2。由于LM324四運(yùn)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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)現(xiàn) 若D/A轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性，則設(shè)計(jì)如圖311所示。圖39 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖311中，運(yùn)算放大器A2的作用是把運(yùn)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(guò)電阻R1與參考電壓VREF相連，VREF經(jīng)R1向A2提供一個(gè)偏流I1，其電流方向與I2相反，因此運(yùn)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(dāng)時(shí)，；時(shí)，；時(shí)， 。由上述分析可看出，取不同數(shù)據(jù)時(shí)（0～255），可得對(duì)稱(chēng)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(hào)的幅度受的改變而改變。第四章 軟件設(shè)計(jì)及測(cè)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(jì)的，能可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。一個(gè)優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)具有下列特點(diǎn)： (1) 根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個(gè)獨(dú)立的部分。設(shè)計(jì)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(shù)立結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)風(fēng)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(xué)模型。即根據(jù)功能要求，描述各個(gè)輸入和輸出變量之間的數(shù)學(xué)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(jì)的總體效率，以簡(jiǎn)明、直觀法對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述，在編寫(xiě)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(shí)數(shù)器、中斷資源等。 (6) 注意在程序的有關(guān)位置處寫(xiě)上功能注釋?zhuān)岣叱绦虻目勺x性。 (7) 加強(qiáng)軟件抗干擾設(shè)計(jì)，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(gè)程序模塊： (1) 初始化程序； (2) 顯示程序； (3) 鍵盤(pán)掃描程序與處理程序； (4) 定時(shí)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(jì)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(pán)掃描及處理程序設(shè)計(jì) 這部分程序包括如下幾部分： ① 鍵盤(pán)掃描程序judge； ② 先對(duì)P1置數(shù)，行掃描； ③ 判斷是否有鍵按下； ④ 延時(shí)10ms，軟件去干擾； ⑤ 確認(rèn)按鍵按下X = P1， 保存行掃描時(shí)有鍵按下時(shí)狀態(tài)； ⑥ 列掃描； ⑦ 保存列掃描時(shí)有鍵按下時(shí)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(jì)思想。 鍵盤(pán)掃描程序： 單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤(pán)掃描是CPU工作的一個(gè)主要內(nèi)容之一。CPU忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)掃描。既保證不失時(shí)機(jī)的響應(yīng)鍵盤(pán)操作，又不過(guò)多占用CPU時(shí)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(pán)的工作方式。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省硬件，通常采用非編碼鍵盤(pán)，在這種鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)中，單片機(jī)對(duì)它的控制有三種方式：程序控制掃描方式；定時(shí)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(dāng)單片機(jī)空閑時(shí)，才調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，響應(yīng)鍵盤(pán)的輸入請(qǐng)求。 ② 定時(shí)掃描方式 這種方式就是每隔一定的時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次。通常是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生10ms的定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)定時(shí)器溢出中斷請(qǐng)求，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，以響應(yīng)鍵盤(pán)輸入請(qǐng)求。 ③ 中斷工作方式 為進(jìn)一步提高CPU效率，可以采用中斷掃描工作方式。即在鍵盤(pán)有健按下時(shí)，才執(zhí)行鍵盤(pán)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(jì)中的鍵盤(pán)線連接于89S52的P3口