【文章內(nèi)容簡介】 g筆劃段電極上的方波與COM電極上的方波相位相反，而e，f筆劃段電極上的方波與COM電極上的方波相位相同。一般控制方波的頻率為25——100赫茲，并保持其為對(duì)稱方波，從而使加在液晶極板上的交流電壓的平均值為零，否則如有較大的直流分量，將使液晶材料迅速分解，這會(huì)大大縮短顯示器的工作壽命。 第四節(jié) 鍵盤接口技術(shù) 鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)聯(lián)系的一種輸入設(shè)備，它由若干按鍵組成，用戶通過鍵盤向CPU輸入數(shù)據(jù)或命令以實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信。對(duì)鍵盤的識(shí)別可分為兩類【6】：一類是由專用的硬件電路來識(shí)別（如2376，74C922），它產(chǎn)生相應(yīng)的編碼，并送往CPU，這種方式稱為編碼鍵盤，它使用起來方便，但需要價(jià)格昂貴的專用芯片，在單片機(jī)系統(tǒng)中一般不采用；另一種用軟件來識(shí)別，稱為非編碼鍵盤，它結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，應(yīng)用靈活，單需要編制相應(yīng)的鍵盤管理程序。單片機(jī)系統(tǒng)普遍采用這種方式。一、鍵的識(shí)別按鍵工作處于兩種狀態(tài)：按下與釋放。一般按下為接通，釋放為斷開，這兩種狀態(tài)要被CPU識(shí)別，通常將該兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的低電平與高電平。一般情況下，將按鍵信號(hào)直接接入單片機(jī)的I/O接口，可用JB bit，rel或JNB bit， rel等指令對(duì)接入P口的按鍵的高低電平狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。由于鍵的按下與釋放是隨機(jī)的，如何捕捉按鍵的狀態(tài)變化是需要考慮的問題。主要有以下兩種方法。（1） 外部中斷捕捉， ， INT0端口由高變?yōu)榈?，向CPU發(fā)出中斷請求，若CPU開放外部中斷0，則響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，掃描鍵盤。用外中斷捕捉按鍵的方法的優(yōu)點(diǎn)無須定時(shí)查詢鍵盤，節(jié)省了CPU的時(shí)間資源。缺點(diǎn)是容易受到干擾，以有鍵按下未釋放時(shí)再有其他鍵按下時(shí)，則無法識(shí)別，此外，還需要額外的增加一個(gè)與門。（2） 定時(shí)查詢 一般情況下，單片機(jī)系統(tǒng)的用戶按一次鍵(從按下到釋放)或釋放一次鍵(從釋放到再次按下)，最快也需要50MS以上，在此期間，CPU只要有一次查詢鍵盤，則該次按鍵和釋放就不會(huì)丟失。因此，可以編制這樣的程序，既每隔不大于50MS的時(shí)間(典型為20MS)CPU就查詢一次鍵盤，查詢各鍵的按下與釋放的狀態(tài)，就能正確的識(shí)別用戶對(duì)鍵盤的操作。 各次查詢鍵盤的時(shí)間間隔的定時(shí)，可用定時(shí)器中斷來實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件定時(shí)來實(shí)現(xiàn)(如主程序的執(zhí)行時(shí)間)，同時(shí)也可以結(jié)合LED動(dòng)態(tài)掃描時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。定時(shí)查詢鍵盤方法的電路，優(yōu)點(diǎn)是電路簡潔，節(jié)省硬件，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用靈活。缺點(diǎn)是占用較多的CPU時(shí)間資源(但這對(duì)大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來說應(yīng)該不是問題)。一般情況下推薦使用該方法。二、鍵的消抖 理想的按鍵信號(hào)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)脈沖，但是事實(shí)上，按下和釋放都需要一個(gè)過程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過程是處于高低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動(dòng)。抖動(dòng)持續(xù)的時(shí)間的長短，頻率的高低與按鍵的機(jī)械特性及人的操作有關(guān)，一般在510MS之間。這就有可能造成CPU對(duì)一次按鍵過程做多次處理。為了避免這種情況發(fā)生，應(yīng)采取措施消除抖動(dòng)。 消除抖動(dòng)的方法有兩種，一種是采取硬件措施來實(shí)現(xiàn)，如用濾波器電路，雙穩(wěn)態(tài)電路等。這種方法的另一好處是增強(qiáng)了電路的抗干擾能力。另一種是采用軟件來實(shí)現(xiàn)，既當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，間隔10MS以上時(shí)間后，才進(jìn)行下一次的查詢，這樣就繞過了抖動(dòng)時(shí)間，同樣，對(duì)于釋放按鍵也進(jìn)行相應(yīng)的處理。非編碼鍵盤可以分為兩種結(jié)構(gòu)形式:獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤是指直接用I/O口線構(gòu)成單個(gè)案件電路，每個(gè)按鍵占用一個(gè)I/O口線。行列式鍵盤是將I/O口線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交點(diǎn)上，這就構(gòu)成了行列式鍵盤，行列鍵盤中按鍵的數(shù)量可達(dá)行線數(shù)N乘以列線數(shù)M，由此可見，行列式鍵盤在按鍵較多時(shí)，可以節(jié)約I/O口線。第五節(jié) 看門狗電路 由于單片機(jī)自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的場合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因?yàn)槭芡饨绺蓴_而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑【7】。一、軟件看門狗軟件看門狗是利用單片機(jī)片內(nèi)閑置的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器單元作為看門狗，在單片機(jī)程序中適當(dāng)?shù)牟迦氡O(jiān)控指令，當(dāng)程序出現(xiàn)異?；蜻M(jìn)入死循環(huán)時(shí)，利用軟件將程序計(jì)數(shù)器PC賦予初始值，強(qiáng)制性的使程序重新開始運(yùn)行。 軟件看門狗的最大特點(diǎn)是無須外加硬件電路，經(jīng)濟(jì)性好。當(dāng)然，如果片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被占用，就需要尋求其他的設(shè)計(jì)方式了。二、硬件看門狗 專用硬件看門狗是指一些集成化的或集成在單片機(jī)內(nèi)的專用看門狗電路，它實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，發(fā)出溢出脈沖。從實(shí)現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好后，在程序中適當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保證程序正常運(yùn)行時(shí)看門狗不溢出。而當(dāng)程序運(yùn)行異常時(shí)，看門狗超時(shí)發(fā)出溢出脈沖，通過單片機(jī)的RESET引腳使單片機(jī)復(fù)位。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，與硬件組成及軟件的控制策略都有密切的關(guān)系。對(duì)于沒有看門狗定時(shí)器的單片機(jī)或是認(rèn)為內(nèi)部看門狗不可靠時(shí)，可以采用外部看門狗定時(shí)器。外部看門狗電路既可以用專用看門狗芯片，也可由普通芯片實(shí)現(xiàn)。由于單片機(jī)自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣、噪聲大的場合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因?yàn)槭芡饨绺蓴_而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)置看門狗是為了防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性的一種重要途徑。一個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)軟、硬件的結(jié)合體，在系統(tǒng)正常工作時(shí)，會(huì)受到各種外界干擾因素的影響。這種外界干擾輕者導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯(cuò)，重者將嚴(yán)重影響程序的運(yùn)行。因此單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)一定要考慮系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)，以滿足系統(tǒng)在現(xiàn)場苛刻環(huán)境下的正常運(yùn)行，而“看門狗”則是系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其他CPU的運(yùn)行情況。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到來自單片機(jī)或其他CPU的觸發(fā)信號(hào)，則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時(shí)仍能夠維持正常的工作狀態(tài)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，看門狗的設(shè)計(jì)一般采用硬件和軟件結(jié)合兩種方式。第二章 數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 設(shè)計(jì)方案 數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到廣泛應(yīng)用。數(shù)字鐘的工作原理如圖21 ：圖21方案一：基本門電路搭肩，用基本門電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障系數(shù)大，不易調(diào)試。方案二：單片機(jī)編程，用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，由于使用軟硬件結(jié)合的方式，所以電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試也相對(duì)方便。與第一種方案比較優(yōu)點(diǎn)明顯，我選擇了第二種方案。第二節(jié) 系統(tǒng)的功能與要求，由五位LCD顯示器顯示時(shí)、分、星期。用兩個(gè)LCD閃動(dòng)的點(diǎn)來指示秒的節(jié)拍；；；177。15秒/月。4。通常時(shí)鐘的調(diào)校使用按鍵進(jìn)行操作，本方案采用三個(gè)按鍵，一個(gè)用于被調(diào)位的選取，另外兩個(gè)用于加一和減一。這種方案直觀，使用方便，需要按鍵數(shù)量少。5。由于對(duì)時(shí)鐘的精度要求較高，因此只能采用晶體震蕩器。定時(shí)由單片機(jī)里的定時(shí)器來完成，但考慮到用軟件裝載定時(shí)常數(shù)會(huì)產(chǎn)生誤差，所以要采用具有自動(dòng)重裝載功能的定時(shí)器方式二，這樣會(huì)消除積累誤差，另外在硬件上采用可調(diào)電容來消除晶振的調(diào)整頻差。第二節(jié) 系統(tǒng)硬件的選用選用設(shè)備有：(1) AT89C51單片機(jī)一片 (2) 9012型三極管四只(3) (4) 150歐電阻六只(5) 300歐電阻一只 (6) 6兆赫茲晶振一只(7) 五位數(shù)碼液晶顯示器套件一件 （8）音樂芯片和揚(yáng)聲器各一個(gè)(9) 7805三端穩(wěn)壓電源一個(gè) (10) 開關(guān)鍵盤、電容、連線若干。3個(gè)按鍵采用獨(dú)立鍵盤結(jié)構(gòu)形式，分別接3根I/O口線。在XTAL2引腳上，可對(duì)地接一個(gè)可調(diào)電容，用來調(diào)整晶振頻率的偏差。在REST引腳端，連接了一個(gè)由電容，電阻，按鍵組成的上電復(fù)位電路和手動(dòng)復(fù)位電路。把液晶顯示器套件直接與單片機(jī)連接，然后通過軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)，這也是實(shí)現(xiàn)液晶顯示器件驅(qū)動(dòng)的一種方法。圖22畫出了用89C51的P1，P2，P3三個(gè)并行口聯(lián)合驅(qū)動(dòng)四位液晶顯示器件的電路，使用晶振為6MHz。AT89C51 XTAL1 XTAL2石英晶振 I/O 圖 22第三章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)第一節(jié) 延時(shí)的設(shè)定 延時(shí)方法可以有兩種一是利用MCS51內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生溢出中斷來確定1秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法【8】。一、硬件延時(shí)計(jì)數(shù)器初值計(jì)算定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到TH和TL中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全1到全0時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計(jì)算通式： TC=MC式中，M為計(jì)數(shù)器摸值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為213 ；在方式1時(shí)M的值為216；在方式2和3為28 計(jì)算公式 T=（M－TC）T計(jì)數(shù) 或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／T計(jì)數(shù)　T計(jì)數(shù)是單片機(jī)時(shí)鐘周期ＴＣＬＫ的１２倍；ＴＣ為定時(shí)初值如單片機(jī)的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ１２ＭＨＺ　，經(jīng)過１２分頻方式０ ＴＭＡＸ＝213?。蔽⒚耄剑福保梗埠撩敕绞剑薄　　　。裕停粒兀?16?。蔽⒚耄剑叮担担常逗撩腼@然１秒鐘已經(jīng)超過了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問題． １秒的計(jì)算方法　　我們采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為２０的軟件計(jì)數(shù)器和使Ｔ０定時(shí)５０毫秒．這樣每當(dāng)Ｔ０到５０毫秒時(shí)ＣＰＵ就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中，ＣＰＵ先使軟件計(jì)數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。為零表示１秒已到可以返回到輸出時(shí)間顯示程序。相應(yīng)程序代碼（１）主程序　　　　定時(shí)器需定時(shí)５０毫秒，故Ｔ０工作于方式１。　初值：　　　?。裕茫剑停裕?T計(jì)數(shù)　＝２１６?。担癿s/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD， 01H ； 令ＴＯ為定時(shí)器方式１ MOV TH0， 3CH ；裝入定時(shí)器初值 MOV TL0， BOH　?。? MOV IE，　　　82H ；開Ｔ０中斷 SEBT 　TＲO　　　　　　??；啟動(dòng)Ｔ０計(jì)數(shù)器 MOV 　RO，　　14H　　??；軟件計(jì)數(shù)器賦初值LOOP:　SJMP $　　　　　　　　　；等待中斷（２）中斷服務(wù)子程序ＯＲＧ　?。埃埃埃拢? ＡＪＭＰ　　ＢＲＴ０ＯＲＧ?。埃埃拢龋拢遥裕希篋JNZ Ｒ０，ＮＥＸＴAJMP TIME ； 跳轉(zhuǎn)到時(shí)間及顯示子程序 DJNZ：ＭＯＶ?。遥?，＃１４Ｈ?。换謴?fù)Ｒ０值MOV TH0， 3CH ；重裝入定時(shí)器初值MOV TL0， BOH　??；MOV IE， 82H ＲＥＴ１ＥＮＤ二、 軟件延時(shí) MCS51的工作頻率為212MHZ，我們選用的89C51單片機(jī)的工作頻率為6MHZ。機(jī)器周期與主頻有關(guān)，機(jī)器周期是主頻的12倍，所以一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為12*（1/6M）=2us。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣我們就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時(shí)間。 具體的延時(shí)程序分析： DELAY:MOV R4，08H 延時(shí)1秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ