【文章內(nèi)容簡介】 比直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯。比如加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接端口線則只能多出1鍵。由些可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤要比直接法復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些。列線通過電阻接正電源作為輸出端，而列線所接的I/O端口則作為輸入。當(dāng)按鍵沒有按下時，所有輸出端都是高電平，代表無鍵按下。此時行線輸出是低電平，一旦有鍵按下時，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了，鍵盤按鍵功能如下表1。表1 鍵盤按鍵功能鍵號功能鍵號功能鍵號功能鍵號功能S11S55S99S13個位S22S66S10S14十分位S33S77S11S15百分位S44S88S12S16千分位 數(shù)字控制部分 單片機(jī)控制的基本系統(tǒng)數(shù)控部分 核心采用ATC98C51單片機(jī)編程產(chǎn)生PWM信號控制逆變變壓器初級線圈的電流的流通情況在它的次級產(chǎn)生感生電流。 數(shù)控部分核心圖。 元件的選取元件名電路中的標(biāo)號原件值電阻R1 R2 R15 R33 R2310K 10K 100K R33:R23=2:1電容C1 C2 C3 C833pf 33pf 10pf 1200uf變壓器TR2N=7芯片AT89C51整流橋 二極管G2SB82, D2,D3D2,D3為IN5822 AT89C51單片機(jī)簡介 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[10]。①主要特性：１）與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年２）全靜態(tài)工作：0Hz24Hz３）三級程序存儲器鎖定４）1288位內(nèi)部RAM５）32可編程I/O線６）兩個16位定時器/計數(shù)器７）5個中斷源 ８）可編程串行通道９）低功耗的閑置和掉電模式１０）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路②管腳說明： AT89C51的引腳圖VCC：供電電壓GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。③振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。④芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(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，定時器，計數(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，直到下一個硬件復(fù)位為止[10]。 A/D轉(zhuǎn)換 A/D轉(zhuǎn)換電路這一部分采用的是常規(guī)的轉(zhuǎn)換方法,即是才用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,其中在不同的精度場合要求不同位數(shù)的芯片,。 A/D轉(zhuǎn)換電路由上面的A/D轉(zhuǎn)換電路可以知道由紅線標(biāo)出的（IN7）是采樣信號輸入A/D轉(zhuǎn)換的輸入端，ADC0808的IN0、INININ7接的是模擬量輸入我們在這次的設(shè)計選用的是IN7，ADD A、ADD B、ADD C接的是地址線，由于模擬量輸入選用的是IN7所以在轉(zhuǎn)換時這三個口應(yīng)當(dāng)接高電平。ALE是地址鎖存允許，START是芯片的啟動引腳其上脈沖的下降沿啟動一次A/D轉(zhuǎn)換，在這里由于單片機(jī)還要有其他的工作我們在這里就將ALE、（/WR）共同決定（均為‘0’時ADC0808開始工作）,EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，我們可以利用這個信號和單片機(jī)通信來調(diào)用后續(xù)的處理程序。OE是輸出允許端，OUT0、OUTOUT7是數(shù)字信號的輸出端。當(dāng)我們需要讀取數(shù)字信號的時間我們使OE口為高電平即刻從OUT0、OUTOUT7讀取數(shù)據(jù)了（(/RD)均為‘0’） 。在圖中V+ref、Vref為參考電壓的正負(fù)引腳，我們采用的參考電壓是+5V就是V+ref接+5V、Vref接地，注意這個也關(guān)系到前面的采樣電壓的值的大小，因此我們要前后相互顧及即是要求V1小于+5V。CLK接時鐘信號我們在這里選用500KHZ由U2（74ls90）分頻單片機(jī)的ALE信號可得（CLK=(12M/6)/4=500K）。. 性能實現(xiàn)的引腳電平表引腳相關(guān)聯(lián)的引腳需要的電平實現(xiàn)的功能ALE、STARTQ6=0=0鎖存地址啟動A/D轉(zhuǎn)換ADD A ADD B、ADD C地址鎖存74LS373的QQQ5Q3=Q4=Q5=1選擇通道IN7OEQ6=0=0輸出數(shù)字信號到ADC的數(shù)字輸出口CLK74LS90的Q3提供ADC0808的工作時鐘逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808的基本原理：①轉(zhuǎn)換開始前先將所有寄存器清零。②開始轉(zhuǎn)換以后，時鐘脈沖首先將寄存器最高位置成1，使輸出數(shù)字為100…0。③這個數(shù)碼被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓uo，送到比較器中與ui進(jìn)行比較。1）若ui＞uo，說明數(shù)字過大了，故將最高位的1清除；2）若ui＜uo，說明數(shù)字還不夠大，應(yīng)將這一位保留。④然后，再按同樣的方式將次高位置成1，并且經(jīng)過比較以后確定這個1是否應(yīng)該保留。這樣逐位比較下去，一直到最低位為止。⑤比較完畢后，寄存器中的狀態(tài)就是所要求的數(shù)字量輸出。逐次逼近型ADC的工作原理很像用天平稱重的過程。只不過使用的砝碼一個比一個小一半。⑥分辨率=mv ADC0808芯片引腳介紹 ADC0808引腳圖IN0～I(xiàn)N7：為模擬量的輸入口,我們選取IN3口為入口，外接可變電阻，通過改變阻值來控制模擬量的輸入。 A、B、C：3位地址輸入，2個地址輸入端的不同組合選擇八路模擬量輸入。這里我們將A，B接高電平，C為低電平。ALE：地址鎖存啟動信號,在ALE的上升沿,將A、B、C上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。 D0～D7：八位數(shù)據(jù)輸出線，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由這8根線傳送。 OE：允許輸出信號。當(dāng)OE=1時，即為高電平，允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。 START：啟動信號輸入端，START為正脈沖，其上升沿清除ADC0808的內(nèi)部的各寄存器，其下降沿啟動A/D開始轉(zhuǎn)換。 EOC：轉(zhuǎn)換完成信號，當(dāng)EOC上升為高電平時，表明內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換已完成。 CLK：時鐘輸入信號，選用頻率500KHZ [10]。 顯示電路的設(shè)計 顯示電路為了實現(xiàn)輸出電壓的實時監(jiān)控，輸出電壓采樣測量經(jīng)過單片機(jī)的處理后并將輸出電壓用LED電子屏幕顯示，用戶可以從顯示器上看見兩個電壓值：其一為單片機(jī)設(shè)置的電壓值，即期望值。其二為輸出電壓的實測值。正常工作時兩者相差很小。一旦出現(xiàn)異常狀況，用戶可以看出期望值不符，從而采取相應(yīng)的措施。本次設(shè)計的顯示電路如下圖所示： 顯示電路顯示的原理：這里的顯示主要牽涉到8255A芯片，要關(guān)系到8255A各個口的地址，由圖可得A口的地址是00 ，(MOV R0,00H,MOVX @R0,A)，緊接著由P0口送出需要點亮的等的代碼由8255A的PB口輸出(MOV R0,01H,MOVX @R0,A)，A中是每一次要傳送的代碼，這樣就達(dá)到了顯示的目的了，（此處的顯示器是共陰極的）；雖然燈是依次點燃的但人的視覺暫留時間是24秒所以不會察覺。 8255A的結(jié)構(gòu) 8255A的引腳圖8255A由以下幾部分組成：①三個數(shù)據(jù)端口A，B，C ②這三個端口均可看作是I/O口，但它們的結(jié)構(gòu)和功能也稍有不同。 １）A口：是一個獨(dú)立的8位I/O口，它的內(nèi)部有對數(shù)據(jù)輸入/輸出的鎖存功能。 ２）B口：也是一個獨(dú)立的8位I/O口，僅對輸出數(shù)據(jù)的鎖存功能。 ３）C口：可以看作是一個獨(dú)立的8位I/O口；也可以看作是兩個獨(dú)立的4位I/O③A組和B組的控制電路 這是兩組根據(jù)CPU命令控制8255A工作方式的電路，這些控制電路內(nèi)部設(shè)有控制寄存器，可以根據(jù)CPU送來的編程命令來控制8255A的工作方式，也可以根據(jù)編程命令來對C口的指定位進(jìn)行置/復(fù)位的操作。A組控制電路用來控制A口及C口的高4位；B組控制電路用來控制B口及C口的低4位。 ④數(shù)據(jù)總線緩沖器 8位的雙向的三態(tài)緩沖器。作為8255A與系統(tǒng)總線連接的界面，輸入/輸出的數(shù)據(jù)，CPU的編程命令以及外設(shè)通過8255A傳送的工作狀態(tài)等信息，都是通過它來傳輸?shù)摹?⑤讀/寫控制邏輯讀/寫控制邏輯電路負(fù)責(zé)管理8255A的數(shù)據(jù)傳輸過程。它接收片選信號CS 及系統(tǒng)讀信號RD、寫信號WR、復(fù)位信號RESET，還有來自系統(tǒng)地址總線的口地址選擇信號A0和A1。 8255A的引腳信號 引腳信號可以分為兩組：一組是面向CPU的信號，一組是面向外設(shè)的信號。 ①面向CPU的引腳信號及功能 D0D7：8位，雙向，三態(tài)數(shù)據(jù)線，用來與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連；RESET：復(fù)位信號，高電平有效，輸入，用來清除8255A的內(nèi)部寄存器，并置A口，B口，C口均為輸入方式； CS：片選，輸入，用來決定芯片是否被選中；RD：讀信號，輸入，控制8255A將數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息送給CPU； WR：寫信號，輸入，控制CPU將數(shù)據(jù)或控制信息送到8255A； A1，AO：內(nèi)部口地址的選擇，輸入。這兩個引腳上的信號組合決定對8255A內(nèi)部的哪一個口或寄存器進(jìn)行操作。8255A內(nèi)部共有4個端口：A口，B口，C口和控制口，兩個引腳的信號組合選中端口見下表。