【文章內容簡介】 的錯誤發(fā)生。 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)能否正常工作的關鍵。 多數鍵盤的按鍵均采用機械彈性開關。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。如圖 317 所示。軟件消抖則是利用延時來跳過抖動過程。 圖 317 單穩(wěn)態(tài)硬件消抖電路 鍵盤的結構形式一般有兩種：獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤。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 318 所示 [2]。矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用I/O 口線組成行、列結構，鍵位設置在行列的交點上。例如 4 4 的行、列結構可組成 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 318 獨立式鍵盤 三、矩陣鍵盤的工作方式 1．查詢工作方式 這種方式是直接在主程序中插入鍵盤檢測子程序，主程序每執(zhí)行一次，則鍵盤檢測子程序就對鍵盤進行檢測一次。如果沒有鍵按下，則跳過鍵識別 ，直接執(zhí)行其他程序；如果有鍵按下，則通過鍵盤掃描子程序識別按鍵，得到按鍵的編碼值。然后根據編碼值進行相應的處理，處理完后再回到主程序執(zhí)行。鍵盤掃描子程序流程如圖 319 所示 。 圖 319 鍵盤掃描流程圖 如圖 320 所示，就是中斷工作方式，當有中斷的時候，就去執(zhí)行掃描程序，沒有中斷的時候， CPU 可以去做其他的事情。這樣可以提高 CPU 的效率。 圖 320 鍵盤中斷工作方式 顯示模塊的設計 通過液晶 1602 顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下： 如上圖所示， 1602 的八位數據端接單 片機的 P1 口，其三個使能端 RS、 RW、E 分別接單片機的 ― 。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。 D/A 轉換電路的設計 DAC0832 是 CMOS 工藝制造的 8 位 D/A 轉換器，屬于 8 位電流輸出型 D/A 轉換器，轉換時間為 1us，片內帶輸入數字鎖存器。 DAC0832 與單片機接成數據直接寫入方式，當單片機把一個數據寫入 DAC 寄存器時， DAC0832 的輸出模擬電壓信號隨之對應變化。利用 D/A 轉換器可以產生各種波形，如方波、三角波、正弦波、鋸齒波等以及它們組合產生的復合波形和不規(guī)則波形。 主要性能： ◆輸入的數字量為 8 位； ◆采用 CMOS 工藝，所有引腳的邏輯電平與 TTL 兼容； ◆數據輸入可以采用雙緩沖、單緩沖和直通方式； ◆轉換時間： 1us； ◆精度： 1LSB； ◆分辨率： 8 位； ◆單一電源： 5― 15V，功耗 20mw； ◆參考電壓： 10― +10V； DAC0832 內部結構資料 :芯片內有兩級輸入寄存器，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、同步轉換等 。 D/A 轉換結果采用電流形式輸出。要是需要相應的模擬信號，可 通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現這個供功能。運放的反饋電阻可通過 RFB 端引用片內固有電阻，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 320 圖 320 DAC0832 電路原理圖 如圖 320所示，待轉換的 8位數字量由芯片的 8位數據輸入線 D0～ D7輸入，經 DAC0832 轉換后，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 數據線直接接到 DAC0832 的輸入端時，數據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，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現的數據。有時，微機控制系統(tǒng)要求同時輸出多個模擬量參數，此時對應于每一種參數需要一片 DAC0832，每片 DAC0832 的轉換時間相同，就可采用 DAC 寄存器對 CPU 分時輸入到輸入寄存器的各參數在同一時刻開始鎖存，進而同時產生各模擬信號。 控制信號 ILE、用來控制輸入寄存器。當 ILE 為高電平，為低電平，為負脈沖時，在 LE 產生正脈沖；其中 LE 為高電平時，輸入寄存器的狀態(tài)隨數據輸入線狀態(tài)變化， LE 的負跳變將輸入數據線上的信息存入輸入寄存器。 控制信號和用來控制 8 位 A/D 轉換器。當為低電平，輸入負脈沖時，則在LE 產生正脈沖；其中 LE 為高電平時， DAC 寄存器的輸入與輸出的狀態(tài)一致， LE負跳變，輸入寄存器內容存入 DAC 寄存器。 DAC0832 的數據輸出方式在微機應用系統(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轉換。其中有輸出電壓各自極性固定的單位性輸出和在隨動系統(tǒng)中輸出電壓有正負極性的雙極性輸出兩種輸出方式。 3. DAC 0832 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 內部鎖存器，將 CPU 通過數據總線直接向 DAC0832 輸出的停留時間很短的數據保存，直至轉換結束。 DAC0832 同 CPU 的接口如圖 321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 321 DAC0832 和 CPU 連接電路 本系統(tǒng) D/A 轉換電路圖 322 圖 322 D/A 轉換電路圖 DAC0832 芯片原理 ①管腳功能介紹如圖所示 圖 DAC0832 管腳圖 1 DI7～ DI0： 8 位的數據輸入端， DI7 為最高位。 2 IOUT1：模擬電流輸出端 1，當 DAC 寄存器中數據全為 1 時，輸出電流最大，當 DAC 寄存器中數據全為 0 時，輸出電流為 0。 3 IOUT2：模擬電流輸出端 2， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個常數，即 IOUT1＋ IOUT2＝常數。 4 RFB：反饋電阻引出端， DAC0832 內部已經有 反饋電阻，所以 RFB 端可以直接接到外部運算放大器的輸出端，這樣相當于將一個反饋電阻接在運算放大器的輸出端和輸入端之間。 5 VREF：參考電壓輸入端，此端可接一個正電壓，也可接一個負電壓，它決定 0 至 255 的數字量轉化出來的模擬量電壓值的幅度， VREF 范圍為 +10～ 10 V。 VREF 端與 D/A 內部 T 形電阻網絡相連。 6 Vcc：芯片供電電壓，范圍為 +5~ 15 V。 7 AGND：模擬量地，即模擬電路接地端。 8 DGND：數字量地。 當 WR2 和 XFER 同時有效時， 8 位 DAC 寄存器端 為高電平“ 1”，此時 DAC 寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端 D 也就是輸入寄存器 Q 端的電平變化；反之，當端為低電平“ 0”時，第一級 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8 位 DAC 寄存器中，以便第三級 8 位 DAC 轉換器進行 D/A 轉換。 一般情況下為了簡化接口電路，可以把和直接接地，使第二級 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式制作低頻信號發(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)點電路線路連接比較簡單雙緩沖方式適用于在需要同時輸出幾路模擬信號的場合每一路模擬量輸出需一片 DAC0832 芯片，構成多個 DAC0832 同步輸出電路程序簡單化電路線路連接比較復雜。根據以上分析，我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便，程序簡單，易操作。 DAC0832 主要是用于波形的數據的傳送，是本目電路中的主要芯片 （ 1）用輸入二進制數的位數表示；如 8 位。 （ 2 用輸出模擬電壓的最小值與最大值的比值表示。指最小輸出電壓和最大輸出電壓之比。 DAC0808 的分辨率為 1/256。 2．精度： DAC 實際輸出電壓與理想的輸出電壓的偏差。 DAC0808 的最大滿刻度偏差為 +1LSB 。 3．線性度： DAC 實際傳輸特性曲線與理想的傳輸特性曲線的偏差。 DAC0808的最大誤差為 +% 。 4．溫度靈敏度：在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產生的變化量。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高 1℃，輸出電壓變化的百分數作為溫度系數。 5．轉換速度：用完成一次轉換所需的時間――建立時間 Tset 來衡量。建立時間：輸入信號從開始變化到輸出電壓進入與穩(wěn)態(tài)值相差 1/2LSB 范圍以內的時間。輸入信號由全 0 變?yōu)槿?1 所需時間最長。當外接運放時，轉換時間還應加上運放的上升（下降）時間。 （ 3― 2） 式中為轉換時間 ，為建立時間，輸出最大電壓值，為運放輸出轉換速率。 二、 D/A 轉換器的分類 D/A 轉換器的品種繁多、性能各異。按輸入數字量的位數分： 8 位、 10 位、12 位和 16 位等；按輸入的數碼分：二進制方式和 BCD 碼方式；按傳送數字量的方式分：并行方式和串行方式；按輸出形式分：電流輸出型 和電壓輸出型，電壓輸出型又有單極性和雙極性；按與單片機的接口分：帶輸入鎖存的和不帶輸入鎖存的。 I/V 轉換波形輸出電路 DAC0832 為電流輸出型轉換器一般要求輸出是電壓，所以還必須經過一個外接的運算放大器轉換成電壓。如圖所示為一種用兩級運算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從輸出為單極性模擬電壓，從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 5V。 LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內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，因此被廣泛應用在各種電路中。 LM324 圖 33 各 對應管腳 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，因此被廣泛應用在各種電路中。如下圖 33 各對應管腳。 LM324 工作原理 （管腳功能如圖所示 圖 LM324管腳圖在此項目中用了 LM324的三組運放，分別置于第一級輸出，第一、二級之間，第二級輸出。 D/A 轉換器輸出為雙極性， 圖 7 D/A 轉換器雙極性輸出電路 圖 7 中，運算放大器 A2 的作用是把運算放大器 A1 的單向輸出電壓轉換成雙向輸出電壓。其原理是將 A2 的輸入端∑通過電阻 R1 與參考電壓 VREF 相連， VREF經 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 I I2 之代數和。則 D/A 轉換器的總輸出電壓為： （ 11） （ 12） 為 DAC0832 提供的參考電壓，輸入的波形數據。由上兩式可得： （ 13） 取，當時，；時，；時。由上述分析可看出，取不同數據時（ 0～，則式（ 11）可表示為： 由上式可知，輸出信號的幅度受 的改變而改變。 第 4 章 軟件設計 軟件總體設計 應用系統(tǒng)中的應用軟件是根據系統(tǒng)功能要求而設計的，能可靠地實現系統(tǒng)的各種功能。一個優(yōu)秀的應用系統(tǒng)的應具有下列特點： 1 根據軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個獨立的部分。設計出軟件的總體