【文章內(nèi)容簡介】 和多路轉(zhuǎn)換的地址 /數(shù)據(jù)總線，可直接與 MCS51 單片微機(jī)相連接。因此還是 MCS51 應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴(kuò)展器件。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) IX 圖 331 8255 的引腳圖 AD0— AD7：三態(tài)地址 /數(shù)據(jù)總線。連接 CPU 的底 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線。 IO/M： RAM/IO 口選擇信號(hào)輸入端。 CS：片選信號(hào)輸入端， 8255 為 CS，低電平有效。 RD：讀選通信號(hào)輸入端。低電平有效。 WR：寫選通信號(hào)輸入段。低電平有效。 RESET：復(fù)位信號(hào)輸入段。高電平有效，并初始化 3 個(gè) I/O 口為輸入方式。 PA0— PA7： A 口的 I/O 線、 I/O 方向由命令字編程設(shè)定。 PB0— PB7： B 口的 I/O 線、 I/O 方向由命令字編程設(shè)定。 PC0— PC7： C 口的 I/O 線，或 A 口和 B 口的狀態(tài)控制信號(hào)線。由命令字編程設(shè)定。 Vcc： +5V 電源線。 Vss: 接地線。 8255 片內(nèi) 256*8 位靜態(tài) RAM，在速度上與 MCS51 完全匹配。當(dāng) IO/M=0 時(shí)， CPU對(duì) 8255 的 RAM 進(jìn)行讀寫，尋址范圍為 00H— 0FFH。 8255 與 8051 的外部接口電路 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) X 圖 332 8255 與 8051 的外部接口電路 由上圖可以看出 8051 通過地址鎖存器與 8255 相連， 8255 的片選信號(hào) CS 及口地址選擇線 A0、 A1 分別由 8051 的 、 、 經(jīng)地址鎖存器 74LS373 后提供。故8255 的 A、 B、 C 口及控制口地址分別為 FF7CH、 FF7DH、 FF7EH、 FF7FH。 8255 的復(fù)位端與 8051 的復(fù)位端相連，都接到 8051 的復(fù)位電路上。必須根據(jù)外圍設(shè)備的類型選擇 8255 的操作方式，并在初始化程序中把相應(yīng)控制字 寫入操作口。 8255 的編程如下： 各端口地址是： A 口地址： FF7CH B 口地址： FF7DH C 口地址： FF7EH 控制口地址： FF7FH 8255 的工作方式可由 CPU 寫入一個(gè)控制字到 8255 控制字寄存器來選擇。方式控制字共有八位， D7 位為置方式標(biāo)志，有效為 1，假設(shè)要求 8255 工作方式 0，且 A 口作為輸出， B 口作為輸出， C 口作為輸入，則可得控制字為 81H。 鍵盤及顯示電路 鍵盤輸入特點(diǎn) 按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，均利用了機(jī)械 觸點(diǎn)的合、斷。一個(gè)電壓信號(hào)通過機(jī)械的斷開、閉合過程。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XI 圖 251 鍵盤抖動(dòng)波形圖 由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下斷開。因而，在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為 5~10ms，這是一個(gè)很重要的時(shí)間參數(shù)，在很多場合都要用到。 按鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間由操作人員的按鍵動(dòng)作持續(xù)時(shí)間決定，一般為十分之幾秒到幾秒時(shí)間。 按鍵的閉合與否，反應(yīng)在電壓的上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認(rèn)按 鍵按下沒有。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個(gè)方面。 按鍵接口電路的消抖措施 消除按鍵抖動(dòng)影響通常有硬件、軟件兩種方法。本論文采用雙穩(wěn)態(tài)消抖的硬件消抖方法。 雙穩(wěn)態(tài)消抖的原理： 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XII 圖 352 雙穩(wěn)態(tài)消抖電路原理圖 圖 352 中用兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè) RS 觸發(fā)器，當(dāng)按鍵為按下時(shí)，輸出為 1，當(dāng)按鍵按下時(shí)，輸出為 0。此時(shí)即使由于按鍵的機(jī)械性能使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬間不閉合，只要按鍵不返回原始狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，輸出保持為 0，不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。 這一點(diǎn)很容易通過分析 RS 觸發(fā)器的工作過程得到驗(yàn)證。 設(shè)按鍵首先處于 a 位置，此時(shí) RS 觸發(fā)器的與非門輸出端 OUT1 為高電平 1，與非門 2 的輸出端 OUT2 為 0，此輸出引入到與非門 1 的一個(gè)輸入端，會(huì)把與非門 1 鎖住，使其固定輸出為 1。如果此時(shí)按下按鍵，即使按鍵在 a 位置因彈性而產(chǎn)生瞬間抖動(dòng)，形成一連串的抖動(dòng)波形，即與非門 1 輸入端出現(xiàn)了一連串的高和低電平，由于與非門 2的輸入端在按鍵沒有到達(dá) b 位置時(shí)始終是 0，所以無論與非門 1 輸入端的信號(hào)電平怎么變化，與非門 1 輸出端 OUT1 的輸出恒為 1。當(dāng)按鍵到達(dá) b 時(shí)，一旦與非門 2 的輸出端呈現(xiàn) 低電平時(shí)， RS 觸發(fā)器將出現(xiàn)狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，此時(shí)， OUT2 端輸出為 1， OUT1 端輸出為 0， OUT1 又引回與非門 2 的一個(gè)輸入端，鎖住與非門 2，保證其輸出恒為 1，這樣即使按鍵出現(xiàn)抖動(dòng)，也不會(huì)影響 OUT2 的輸出，因此 OUT1 的輸出也恒為 0。同樣，在松開按鍵的過程中，只要一接通 a，輸出為 1，在接通 a 的過程中，即使產(chǎn)生了彈性抖動(dòng)，只要按鍵不與按鍵 b 發(fā)生接觸， RS 觸發(fā)器的輸出將保持不變。通過以上分析，可知，如果在按鍵信號(hào)輸入端加上一個(gè) RS 觸發(fā)器就可以剔除按鍵抖動(dòng)產(chǎn)生的干擾。 矩陣鍵盤的概述 1．矩陣鍵盤的工作原 理：按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到 +5V 上。平時(shí)無按鍵動(dòng)作時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低 ,則行線電平為低，列線電平如果為高，則行線電平亦為高。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在 .由于矩陣鍵盤中行、列線為多用鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此個(gè)按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將、列線信號(hào)配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 2．按鍵的識(shí)別方法 矩陣鍵盤按鍵的 識(shí)別方法分兩步進(jìn)行：第一步，識(shí)別鍵盤有無鍵被按下；第二步，如果有鍵被按下，識(shí)別出具體的按鍵。識(shí)別鍵盤有無鍵按下的方法是讓所有列線均置為0 電平，檢查各行線電平是否有變化，如果有變化，則說明有鍵被按下，如果沒有變化， 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XIII 則說明無鍵被按下（實(shí)際編程時(shí)應(yīng)考慮按鍵抖動(dòng)的影響，通常總是采用軟件延時(shí)的方法進(jìn)行消抖處理）。 識(shí)別具體按鍵的方法是（亦稱為掃描法）：逐行置零電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)榱汶娖?，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。 3．鍵盤的工作方式 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵 盤掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一。 CPU 在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí) ,如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。鍵盤的工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 工作的忙，閑情況而定 .其原則是既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過多占用 CPU 的工作時(shí)間。通常，鍵盤工作方式有三種，即：編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。 CPU 對(duì)鍵盤的掃描采用程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵掃描狀態(tài) ,則反復(fù)地掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。而在執(zhí)行鍵入命令或處理輸入數(shù)據(jù)過程中， CPU將不再響應(yīng)鍵入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤為止。 由圖 254 可見鍵盤采用編程掃描方式工作， PB 口輸出逐行掃描信號(hào)， PA 口輸入8 位列信號(hào)，均為低電平有效。 8255A 的 A0、 A1 上， CS 與 相接， WR、 RD 分別與 8051 的 WR、 RD 相連。 LED 顯示原理及顯示方式 1． LED 顯示器結(jié)構(gòu) LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是 7 段 LED。這種顯示塊有共陰極和共陽極兩種。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XIV 圖 253 LED 顯示器引腳圖 共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光二