【文章內容簡介】 5 為 BSTB 。 2．靜態(tài)顯示接口 1）靜態(tài)顯示概念 靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定導通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個數(shù)碼管的 8個字段分別與一個 8位 I/O 口地址相連， I/O 口只要有段碼輸出，相應字符即顯示出來，并保持不變，直到 I/O 口輸出新的段碼。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可 獲得較高的亮度，且占用 CPU 時間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。 3．動態(tài)顯示接口 1）動態(tài)顯示概念 動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應并聯(lián)在一起，由一個 8位的 I/O 口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的 I/O 口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管 ，并送出相應的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時顯示的感覺。 采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O 口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時， CPU 要依次掃描，占用 CPU較多的時間。 綜合靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示的優(yōu)缺點 ,在本次設計中選擇動態(tài)顯示。 用 MCS51 系列單片機構建數(shù)碼管動態(tài)顯示系統(tǒng)時常采用 8155 可編程 I/O 擴展接口。 2）多位動態(tài)顯示接口 應用 基于單片機溫度控制 系統(tǒng) 的 設計 8 采用 8051 與 8155 接口，再采用 8155 的 I/O 口控制數(shù)碼管的段碼和位碼，同時，采用動態(tài)掃描方式依次循環(huán)點亮各位數(shù)碼管，即可構成多位動態(tài)數(shù)碼管顯示電路。 由 8155 的 A口控制段碼輸出， C口控制位碼輸出，采用定時器中斷方式實現(xiàn)動態(tài)掃描，每隔 20ms 掃描一次，每位數(shù)碼管點亮的時間為 1ms。在單片機內部 RAM設置待顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由查表程序完成顯示譯碼，將緩沖區(qū)內待顯示數(shù)據(jù)轉換成相應的段碼，再將段碼通過 8051 的 P0 口送至 8155 的 A 口；位碼數(shù)據(jù)由累加器循環(huán)左移指令產生，再通過 P0口送至 8155 的 C 口。 以單片機內部 RAM 的 30H?35H 單元作為顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，六位數(shù)碼管段碼的獲取及每位數(shù)碼管的顯示時間均由顯示子程序完成；采用定時器中斷方式實現(xiàn)動態(tài)掃描，每隔20ms 掃描一次，每位數(shù)碼管點亮的時間為 1ms。單片機每接收一次按鍵信號（即模擬生產線計數(shù)信號），顯示緩沖區(qū)的待顯示數(shù)據(jù)被刷新一次，數(shù)碼管相應的顯示數(shù)值也就隨之發(fā)生變化，如連續(xù)按鍵，即可產生計數(shù)數(shù)據(jù)從左至右循環(huán)移動的效果。根據(jù)圖中 IO/M 、CE 與單片機的連接可知，可以確 定命令 /狀態(tài)字 A 口、 B 口、 C 口、計數(shù)值低 8 位寄存器及高 6 位和方式寄存器地址分別為： 0100H、 0101H、 0102H、 0103H、 0104H、 0105H 。 同樣都是動態(tài)掃描顯示，如果是采用不斷調用子程序的方式實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示，亮度相對較高， CPU 效率較低；但如果是采用定時器中斷（ 20ms 中斷一次）的方式實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示，亮度較低， CPU 效率相對較高；誰優(yōu)誰劣，各有千秋。 針對數(shù)碼管顯示亮度偏低的情況，可采用提高掃描速度（如由 20ms 改為 10ms） ,或適當延長單只數(shù)碼管導通的時間（如導通延時時間由 1ms改為 2ms）等措施來彌補，但其帶來的后果是顯示程序占用 CPU 的時間更多，導致 CPU 利用率更加下降。 可編程鍵盤的設計 鍵盤是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上是一個開關元件，也就是說鍵盤是一組規(guī)則排列的開關。 按鍵的分類 按鍵按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等；另一類是無觸點開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關按鍵。 按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類 鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。 全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路，這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價格較貴，一般的單片機應用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟實用，較多地應用于單片機系統(tǒng)中。下面將重點介紹非編碼鍵盤接口。 鍵輸入原理 在單片機應用系統(tǒng)中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功 能外，其它按鍵都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。當所設置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，計算機應用系統(tǒng)應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入是與軟件結構密切相關的過程。 對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與 CPU 相連。 CPU 可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入并檢查是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器 ACC，然后通過跳安徽工程科技學院畢業(yè)設計（論文） 9 轉指令轉入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。 按鍵結構與特點 微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。也就是說，它能提供標準的 TTL 邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。 機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。其抖動過程如圖 25所示，抖動時間的長短與開關的機械特性有關，一般為 5?10ms。 圖 25 按鍵觸點的機械抖動 在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯。即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮 。在鍵數(shù)較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數(shù)較多時，采用軟件去抖。在本系統(tǒng)中，雖然只有四個按鍵，但考慮到系統(tǒng)外部電路已經(jīng)比較復雜了，采用軟件去抖方式。 單片機控制系統(tǒng)中，往往只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結構。 獨立式按鍵是直接用 I/O 口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。獨立式按鍵的典型應用如圖 26所示。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O口線，因此，在按鍵較多時， I/O 口線浪費較大，不宜采用。圖 26中按鍵輸入均采用低電平有效，此外，上拉電阻保證了按鍵斷開時， I/O 口線有確定的高電平。當 I/O口線內部有上拉電阻時，外電路可不接上拉電阻。獨立式按鍵軟件常采用查詢式結構。先逐位查詢每根 I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根 I/O 口線輸入為低電平，則可確認該 I/O口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉向該鍵的功能處理程序。 閉合穩(wěn)定 鍵按下 前沿抖動 后沿抖動 基于單片機溫度控制 系統(tǒng) 的 設計 10 1KΩ *4 8路 驅動 4路驅動 PA0 PA7 +5V PB4 PB7 PB0 PB3 圖 26 獨立式按鍵電路 單片機系統(tǒng)中，若使按鍵較多時，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。但在本次設計中，按鍵較少，故而選擇獨立式按鍵。而且通常情況下， 為了節(jié)省單片機口線，把鍵盤和數(shù)碼顯示模塊設計在一起。具體設計如下： 接地 圖 27 鍵盤與顯示電路