【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽(yáng)極）。每個(gè)數(shù)碼管的 8個(gè)字段分別與一個(gè) 8位 I/O 口地址相連， I/O 口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來(lái)，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(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。 3．動(dòng)態(tài)顯示接口 1）動(dòng)態(tài)顯示概念 動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱(chēng)為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位的 I/O 口控制；各位的位選線（公共陰極或陽(yáng)極）由另外的 I/O 口線控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)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(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管 ，并送出相應(yīng)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(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時(shí)顯示的感覺(jué)。 采用動(dòng)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(jiǎn)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(shí)， CPU 要依次掃描，占用 CPU較多的時(shí)間。 綜合靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)缺點(diǎn) ,在本次設(shè)計(jì)中選擇動(dòng)態(tài)顯示。 用 MCS51 系列單片機(jī)構(gòu)建數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)時(shí)常采用 8155 可編程 I/O 擴(kuò)展接口。 2）多位動(dòng)態(tài)顯示接口 應(yīng)用 基于單片機(jī)溫度控制 系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 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(shí)，采用動(dòng)態(tài)掃描方式依次循環(huán)點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，即可構(gòu)成多位動(dòng)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(shí)器中斷方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描，每隔 20ms 掃描一次，每位數(shù)碼管點(diǎn)亮的時(shí)間為 1ms。在單片機(jī)內(nèi)部 RAM設(shè)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(nèi)待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼，再將段碼通過(guò) 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(chǎn)生，再通過(guò) P0口送至 8155 的 C 口。 以單片機(jī)內(nèi)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(shí)間均由顯示子程序完成；采用定時(shí)器中斷方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描，每隔20ms 掃描一次，每位數(shù)碼管點(diǎn)亮的時(shí)間為 1ms。單片機(jī)每接收一次按鍵信號(hào)（即模擬生產(chǎn)線計(jì)數(shù)信號(hào)），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(yīng)的顯示數(shù)值也就隨之發(fā)生變化，如連續(xù)按鍵，即可產(chǎn)生計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)從左至右循環(huán)移動(dòng)的效果。根據(jù)圖中 IO/M 、CE 與單片機(jī)的連接可知，可以確 定命令 /狀態(tài)字 A 口、 B 口、 C 口、計(jì)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(dòng)態(tài)掃描顯示，如果是采用不斷調(diào)用子程序的方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示，亮度相對(duì)較高， CPU 效率較低；但如果是采用定時(shí)器中斷（ 20ms 中斷一次）的方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示，亮度較低， CPU 效率相對(duì)較高；誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣，各有千秋。 針對(duì)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(dāng)延長(zhǎng)單只數(shù)碼管導(dǎo)通的時(shí)間（如導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間由 1ms改為 2ms）等措施來(lái)彌補(bǔ)，但其帶來(lái)的后果是顯示程序占用 CPU 的時(shí)間更多，導(dǎo)致 CPU 利用率更加下降。 可編程鍵盤(pán)的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個(gè)按鍵實(shí)際上是一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，也就是說(shuō)鍵盤(pán)是一組規(guī)則排列的開(kāi)關(guān)。 按鍵的分類(lèi) 按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵，如機(jī)械式開(kāi)關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開(kāi)關(guān)等；另一類(lèi)是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價(jià)低，后者壽命長(zhǎng)。目前，微機(jī)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵。 按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤(pán)與非編碼鍵盤(pán)兩類(lèi)，這兩類(lèi) 鍵盤(pán)的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤(pán)主要是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別，非編碼鍵盤(pán)主要是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的定義與識(shí)別。 全編碼鍵盤(pán)能夠由硬件邏輯自動(dòng)提供與鍵對(duì)應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動(dòng)和多鍵、竄鍵保護(hù)電路，這種鍵盤(pán)使用方便，但需要較多的硬件，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤(pán)只簡(jiǎn)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(jì)實(shí)用，較多地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。下面將重點(diǎn)介紹非編碼鍵盤(pán)接口。 鍵輸入原理 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位按鍵有專(zhuān)門(mén)的復(fù)位電路及專(zhuān)一的復(fù)位功 能外，其它按鍵都是以開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過(guò)程。 對(duì)于一組鍵或一個(gè)鍵盤(pán)，總有一個(gè)接口電路與 CPU 相連。 CPU 可以采用查詢(xún)或中斷方式了解有無(wú)將鍵輸入并檢查是哪一個(gè)鍵按下，將該鍵號(hào)送入累加器 ACC，然后通過(guò)跳安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 微機(jī)鍵盤(pán)通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開(kāi)關(guān)，其主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說(shuō)，它能提供標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械式按鍵再按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來(lái)。其抖動(dòng)過(guò)程如圖 25所示，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5?10ms。 圖 25 按鍵觸點(diǎn)的機(jī)械抖動(dòng) 在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)。即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)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(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測(cè)誤判，必須采取去抖動(dòng)措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮 。在鍵數(shù)較少時(shí)，可采用硬件去抖，而當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，采用軟件去抖。在本系統(tǒng)中，雖然只有四個(gè)按鍵，但考慮到系統(tǒng)外部電路已經(jīng)比較復(fù)雜了，采用軟件去抖方式。 單片機(jī)控制系統(tǒng)中，往往只需要幾個(gè)功能鍵，此時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵的典型應(yīng)用如圖 26所示。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O口線，因此，在按鍵較多時(shí)， I/O 口線浪費(fèi)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(kāi)時(shí)， I/O 口線有確定的高電平。當(dāng) I/O口線內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路可不接上拉電阻。獨(dú)立式按鍵軟件常采用查詢(xún)式結(jié)構(gòu)。先逐位查詢(xún)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(rèn)該 I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。 閉合穩(wěn)定 鍵按下 前沿抖動(dòng) 后沿抖動(dòng) 基于單片機(jī)溫度控制 系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 10 1KΩ *4 8路 驅(qū)動(dòng) 4路驅(qū)動(dòng) PA0 PA7 +5V PB4 PB7 PB0 PB3 圖 26 獨(dú)立式按鍵電路 單片機(jī)系統(tǒng)中，若使按鍵較多時(shí)，通常采用矩陣式（也稱(chēng)行列式）鍵盤(pán)。但在本次設(shè)計(jì)中，按鍵較少，故而選擇獨(dú)立式按鍵。而且通常情況下， 為了節(jié)省單片機(jī)口線，把鍵盤(pán)和數(shù)碼顯示模塊設(shè)計(jì)在一起。具體設(shè)計(jì)如下： 接地 圖 27 鍵盤(pán)與顯示電路