【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 抖動(dòng) 。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后 ， 也要給 5ms～ 10ms 的延時(shí) ，待后沿抖動(dòng)消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序 。 鍵盤的 結(jié)構(gòu)形式 鍵 盤的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：獨(dú)立式鍵盤與矩陣式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤 的 按鍵 是 相互獨(dú)立 的 ，每個(gè)按鍵有一根線接到對(duì)應(yīng)的 I/O 口，每根與 I/O 口相連的線上的按鍵相互之間都不影響 。 獨(dú)立鍵盤與單片機(jī)相連接時(shí)，每個(gè)按鍵 都需要單片機(jī)的一個(gè) I/O口 。獨(dú)立鍵盤操作簡(jiǎn)便，但需要較多的 I/O 口 。 如果一個(gè)系統(tǒng)使用較多的按鍵，則獨(dú)立鍵盤會(huì)占用過(guò)多的 I/O 口，為了節(jié)省 I/O 口線通常會(huì)使用矩陣鍵盤。 矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用 I/O 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。 在檢測(cè)時(shí)需要認(rèn)為的通過(guò) I/O 口送出低電平，檢測(cè)時(shí)先送一列低電平，其余的全為高電平，然后輪流檢測(cè)一次各行是否有低電平。若檢測(cè)到某一行為低電平，則便可以確認(rèn)當(dāng)前被按下的鍵是哪一行哪一列的，用同樣的方法可以檢測(cè)剩余的按鍵 。 雖然矩陣鍵盤操作較為復(fù)雜，但會(huì)節(jié)省大量的 I/O 口 資 源?？紤]到本設(shè)計(jì) 要簡(jiǎn)單實(shí)用并盡量降低成本，因此本設(shè)計(jì)采用三個(gè)獨(dú)立按鍵 [8]。 如圖 所示。 S4S2S310KR610KR710KR8+5VKey1Key2Key3 圖 獨(dú)立 按鍵電路 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 鍵盤工作方式 鍵盤的工作方式應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 的工作狀態(tài)來(lái)選擇，其選取的原則是既要保證 CPU 能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又不過(guò)多地占用 CPU 的工作時(shí)間。通常，鍵盤的工作方式有兩種，即循環(huán)掃描和中斷掃描。 （ 1）循環(huán)掃描方式 循環(huán)掃描方式是在主程序中插入鍵盤掃描子程序，鍵盤掃描子程序會(huì)在主程序執(zhí)行完一次時(shí)就對(duì)鍵盤進(jìn)行檢測(cè)。若沒(méi)有鍵按下，則跳過(guò)按鍵識(shí)別，接著順序執(zhí)行其它程序；若檢測(cè)到有按鍵被按下，則系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行鍵盤檢測(cè)子程序來(lái)識(shí)別按鍵，獲得按鍵的編碼值。然后系統(tǒng)根據(jù)按鍵編碼值來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的處理，處理完畢后再去執(zhí)行主程序 ,依次循環(huán)。 （ 2）中斷工作方式 采用掃描 工作方式時(shí)，雖然能夠響應(yīng)按鍵輸入的數(shù)據(jù)或命令，但是 該 方式不管是否有鍵盤按下， CPU 總要 不斷的 掃描鍵盤；而當(dāng)計(jì)算機(jī) 在工作時(shí)，并不需要經(jīng)常有按鍵輸入，因此 CPU 常?？諕呙琛?提高 CPU 的工作效率，可以采用中斷工作方式，只有鍵盤中有 按 鍵被按下時(shí)發(fā)中斷請(qǐng)求， CPU 響應(yīng)中斷請(qǐng)求，隨后轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序，進(jìn)行鍵盤掃描并識(shí)別鍵碼。 鍵盤中沒(méi)有鍵被按下時(shí)， CPU 可以去做其他的事情。 測(cè)量溫度是本設(shè)計(jì)的重要組成部分，只有采集到符合設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)確的溫度，才能完成溫度的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)基本要求。本設(shè)計(jì) 通過(guò)熱敏電阻與 DS18B20 進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn) DS18B20 具有很多熱敏電阻所不具有的特性與優(yōu)點(diǎn)，更符合設(shè)計(jì)要求且操作相對(duì)簡(jiǎn)單，最終 采用 DS18B20 溫度傳感器。 DS18B20 是新一代的 “一線總線 ”數(shù)字化溫度傳感器， 具有以下特性： （ 1） 獨(dú)特的單線接口 僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 ； （ 2） 測(cè)溫范圍 55~+125℃， 誤差為 ℃ 以內(nèi) ； （ 3） 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間 為 200ms， 以 9 位數(shù)字量 輸 出 ； （ 4） 不 需 要 外部器件 ，驅(qū)動(dòng)電路極其簡(jiǎn)單； （ 5） 零待機(jī)功耗 ， 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電 。 DS18B20 具有三個(gè)引腳， 1 腳為 GND，接電源負(fù)極； 2 腳為 DQ，與 I/O 口相連，與單片機(jī)通信，用于數(shù)據(jù)輸入輸出； 3 腳為 VDD，接電源正極。 驅(qū)動(dòng)電路如圖 所示。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 DS18B20 驅(qū)動(dòng)電路 顯示模塊 本設(shè)計(jì) 通過(guò) LCD1602 與 LCD12864 的對(duì)比發(fā)現(xiàn) LCD12864 具有 很多 LCD1602 不具有的優(yōu)點(diǎn)，比如可以顯示漢字等等。所以最后確定顯示模塊 采用 LCD12864 顯示用于顯示當(dāng)前溫度、當(dāng)前時(shí)鐘等信息。 LCD12864 的驅(qū)動(dòng)電路較為簡(jiǎn)單，如下圖 所示。本設(shè)計(jì)采用并行模式， 3引腳之間與電位器相連用于調(diào)整顯示屏背光，使顯示效果更好。 圖 LCD12864 的引腳 LCD12864 各引腳說(shuō)明如下表 所示： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 12864 各管腳說(shuō)明 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 模塊 本設(shè)計(jì)采用 DS1302慢速充電時(shí)鐘芯片，它通過(guò)一個(gè)串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，與時(shí)鐘 /RAM 通信只需要三根線：（ 1） SCLK（串行時(shí)鐘），（ 2） I/O（數(shù)據(jù)線），（ 3）RST （復(fù)位）。每次可以只發(fā)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，也可一次發(fā)送多達(dá) 31 字節(jié)的數(shù)據(jù)給時(shí)鐘 /RAM 或從其中送出。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷提供年、月、周、日、時(shí)、分、秒等信息。還可 自動(dòng)進(jìn)行月末日期調(diào)整、閏年校正。時(shí)鐘可以采用帶 AM/PM 的 12 小時(shí)格式 或24 小時(shí) 格式 運(yùn)行。 DS1302 設(shè)計(jì)可在非常低的功耗下工作，這也是它的一大特點(diǎn)。 它的主要特性為： （ 1） 實(shí)時(shí)時(shí)鐘， 提供年、月、周、日、時(shí)、分、秒等信息，還可進(jìn)行自動(dòng)整定 ； （ 2） 具有 31 8 RAM，可用來(lái)暫存數(shù)據(jù) ； （ 3） 僅需三條線與單片機(jī)相連 ； （ 4） 工作電壓范圍為 ； （ 5） 功耗極低，工作電壓低于 時(shí)，電流小于 300nA； （ 6） 與 TTL 電平 兼容 （ VCC=5V ） ； （ 7） 可選的工業(yè)溫度范圍 40℃ 至 +85℃ 。 實(shí)際應(yīng)用電路如圖 所示。 引腳號(hào) 引腳名稱 方向 功能說(shuō)明 1 VSS LCD12864 的電源地 2 VDD LCD12864 的電源正極 3 V0 LCD12864 調(diào)整背光的電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 串行模式為片選端；并行模式為數(shù) 據(jù) /指令選擇端 5 R/W(SID) H/L 串行模式為數(shù)據(jù)口；并行讀 /寫選擇信號(hào)端 6 E(CLK) H/L 串行模式為同步時(shí)鐘；并行模式為使能信號(hào) 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù) 1 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù) 2 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù) 3 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù) 4 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù) 5 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù) 6 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù) 7 15 PSB H/L 串 /并行接口選擇端口 16 NC 空腳 17 /RET H/L 復(fù)位 18 NC 空腳 19 LED_A 背光源的正極（ LED+5V） 20 LED_K 背光源的負(fù)極（ LEDOV） 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 VCC11X12X23GND4RST5I/O6CLK7VCC28U*1DS1302+5V12Y132768BT13V10KR310KR2+5VSCLSDARST 圖 DS1302 工作電路 DS1302 外接 晶振，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。 Vcc 外接 3V 直流電源， Vcc2外接 5V直流電源。當(dāng) Vcc Vcc2+ 時(shí)，由 Vcc 向 DS1302 供電， 當(dāng) Vcc Vcc2時(shí)，由 Vcc2 向 DS1302 供電。 DS1302 與單片機(jī)的連接 僅需要 3 條線： CE 引腳、 SCLK 串行時(shí)鐘引腳 、 I/O 串行數(shù)據(jù)引腳 ，并外接上拉電阻。 DS1302 讀 /寫時(shí)序圖如下 圖 和 所示 ： 單字節(jié)讀 單 字節(jié)寫 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 4 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì) 在 進(jìn)行 軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)之前 應(yīng)該首先站在全局高度上進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，選擇合理恰當(dāng)?shù)能浖Y(jié)構(gòu)，從而開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)。一個(gè)高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)： (1)軟件結(jié)構(gòu)清晰、流程合理。根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成多個(gè)模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)其中的某一個(gè)功能，最后把這些模塊連接起來(lái)。 (2)為了提高系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的效率，應(yīng)該首先對(duì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)明直觀的描述，在編寫程序之前，應(yīng)當(dāng)繪制出程序流程圖。 (3)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化，各功能程序模塊化，編為子程序的形式。這樣既便于 調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。 (4)要合理分配系統(tǒng)資源，包括 I/O 口、 ROM、 RAM、定時(shí)數(shù)器以及中斷等資源。 (5)在程序的合適的位置寫上功能注釋，以增強(qiáng)程序的可讀性。 (6)增強(qiáng)軟件的抗干擾能力，提高軟件的可靠性 [9]。 通過(guò)各模塊的確定 從而 來(lái)進(jìn)一步的設(shè)計(jì)軟件。運(yùn)用計(jì)算機(jī) 對(duì)各模塊 進(jìn)行仿真 測(cè)試逐步實(shí)現(xiàn) LCD 電子萬(wàn)年歷的各項(xiàng)性能指標(biāo)。 LCD 電子萬(wàn)年歷的軟件設(shè)計(jì)包括 時(shí)鐘 顯示程序、 獨(dú)立 鍵盤程序、溫度采集程序、LCD12864 顯示 程序。在程序設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)思想，能使程序可讀性加強(qiáng)，而且編寫時(shí)很方便，將要 實(shí)現(xiàn)的功能分成幾部分，由于某些功能使用不 僅僅 只 有 一次，將它編成一個(gè)子程序，既可隨時(shí) 隨意的 多次調(diào)用 已經(jīng)編寫好的子程序 ， 而且 修改時(shí)也不會(huì)影響其他程序 的編寫與運(yùn)行 [10]。 系統(tǒng)主程序框圖如 圖 所示 。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 系統(tǒng)的主程序流程圖 編寫程序時(shí)要以此框圖為依據(jù)，首先初始化程序，然后檢測(cè)是否有按鍵按下，如果有鍵按下，就進(jìn)入日期、時(shí)間調(diào)整模式，然后根據(jù)需要調(diào)整日期、時(shí)間，如果沒(méi)有鍵按下，則跳過(guò)該環(huán)節(jié)，直接讀取 DS1302 中的日期、時(shí)間、溫度等數(shù)據(jù)并顯示在LCD12864 的液晶屏幕上。 溫度模塊 軟件 設(shè)計(jì) 溫度模塊程序框圖如下 圖所示： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 DS18B20 流程圖 DS1302 流程圖 時(shí)鐘模塊程序的編寫主要分為兩部分，陽(yáng)歷子程序的編寫和修改日期、時(shí)間子程序的編寫，這樣可以分出層次，條理清晰，也便于編寫程序，減少錯(cuò)誤的出現(xiàn)。 陽(yáng)歷程序框圖如下 圖所示 。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 陽(yáng)歷程序流程圖 首先開(kāi)始子程序并初始化，然后設(shè)置陽(yáng)歷天數(shù)為 30 天，看看當(dāng)前天數(shù)是否大于30，不到 30 天則顯示為號(hào)數(shù)，如果超過(guò) 30 天，則月加一，總天數(shù)減 30，剩下的天數(shù)極為號(hào)數(shù)。 修改日期、時(shí)間程序框圖如下 圖 所 示 。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 修改日期、時(shí)間流程圖 鍵盤流程圖 鍵盤模塊程序框圖如下 圖所示 。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 鍵盤程序流程圖 12864 液晶顯示流程圖 液晶顯示模塊程序框圖如下 圖所示 。 Y Y Y N N 開(kāi)始 有鍵閉合？ 延時(shí)去抖 有鍵閉合？ 掃描按鍵 按鍵釋放？ 返回 保存鍵值 N 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 12864 液晶顯示流程圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 5 系統(tǒng)硬件與軟件的調(diào)試 硬件調(diào)試 排除故障 是 硬件調(diào)試工作的主要任務(wù) ，其中主要包括焊接工藝上的工藝性故障 和解決設(shè)計(jì)方案上的缺陷 。畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的硬件設(shè)備為 學(xué)習(xí)單片機(jī)是使用的 CP— 51 學(xué)習(xí)板，再在板子上焊接一個(gè) DS1302 時(shí)鐘芯片，其它器件板子上已有。 電子萬(wàn)年歷的電路系統(tǒng) 相對(duì)來(lái)說(shuō) 較大， 其間 涉及到的 部件也 比較多， 所以 連接時(shí) 檢查硬件器件及導(dǎo)線 是必不可少的 ，以免出現(xiàn)錯(cuò)誤 ，帶來(lái)不必要的麻煩 。 我 在 調(diào)試 電子萬(wàn)年歷的 過(guò)程 中遇到了 這 些問(wèn)題?；叵?一下 這些問(wèn)題 在設(shè)計(jì)的時(shí)候只要多 加 思考 是完全可以 避免的，主要 問(wèn)題 如下 ： ﹙ 1﹚ 一開(kāi)始調(diào)試的時(shí)候出現(xiàn) LCD 液晶顯示 屏幕 不亮 的問(wèn)題 ，原因 在 于 JT2B 跳線器 短路帽沒(méi)有置位 到 上端。 解決 的辦法 ：將 JT2B 跳線器 短路帽置位 到 上端 去 。 LCD 不亮 的 現(xiàn) 象 便得到了 解決。 ﹙ 2﹚ 在 修改 電子萬(wàn)年歷的 日期 、時(shí)間 時(shí)，有時(shí) 會(huì)出現(xiàn) LCD 亂碼 的 現(xiàn)象。 后來(lái)檢查發(fā)現(xiàn)是 沒(méi)有復(fù)位。 解決： 后來(lái)通過(guò) 儀器 測(cè)試 發(fā)現(xiàn) ， 在 修改 日期 、時(shí)間 時(shí)按下復(fù)位 按 鍵， 就 可 以 重新調(diào) 整 時(shí) 間 了 。 軟件調(diào)試 液晶 顯示電路、 獨(dú)立按鍵 電路、 DS18B20 和 DS1302 傳感器 電路是本次 硬件電路設(shè)計(jì)的主要 部分 。要檢查各器件的性能是否符合要求 在搭接實(shí)物之前 就要進(jìn)行好 。如芯片 的 否性能 是否 完好 ， 導(dǎo)線 能 否導(dǎo)通 等。這樣 硬件調(diào)試中不必要的麻煩 就大大減少了 。對(duì)每一電路進(jìn)行搭接 時(shí) 要按照一定的順序 逐步進(jìn)行 。這樣可以避免 由于要連接很多導(dǎo)線 ， 某一部分電路 出現(xiàn)多連接或少連接的現(xiàn)象 。 電子萬(wàn)年歷是 功能 多樣化 的數(shù)字 化 設(shè)備， 能夠 觀察當(dāng)前日期（ 陽(yáng)歷） 、 時(shí)間 、星期以及 溫度等信息。電子萬(wàn)年歷功能 的多樣化 ， 決定了 它的程序 相對(duì)也 較為復(fù)雜 ,所以在 調(diào)試 和 編寫程序