【文章內(nèi)容簡介】 值，得到鍵盤的碼值供調(diào)用。 4 硬件原理分析及設(shè)計 單片機時鐘電路 內(nèi)部時鐘電路如圖所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路，晶體振蕩器選擇12MHZ，電容采用 30PF。 單片機復(fù)位電路 影響單片機系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的因素可大體分為外因和內(nèi)因兩部分 : （ 1）外因 射頻干擾，它是以空間電磁場的形式傳遞在機器內(nèi)部的導(dǎo)體（引線或零件引腳）感生出相應(yīng)的干擾，可通過電磁屏蔽和合理的布線 /器件布局衰減該類干擾； 電源線或電源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，它是通過電源線或電源內(nèi)的部件耦合或直接傳導(dǎo)，可通過電源濾波、隔離等措施來衰減該類干擾。 （ 2）內(nèi)因 振蕩源的穩(wěn)定性，主要由起振時間頻率穩(wěn)定度和占空比穩(wěn)定度決定 起振時間可由電路參數(shù)整定穩(wěn)定度受振蕩器類型溫度和電壓等參數(shù)影響復(fù)位電路的可靠性。 復(fù)位電路的可靠性設(shè)計 復(fù)位是單片機的初始化操作。單片機啟動運行時，都需要先復(fù)位，其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。因而，復(fù)位是一個很重要的操作方式。但單片機本身是不能自動進行復(fù)位的，必 須配合相應(yīng)的外部電路才能實現(xiàn)。 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位圖 2 時鐘電路 江西渝州科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子?？飘厴I(yè)論文 信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開 關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。如圖 3 所示。 鍵盤電路 4*4 鍵盤電路由 4*4=16 個按鍵組成，其中 4 列經(jīng)過 4 個 10K 電阻接入 VCC 上拉，接入單片機的 P3 口的高 4 位口， 4 行直接接入單片機低 4 位，當(dāng)有按鍵按下時，由單片機控制 8 個 I/O 口讀取出當(dāng)前鍵值。 顯示電路 LCD 顯示電路 LCD12864 一共有 20 個引腳，其中 41 17 腳接入單片機的 P0 全部 I/O 口和 P2 的三個 I/O 口，是 LCD 與單片機通訊的橋梁。 16 號腳是空腳， 1 和 20 腳接地， 2 和 19 腳接VCC，其中 1 19 三個腳接可調(diào)電位器和電阻，組成調(diào)節(jié) LCD 對比度電路。 如圖 5所示。 七段數(shù)碼管顯示電路 采用的是共陽數(shù)碼管，它的 8 個腳接入 P1 全部 I/O 口， PNP 三極管的發(fā)射極接 VCC，集電極經(jīng)過一個電阻限流接入數(shù)碼管的公共端，基極接單片機的 口，由單片機給一個基極電流使三極管三極管導(dǎo)通，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。如圖 6 所示。 圖 3 復(fù)位電路 圖 4 鍵盤電路 圖 LCD 顯示電路 江西渝州科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子?？飘厴I(yè)論文 圖 5 LCD顯示電路 圖 6 數(shù)碼管顯示電路 整體電路圖 根據(jù)以上各模塊的功能互相連接成為此設(shè)計的整體電路，如下圖： 圖 數(shù)碼管顯示電路 江西渝州科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子?？飘厴I(yè)論文 圖 7 整體電路圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計所需的元件 表 1 元件列表 元件名稱 數(shù)量 (個 ) 元件名稱 數(shù)量（個） LCD12864 1 12M晶振 1 AT89S52芯片 1 30pF瓷片電容 2 七段數(shù)碼管 1 10uF電解電容 1 1K電阻 5 按鍵開關(guān) 17 2K電阻 1 發(fā)光二極管 2 51K電阻 1 排針 1（排） 10K電 阻 4 插針 1（排） 10K電位器 1 自鎖開關(guān) 1 103*8排阻 1 5V電源 1 5 軟件設(shè)計 此設(shè)計名為儀器儀表的鍵盤顯示模擬系統(tǒng)，顧名思義軟件占很大比例。整個設(shè)計硬件比較簡單，主要就是程序的寫法，而軟件的調(diào)試也是此設(shè)計的重點和難點。整個軟件結(jié)構(gòu)分為主控程序、顯示部分程序、鍵盤掃描部分程序、時鐘部分程序和延時程序。 軟件總體設(shè)計及框圖 開機后，主控程序先讓單片機給 一個低電平，開啟數(shù)碼管顯示，然后初始化 LCD包括設(shè)置基本指令集、設(shè)置光標(biāo)、設(shè)置顯示模式等，接下來是時鐘的 初始化，包括開啟定時和中斷、時間的走時（秒、分、時、日、月、年、星期），最后就顯示開機畫面并開始掃描鍵盤，若有按鍵按下則 LCD 和數(shù)碼管顯示相應(yīng)的內(nèi)容， 8 號鍵作為設(shè)置日期和時間的圖 8 軟件設(shè)計總體框圖 江西渝州科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子專科畢業(yè)論文 閥門，按下第一次時進入調(diào)整日期狀態(tài)，第二次是調(diào)整時間，第三次調(diào)整溫度，第四次返回。 軟件重要子程序設(shè)計及框圖 主控程序是建立在各子程序的基礎(chǔ)上，各子程序?qū)懞煤?，由主程序調(diào)用。 顯示部分 顯示部分的大體框圖如下： 圖 9 顯示部分流程圖 為了區(qū)別調(diào)整時間和日期的按鍵與其他顯示內(nèi)容沖突，在這里給了 8 號鍵一個變量key_flag，未按下 8 號鍵時 key_flag=0，程序執(zhí)行圖 9 框圖所示的內(nèi)容，當(dāng)按下 8 號第一次時 key_flag=1 進入調(diào)整日期狀態(tài)，當(dāng)按下 8 號鍵第二次時 key_flag=2，進入調(diào)整時間狀態(tài)，當(dāng)按下第三次時顯示開機畫面并讓 key_flag=0 執(zhí)行圖 9 所示內(nèi)容。 顯示部分程序涉及到 LCD 的初始化、寫入命令和數(shù)據(jù)，寫命令和數(shù)據(jù)的通訊方式已經(jīng)在上文提到，這里不再闡述。 此設(shè)計用到的 LCD 是帶有字庫的，要讓 LCD 顯示中文只需要往 LCD 寫入 DDRAM地址，再寫入中文。 DDRAM 的 0x80~0x87,0x90~0x97,0x88~0x8f,0x98~0x9f 分別對應(yīng) LCD的第一、二、三、四行，一行可以寫入 8 個中文字符對應(yīng)每行的 8 個地址。有的中文在字符沒有， LCD 顯示就會是亂碼，這時需要查詢該字的 16 進制編碼，再寫入 LCD。 要讓 LCD 顯示圖片，需要給 LCD 寫入命令 0x36，以開啟繪圖模式。此設(shè)計的圖片取模方式是逐行自上而下顯示，先寫上半屏再寫下半屏，屏幕 X/Y 軸的起點為 0x80，寫完上半屏后令 X=0X88 接著寫下半屏，本設(shè)計用到的三張圖片都是自己畫的。 6 號按鍵用到的自定義字符是通過取模寫入 CGRAM，通過命令調(diào)取顯示。 本 設(shè)計還用到反白顯示、文字循環(huán)左移、文字向上滾動。反白顯示是 LCD 的擴充指令集之一，只要寫入 0x04 可以實現(xiàn)第一、三行顯示，寫入 0x05 實現(xiàn)第二、第四行反白顯示， ST7920 控制器的 128 64 點陣液晶其實原理上等同 256 32 點陣，第三行對應(yīng)的 DDRAM 地址 緊接第一行；第四行對應(yīng)的 DDRAM 地址緊接第二行。 因此在使用行反白功能時，第一行反白，第三行必然反白。第二行反白，第四行必然反白。文字循環(huán)左移只需要寫入擴充指令 0x18 就可以實現(xiàn)。而文字向上滾動的實現(xiàn)，本設(shè)計定義了 8 個變量aa,bb,cc,dd,j,k,l,m，其中 aa,bb,cc,dd 對應(yīng) LCD 的四行 DDRAM 地址 0x80,0x90,0x88,0x98，j,k,l,m 四 個 變 量 用 來 實 現(xiàn) DDRAM 地 址 的 變 換 ， 變 換 方 法 為 ： 江西渝州科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子?？飘厴I(yè)論文 j=bb,bb=aa,k=cc,cc=j,l=dd,dd=k,m=aa,aa=l,運 行第一次后，第一行變?yōu)榈诙械膬?nèi)容，第二行變?yōu)榈谌械膬?nèi)容，第三行變?yōu)榈谒男械膬?nèi)容，而第四行則變?yōu)榈谝恍械膬?nèi)容，如此循環(huán)就實現(xiàn)文字向上滾動的效果。 鍵盤掃描部分 本設(shè)計掃描鍵盤方式采用行列反轉(zhuǎn)掃描法讀取按鍵編碼。單片機先讓鍵盤行線輸出全為 0，然后讀入列線值，再檢測有無按鍵按下，去抖，再讀入列線值，輸出當(dāng)前列線值，讀入行線值，最后組合行、列線值，得到鍵盤的碼值供調(diào)用，代碼如圖 10 所示。當(dāng)有按鍵按下單片機讀取出鍵值后，給主程序、調(diào)整時間和日期函數(shù)調(diào)用，同時送出編碼給 P1，讓數(shù)碼管顯示當(dāng)前按鍵對應(yīng)的 16 進制代碼 0f。 圖 10 鍵盤掃描程序 時鐘部分 本設(shè)計時鐘走時部分采用單片機內(nèi)置的 T0 定時器， AT89S52 單片機的定時器由兩個16 位定時器 T0、 T方式寄存器 TMOD 和定時器控制器 TCON 組成。其中 T0、 T1 又可分成獨立的 8 位計數(shù)器即 TH0、 TL0 和 TH TL1，用于存儲定時器、計數(shù)器的初值； TMOD為方式寄存器，主要用來設(shè)置定時器 /計數(shù)器和方式； TCON 為控制寄存器，用來控制定時器 /計數(shù)器的啟動與停止。 TMOD 是一個專用寄存器，用來控制定時器 T0 和 T1 的工作方式用操作模式，其中TMOD 的高 4 位用于對 T1 的控制，低 4 位用于對 T0 的控制，各位定義及格式如圖 11 所示。 圖 11工作模式控制寄存器 TMOD示意圖 其中 GATE 為門控制，用來控制定時器啟動方式。當(dāng) GATE=0 時，定時器由軟件控制位 TR0 或 TR1 來控制啟動。 GATE=1 時，定時器由外中斷請求信號來控制啟動。 江西渝州科技職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子?？飘厴I(yè)論文 為定時或計數(shù)方式選擇位，當(dāng)為 0 時為定時工作方式，為 1 時計數(shù)工作方式。 M M0 為工作模式選擇位，兩個工作模式選擇位可以形成 4 種編碼，對應(yīng) 4 種工作模式： M1=M0=0 時為模式 0； M1=0， M0=1 時為模式 1； M1=1， M0=0 時為模式 2； M1=M0=0時為模式 3。此設(shè)計用定時器 0，工作模式 1，所以對應(yīng) TMOD=0x01。同時定時 50ms，對應(yīng)的 TH0=（ 6553650000） /10， TL0=（