【文章內(nèi)容簡介】 16個 LED顯示位；選擇編碼掃描鍵盤、雙鍵鎖字；程序時鐘選擇為對 CLK輸入進行 N＝ 2～ 31分頻。 鍵盤的選用 常用鍵盤的類型有： (1).非編碼式鍵盤 :沒有獨立的硬件，用軟件來識別按下的 鍵并產(chǎn)生代碼。 (2).編碼鍵盤 :用硬件來識別、檢測按了哪一鍵， 并產(chǎn)生相應的代碼。 鍵盤矩陣及接口電路 印刷機控制器主板 8 圖 6 根據(jù)列線輸入接口讀入的列值 (只一位為 )判斷出按下鍵的座標位置，形成 鍵號，根據(jù)鍵號轉(zhuǎn)到相應的鍵處理程序中去。 行線接口電路輸出一個 8位掃描碼，其中有一位為0,其余位全為 1,輸出為 0行線的邏輯 0電平，被有鍵按下的列線輸入接口讀入 。 鍵盤設計的程序流程如下 圖 7 顯示電路接口 常用的顯示電路采用七段 LED多位數(shù)碼顯示器，七段 LED多位數(shù)碼顯示器的 印刷機配套控制系統(tǒng)的鍵盤、顯 示電路。 9 基本工作原理 : (1)、多位七段 LED數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu) : 多個七段 LED數(shù)碼管的各段引線并聯(lián)在一起，接段驅(qū)動器 。 各七段 LED數(shù)碼管的公共引線接一位驅(qū)動器 。 段碼鎖存器輸出接各段驅(qū)動器的輸入 。 位碼鎖存器輸出接各位驅(qū)動器的輸入 。 多位七段 LED數(shù)碼顯示器占用兩個端口號 :段碼口、位碼口 （ 2）、輸出顯示的實現(xiàn)方式 七段 LED數(shù)碼顯示器采用掃描方式顯示字符串 程序控制方法 。 保證一定的位掃描循環(huán)頻率，得到較好的顯示質(zhì)量 伺服控制方面，我們設計用單片機的 I/O 口輸出脈沖 控制伺服電機的工作。如下圖所示： 圖 8 上圖中單片機的 I/O 口送脈沖給伺服電機的控制器輸入口，控制方式非常簡單，但是單片機的驅(qū)動能力有限，必須以適當?shù)尿?qū)動器為中間連接的橋梁，提供可靠的驅(qū)動力，這樣，伺服電機就能夠在簡單的接口控制下運作。 伺服驅(qū)動器我們選用 AM26LS31 這個芯片，它被設計專用于數(shù)字信號的交換和傳輸放大的，符合 EIA 的 R422 標準和聯(lián)邦 1020 標準，能夠為弱信號提供可靠的驅(qū)動放大。它的外特性如下圖所示： 圖 9 印刷機控制器主板 10 由上圖可見， AM26LS31 具有 4 組信號輸入口和輸出口。 顯示 驅(qū)動器我們考慮選用 ULN2021A， ULN2021A 是高壓大電流達林頓晶體管陣列電路的典型應用電路框圖如下圖所示。 圖 10 它的特性如下表所示： 表 1 單片機方面， 作為中心控制元件執(zhí)行大腦的作用，它的作用和重要性是顯而易見的。我們選用功能強大的 51 系列單片機 AT89S52 為此控制系統(tǒng)的大腦。 51 系列單片機是INTEL 公司極有名氣的單片機產(chǎn)品，采用的是 HMOS 半導體工藝，具有大的片內(nèi)存儲空間及外部存儲器尋址空間，強化了指令及尋址功能，有較強大的并行 I/O 口和全雙工串行 I/O 口，設有中斷優(yōu)先級，具有乘除法，比較和位操作等強大功能。因此它是功能極其強大的 8 位高檔單片機，既可用于簡單的測控系統(tǒng)，又適用于復雜的測控系統(tǒng)，特別是適用邏輯控制。由于它的性價比非常高，組成應用系統(tǒng)靈活方便，所以是應用非常普遍的機種?，F(xiàn)就 AT89S52 為例介紹此系列單片機控制系統(tǒng)的功能及應用。 下面對 AT89S52 的特性作簡單介紹： AT89S52 是一款低功耗，高效能的 CMOS 技術集成的 8 位單片機，內(nèi)設 8K 的 FLASH MEMORY 程序存儲器，是 AT 公司采用高集成非易失性的存儲器技術所成，并且與 80C51兼容，并且它的程序存儲器可在線編程，配合 8 位通用 CPU 的單片集成技術，這使得這 11 款功能強大的單片機成為各種嵌入系統(tǒng)里性價比非常高的實用處理器。 AT89S52 采用靜態(tài)邏輯備用于 0 頻率工作狀態(tài)，支持兩種供電方式。空閑狀態(tài)下它將停止 CPU 的工作，而允許 RAM，定時計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，斷電模式下它會保持 RAM 的狀態(tài)而停止振蕩器和其它所有功能塊的工作，直到有下一個中斷或硬件復位動作才得新啟動。 一些具體特性數(shù)據(jù)如下 ⑴ 與 MCS51 系列單片機兼容使用。 ⑵ 8K 的內(nèi)部程序存儲器（ FLASH MEMORY） 可以反復擦寫 1000 次。 ⑶ 可以在 4V 到 5V 的穩(wěn)定電壓下正常工作。 ⑷ 工作頻率為 0Hz 到 33MHz。 ⑸ 三級標準的程序存儲器自保持能力。 ⑹ 256 8bit 的內(nèi)部 RAM。 ⑺ 32 個可編程多功能 I/O 口。 ⑻ 三個 16 位的定時計數(shù)器。 ⑼ 8 個中斷源。 ⑽ 全雙工連續(xù)串行口。 ⑾ 具有節(jié)電運行模式。 ⑿ 看門狗定時器。 ⒀ 又重數(shù)據(jù)指針。 ⒁ 斷電標記功能。 AT89S52是本設計中的重點部分 ,它的芯片管腳設置都是按照國標設置的 ,在運用中我們必須根據(jù)它的管腳位置來設計自己的電路圖，否則將會出現(xiàn)很 多不必要的麻煩。下邊將對 89S52 的管腳和封裝做詳細的介紹。 印刷機控制器主板 12 圖 11 各個引腳的說明如下： VCC—— 電源引腳。 GND—— 接地引腳。 Port 0—— 8 位漏極開路雙向并行 I/O 口。當訪問外部相信器時，它是地址總線（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復用；外部不擴展單片使用時，則作雙向 I/O 口用；在進行片內(nèi)程序校驗期間，作指令代碼輸出用，可帶 8 個 TTL 負載。 Port 1—— 8 位準雙向 I/O 口。在片內(nèi)程序校驗期間，作低 8 位地址用。且 ,具有第二變異功能，可以帶 4 個 LSTTL 負載。 Port 2—— 8 位準雙向 I/O 口。當訪問外部存儲器的時候作高 8 位地址用；不作片外擴展時，則作準雙向 I/O 口用；在片內(nèi)程序校驗期間作高 8 位地址線用。可以帶 4 個 LSTTL負載。 Port 3—— 具備內(nèi)部上拉電路的 8 位準雙向并行 I/O 口。它還提供特殊的第二功能。它的每一位均可以獨立定義為第一功能的 I/O 口和第二特殊功能。第二特殊功能具體含義如下： ：串行通信口的輸入端。 ：串行通信口的輸出端。 ：外部中斷 0 輸入端。 ：外部中斷 1 輸入端。 ：定時計數(shù)器 0 輸入端。 ：定時計數(shù)器 1 輸入端。 ：外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號端。 13 ：外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號端。 RST— 單片機復位輸入端。只要有兩個周期的高電平信號，那么就將復位單片機。 ALE/PROG—— 地址鎖存信號輸出端和編程脈沖輸入端。正常情況下， ALE 以六分之一的晶振頻率發(fā)送地址鎖存信號，此信號脈沖也可以被利用作定時和計數(shù)用。如果有必要可以通過清 0SFR 的方式讓 ALE 只在 MOVX 和 MOVC 命令時才生效，其它情況則不起作用。但是對于處理器正在訪問外設，這種設置是沒有效果的。 PSEN—— 訪問外部程序存儲器讀 有效信號。如果 AT89S52 執(zhí)行讀外部程序存儲器的命令，那么一個機器周期將產(chǎn)生兩次有效信號。 EA/VPP—— 訪問外設允許信號端。 EA 應與地相接，這樣才能讓處理器讀取外部程序存儲器，讀取地址從 0000H 到 FFFFH。而 EA 接至 VCC 時就只有讀取內(nèi)部程序是有效的。如果接至 12V 電壓，則供編程使用。 XTAL1—— 反相振蕩放大電路和內(nèi)部時鐘電路輸入端。 XTAL2—— 反相振蕩放大電路的輸出端。 印刷機控制器主板 14 4 系統(tǒng)的構(gòu)建 電源 系統(tǒng)的電源方面，單片機系統(tǒng)要 可靠地工作，各種芯片必須協(xié)調(diào)彼此的步調(diào)，這就要求各芯片都必須穩(wěn)定的工作，作為穩(wěn)定工作的前提，必須要有穩(wěn)定的高質(zhì)量的直流電源供電。一般通過整流橋后的直流電還存在許多毛刺和諧波等，不能供單片機系統(tǒng)使用，必須進行進一步的加工，去除里面的有害部分，才能供系統(tǒng)可靠地使用。下面就常用的兩個不同穩(wěn)壓芯片 LM257 KA7805 做具體介紹： LM2575 功能及工作原理 LM2575 系列是單片集成的整流器，能夠提供降壓后的穩(wěn)定直流 ， 5V， 12V，15V 的開關電壓，耐流 1A 的直流電。與適當外加器件相 搭配，可以很方便地使用，另外還有內(nèi)部頻率補償和固定頻率的振蕩器。 LM2575 能有效地取代三端線性整流器，而且沒有更多的散熱設備，更多時候無需任何的散熱外設，因此可以極大的簡化開關電源的設計。此整流器可以保證輸出電壓波動不超過 4%，而對輸入電壓和輸出外設無特殊要求，振蕩器的頻率波動也在 10%之內(nèi)，此外還有滿載和過熱保護功能。 LM2575 可以為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供合適的穩(wěn)定高質(zhì)量的直流電源，并且大大地降低了系統(tǒng)電源設計的復雜性，使用非常方便。 ㈠ LM2575 的主要特性： ⑴ 輸出電壓為 ， 5V， 12V， 15V，并可根據(jù)需要進行調(diào)整。 ⑵ 較大和靈活的電壓輸出范圍， 到 37V。 ⑶ 允許通過 1A 的電流。 ⑷ 較大的電壓輸入范圍，最高可達 40V 到 60V。 ⑸ 只需要 4 個外加器件即可方便地組成一個開關電源。 ⑹ 52KHz 的內(nèi)部振蕩器。 ⑺ 具有 TTL 的門關斷能力，低壓備用方式。 ⑻ 過熱和過流自我保護能力。 ㈡ LM2575 的應用： LM2575 的工作原理圖如下圖所示： 15 圖 12 LM2575 的典型應用，其中第一腳為 +VIN，是電壓輸入端，我們這個系統(tǒng)中此引腳接的電壓是整流橋出來的直流電源， 的質(zhì)量。第三引腳為接地腳，運行過程中必須常接地。第五腳是開關腳，接低電平為開其外接的電容 CIN將 +VIN和地相接，所起的作用是對輸入電壓進行簡單的整形和濾波，提高輸入電壓，接高電平面為關，所以只要接地就可以在啟動后正常運行，此應用就是這種做法。第二腳是電壓輸出端，其中用二極管 D1 與地反接，起到過壓保護作用，不至于輸出長時間過壓而損壞系統(tǒng)元件，與此同時，電壓輸出端在輸出電壓之前接入電感 L1，不至于在啟動的瞬間帶給系統(tǒng)太大的電流沖擊，是一種沖擊保護作用，所以這兩種保護是非常簡單有效的。第四腳是反饋輸入腳，接電壓輸出腳作為電壓的反饋輸入。電壓輸出之前再以電容 COUT接