【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 果 WP管腳連接到 Vcc所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀 ,當(dāng) WP管腳連接到 Vss或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀 /寫操作 。 圖 存儲(chǔ)電路 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)元 器 件組合，是最常用的輸入設(shè)備。操作人員可以通過鍵盤向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、地址、指令或其他的控 制命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。 (1) 按鍵輸入原理 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路及專一的復(fù)位功 能 外，其它按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。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，所以按鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。 對(duì)于一個(gè)鍵盤或一組鍵，總有一個(gè)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(gè)鍵按下，將該鍵編號(hào)送入累加器 ACC，然后通過跳轉(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。 (2) 鍵盤的分類 鍵盤按照接口原理可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法不同。編碼鍵盤主要用硬件來實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的識(shí)別，非編碼鍵盤主要由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識(shí)別，只簡(jiǎn)單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成，由于經(jīng)濟(jì)實(shí)用，所以較多地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，非編碼鍵盤又可分為矩陣式鍵盤和獨(dú)立式鍵盤。矩陣式鍵盤由行線和列線構(gòu)成，按鍵位于行、列交叉點(diǎn)上，矩陣式鍵盤在按鍵較多時(shí)使用會(huì)節(jié) 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 10 省很多 I/O 口，但是，各按鍵間相互影響，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來作 適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。 (3) 按鍵結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 微機(jī)鍵盤通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開關(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，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 在 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。其抖動(dòng)過程如圖 所示，抖動(dòng)時(shí)間的長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5?10ms。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)按鍵數(shù)較多時(shí)，采用軟件去抖。在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms～ 20ms 左右的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)；同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動(dòng)的影響。 [12] 圖 鍵盤抖動(dòng)過程 表 . 鍵盤的連線方式 單片機(jī)連接管腳 為行線 按鍵號(hào)碼 1 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 D — 為列線 閉合穩(wěn)定鍵按下前沿抖動(dòng) 后沿抖動(dòng)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 11 考 慮到本次設(shè)計(jì)功能的要求以及軟件編程和硬件電路連接，在本次設(shè)計(jì)所 采用的是矩陣鍵盤，用 4條 I/O線作為行線， 4條 I/O線作為列線組的鍵盤，采用軟件延時(shí)的辦法來消除機(jī)械抖動(dòng)。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵，鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是 4*4個(gè) =16個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O口的利用率。 矩陣鍵盤和單片機(jī)管腳連接（表 .）和電路圖（圖 ） 為行線 , 為列線 .[8] 圖 2..7 4*4 矩陣 鍵盤 顯示電路的設(shè)計(jì) 顯示器是最常用的輸出設(shè)備，其種類繁多，但在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（ LED）和液晶顯示器（ LCD）兩種。由于這兩種顯示器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，接口容易實(shí)現(xiàn)，因而得到 了 廣泛的應(yīng)用。發(fā)光二極管 LED，組成的顯示屏，每個(gè)點(diǎn)都是一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管，通過控制電路控制二極管的亮與滅來控制點(diǎn)的發(fā)光，從而使整個(gè)大屏幕顯示圖案。 液晶顯示器 LCD1602， 所謂 1602是指顯示的內(nèi)容 為 16*2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符 。 最常見的就是 TFT 類型的，它是由光源，液晶光柵，和 控制芯片組成，他的光源是常亮的白色強(qiáng)光，當(dāng)光線通過液晶光柵（液晶屏）的時(shí)候，通過電壓改變液晶顆粒濾光方向，從而改變每個(gè)點(diǎn)的顏色和強(qiáng)度來顯示圖案。 [6] 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 12 電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。 液晶顯示器分很多種類，按顯示方式可分為段式，行點(diǎn)陣式和全點(diǎn)陣式。段式與數(shù)碼管類似，行點(diǎn)陣式一般是英文字 符，全點(diǎn)陣式可顯示任何信息， 如漢字、圖形、圖表等。 兩者之間的區(qū)別： （ 1）二極 管 本身發(fā)光， 液晶本身不發(fā)光，只是透射光。 （ 2）二極管體積大，圖像質(zhì)量一般，適合作室外大屏幕，價(jià)格較低。液晶成本較高，面積無法做得很大，但圖像質(zhì)量很好，適合做顯示器。 （ 3）二極管耗電大，液晶耗電小。 （ 4）二極管圖像刷新率低，液晶的高 。 二者的檔次相差比較大，一般來講在一些圖像簡(jiǎn)單，對(duì)成本控制較嚴(yán)格的場(chǎng)合，用二極管，比如商場(chǎng)、銀行等服務(wù)部門的電子提示窗，街道、百貨公司外面的廣告宣傳窗；而液晶一般都是作計(jì)算 機(jī)顯示器、電視、手持設(shè)備等對(duì)圖像質(zhì)量要求高的場(chǎng)合，在本次計(jì)設(shè)中綜合考慮各方面的因素，我選定 1602 作為顯示電路。1602 管腳的具體功能如表 。 . 1602 液晶的主要參數(shù)： 顯示容量： 162 個(gè)字符 芯片工作電壓： ～ 工作電流： () 模塊最佳工作電壓： 1602 的管腳示意圖 ： 圖 1602管腳 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 13 圖 1602 實(shí)物圖 1602 一個(gè)很重要的端口 VEE， 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高 ，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 1K 歐 的電位器調(diào)整 其顯示的 對(duì)比度。 [11] 表 1602液晶管腳主要功能 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 VEE 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接電源正極時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高 4 RS RS 為寄存器選擇，高電平 1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器 5 R/W R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下 降沿使能 7 DB0 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位） 8 DB1 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位 9 DB2 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位 10 DB3 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位 11 DB4 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位 12 DB5 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位 13 DB6 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位 14 DB7 高 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光電源負(fù)極 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 14 在本次設(shè)計(jì)中采用了 1602 來作為顯示元件，用液晶構(gòu)成顯示電路不僅擴(kuò)大顯示的范圍，而且減少顯示電路對(duì)單片機(jī) I/O 端口的占用 ,同時(shí)減少單片機(jī)連線。單片機(jī)具體的連線方式： P0 口作為數(shù)據(jù)輸出口 ,RP1 為 P0 口的上拉電阻，以提高其驅(qū)動(dòng)力。 P2口的 、 、 作為 1602 液晶的控制口 （ LCD_RS 連接 。 LCD_RW 連接 。 LCD_EN 連接 ）。 VEE 連接 1 個(gè)精密 1 千歐 可調(diào)電阻器 用來調(diào)節(jié)液晶顯示器的亮度。詳細(xì)的電路圖（圖 ）。 圖 LCD 顯示電路 報(bào)警電路 蜂鳴器有兩類 3大品種。一類是壓電式，一類是電磁式，電磁式又有兩大品種，鐵振膜式和動(dòng)圈式，二者原理一樣只是結(jié)構(gòu)不同。所有蜂鳴器都有兩種類型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，都是交流驅(qū)動(dòng)。報(bào)警器的種類很多，比如：揚(yáng)聲器，蜂鳴器等，電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動(dòng)膜片以及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)通過電磁線圈，使得電磁線圈產(chǎn)生了一個(gè)磁場(chǎng)。本次設(shè)計(jì)采用的是壓電式蜂鳴器作為報(bào)警器（圖 ） 。蜂鳴器的一端接 口，另一端接電源，當(dāng) 為低電平時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，當(dāng) 為高電平時(shí)，蜂鳴器不作出反應(yīng) [4] 圖 報(bào)警電路 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 15 開鎖電路 在本次設(shè)計(jì)中，基于節(jié)省材料、主次分明的原則，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。電路圖如 所示。當(dāng) 口輸出低電平時(shí)，二極管 D1 導(dǎo)通發(fā)光，表示開鎖；當(dāng)二極管輸出高電平時(shí)，二極管不能導(dǎo)通也就是說二極管不發(fā)光，表示上鎖。 [1] 圖 2..12 開鎖電路 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3章軟件設(shè)計(jì) 16 第 3 章 軟件設(shè) 計(jì) 編程 工具介紹 Kiel C51 是 美國 Kiel Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，比較方便 .Kiel C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì) keil 軟件常與 proteus 仿真軟件相配合使用單片機(jī)開發(fā)中除必要 的硬件外，同樣離不開 軟件 。 圖 編程軟件工作界面 我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 MCS51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片 機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā) 單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3章軟件設(shè)計(jì) 17 包括 C 編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè) 集成開發(fā)環(huán)境 （ uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU， 16MB 或更多 RAM、 20M以上空閑的硬盤空間、WIN9 NT、 WIN202 WINXP 等 操作系統(tǒng) 。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用 51 系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用 C語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的最好的選擇之一，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)其試工具也會(huì)令你事半功倍。 其 工作界面如 上圖所示 。 編程語言介紹 匯編語言的實(shí)質(zhì)和機(jī)器語 言是相同的，都是 其 直接對(duì)硬件操作，只不過指令采用了英文縮寫的標(biāo)識(shí)符，更容易識(shí)別和記憶。它同樣需要編程者將每一步具體的操作用命令的形式寫出來。匯編程序通常由三部分組成：指令、偽指令和宏指令。 匯編程序的每一句指令只能對(duì)應(yīng)實(shí)際操作過程中的一個(gè)很細(xì)微的動(dòng)作，例如移動(dòng)、自增，因此匯編源程序一般比較冗長、復(fù)雜、容易出錯(cuò)，而且使用匯編語言編程需要有更多的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，但匯編語言的優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的，用匯編語言所能完成的操作不是一般高級(jí)語言所能實(shí)現(xiàn)的