【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鍵盤的實(shí)質(zhì)是一組開關(guān)的集合。 3．鍵盤接口的工作原理 常見的鍵盤接口分為獨(dú)立式鍵盤接 口和矩陣式鍵盤接口兩種。本系統(tǒng)采用 矩陣式鍵盤接口。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 15 0 1 2 34 5 6 78 9 10 1112 13 14 1512341 2 3 4+ 5 V 圖 34 矩陣式 4*4 鍵盤原理圖 1）矩陣式鍵盤接口的工作原理 按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上，行、列線分別連接開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到正 +5V。平時(shí)無按鍵時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)鍵由此行線相連的列電平?jīng)Q定。列線如果為低電平，這行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平也高。這是識(shí)別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在的電平。因此各按鍵彼此間互相發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 鍵盤 /顯示電路 系統(tǒng)鍵盤顯示接口采用 8279 芯 片，用硬件完成鍵盤與顯示器掃描[4]。鍵盤由 09 數(shù)字鍵，報(bào)警值設(shè)定鍵，時(shí)鐘設(shè)定鍵，左位移鍵，確認(rèn)鍵，運(yùn)行鍵等組成，采用 4179。 4 鍵盤。用戶可以通過鍵盤完成人機(jī)接口的各種操作。鍵盤以中斷方式工作。當(dāng)有按鍵時(shí)， 8279 申請(qǐng)中斷 CPU響應(yīng)中斷后轉(zhuǎn)入鍵盤監(jiān)控處理程序。顯示器采用 4 個(gè) LED 數(shù)碼管，系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng) AT89C51 單片機(jī)處理后通過 I/O 口送到驅(qū)動(dòng)電路 8279 與單片機(jī) AT89C51 的硬件接口電路圖如圖 313 所示。 8279 芯片外接 4179。 8 鍵盤和 4 位顯示器，工作于 4 位顯示和鍵盤輸入工作方式，均為編碼掃描，其組成可 分為三個(gè)部分： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 16 圖 36 8279 芯片 與單片機(jī) AT89C51 的硬件接口電路圖 1．顯示接口：由 4 個(gè) 7 段 LED 顯示器組成。 SL0SL2經(jīng) 74LS138(1)譯碼低四位掃描控制位選口，顯示字符的段選碼由 8279 芯片的一個(gè) 4位輸出口 OUB03同步輸出實(shí)現(xiàn)，并且經(jīng) 74LS06 非門輪流驅(qū)動(dòng) 7 段 LED顯示器。消隱顯示信號(hào)輸出 BD 線與 74LS138(1)的使能端 E3相連，當(dāng)顯示功換時(shí) ,BD 輸出低電平關(guān)閉 74LS138(1)，從而達(dá)到顯示消隱的目的。 2．鍵盤接口： 16 個(gè)鍵排成 4 行 4 列的矩陣。 8279 工作于鍵盤輸入方式， 4 根列掃描線由 SL0SL7 經(jīng) 74LS138(2)譯碼獲得，只用其中的四根， 4 根行信號(hào)線由 RL0， RL1， RL2， RL3 引入。由于 8279 的輸入線RL0RL7 內(nèi)部有上位電阻，當(dāng)無鍵按下時(shí)均為高電平，而當(dāng)有鍵按下時(shí)則被鍵盤上的按鍵拉成低電平，該鍵的行、列號(hào)信息被讀人 FIFO RAM緩沖器中。同時(shí) 8279 的中斷請(qǐng)求信號(hào) IRQ 為高電平，可向 CPU 申請(qǐng)中斷，讀 取鍵值代碼。 3． 8279 與 AT89C51 的接口：在硬件連線圖中，單片機(jī) AT89C51的 腳經(jīng)反向器接片選信號(hào) CS。 8279 的 A0端用于控制讀寫命令 /狀態(tài)和數(shù)據(jù)， A0 與地址鎖存器 74LS373 輸出的最低位地址線 AB0 相接，A T 8 9 C 5 18 2 7 9R DR DI R QW RW RC SD 0D 7P 0 . 0P 0 . 7P 2 . 7A L E7 4 L S3 7 3C L KA B0A0I N T 0R S T R E S E TC N T LS H I F TO U T A3O U T A07 4L S0 67 4 L S1 3 8 ( 1 )7 4 L S1 3 8 ( 2 )O U T B3O U T B0E3CBAS L2S L1S L0R L3R L2R L1R L0B DY7Y0.Y7Y0...共 陽(yáng) 4 位 L E D 顯 示a b c d e f gY3Y1Y2Y Y Y YY Y Y YY Y Y YY Y Y YCBA齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 17 所以 8279 的數(shù)據(jù)口地址為 8FFEH，命令 /狀態(tài)口地址為 8FFFH。 8279 的CNTL、 SHIFT 引腳接地。 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把程序計(jì)數(shù)器 PC 值初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之 外，程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)單片機(jī)。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24個(gè)震蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。若使頻率為 6MHZ 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過 4μ s 才能完成復(fù)位操作。 復(fù)位操作由上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)為兩種方式。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 37 所示。只要電源 VCC的上電時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 按鍵手動(dòng)復(fù)位分為電平方式和脈沖方式 兩種。其中，電平復(fù)位是復(fù)位端通過電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的。脈沖復(fù)位是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。 在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，為了保證微處理器穩(wěn)定而可靠地運(yùn)行，需要配置電壓監(jiān)控電路；為了實(shí)現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保護(hù)，需備用電池及切換電路；為了使微處理器盡快擺脫因干擾而陷入的死循環(huán)，需要配置看門狗電路，將完成這些功能的電路集成在一起的芯片中稱為微處理器監(jiān)控器。 圖 37 單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了擺脫“死循環(huán)”通常采用“看門狗技術(shù)”也VccRST80C51C 10RRμ f齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 18 就是 程序監(jiān)控技術(shù) 。“看門狗”技術(shù)就是不斷 監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”。本系統(tǒng)采用美國(guó) MAXIM 公司的處理器監(jiān)控器 MAX690A 完成硬件“看門狗”電路。 MAX690A 具有以下功能： (1)在微處理器上電、掉電及低壓供電時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位輸出信號(hào)。 (2)具有備用電池切換電路，備用電池可供給其他低功耗邏輯電路。 (3)具有看門狗電路，該電路的觸發(fā)脈沖時(shí)間間隔超過 時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位輸出。 (4)可用于低電壓檢測(cè)。 MAX690A 的主要電氣參數(shù)為： 178。 工作電壓 Vcc(～ )； 178。 靜態(tài)電流 200μ A ； 178。 備用電池方式靜態(tài)電流 50μ A； 178。 復(fù)位脈沖寬度 TRS 為 200ms； 178。 看門狗定時(shí)時(shí)間為 ； 178。 復(fù)位門限電平 。 MAX690A 與 89C51 單片機(jī)的接口電路如圖 38 所示： 123U 2A74 F 321 2A74 F 041 2A74 F 04S1+ C110uFR41K+ 5VV ba tt6V ou t1V c c2GND3P F I4R E S E T7W D I6P E O5U3M A X 6 9 0 AR21KR31K+ 5VR11K VE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U189 C 51B T 2備用電源 圖 38 MAX690A 與 89C51 的接口電路 本電路有復(fù)位電路和看門狗電路功能， R R2 選取說明如下： R1 1R1 R 2 ??? （ 31） 當(dāng) R1=1kΩ， R2= kΩ，使 +5V 電壓跌落到 ， PFI 的輸出電齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 19 壓低于 時(shí)， PFO 輸出高電平作為單片機(jī)的中斷信號(hào)。單片機(jī)正常工作時(shí)， 口定期 (小于 s)改變 WDI 輸入端的電平，使看門狗電路不發(fā)出復(fù)位電路。當(dāng)出現(xiàn) “死機(jī) ”，單片機(jī)將不能定期改變 WDI 電平，看門狗電路便會(huì)在 s后產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)復(fù)位，待經(jīng)過 200ms復(fù)位脈沖寬后，單片機(jī)復(fù)位結(jié)束，程序從 0000H 開始重新執(zhí)行，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。 89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，分別是 89C51 的 19 腳和 18 腳。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。 89C51 內(nèi)部時(shí)鐘方式的振蕩電路如圖 39 所示。晶體的振蕩頻率范圍通常在 到 24MHz 之間。晶體的頻率越高，則系統(tǒng)的頻率越高單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。本系統(tǒng)選擇振蕩頻率為 24MHz 的石英晶體。 8 9 C 5 1C 1C 2晶振X T A L 1X T A L 2至 內(nèi) 部 時(shí) 鐘 電 路齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 20 圖 39 AT89C51 內(nèi)部時(shí)鐘方式電路 系統(tǒng)原理綜述 系統(tǒng)硬件原理如原 理圖（附）所示 。通過原理圖，我們可以分析出系統(tǒng)的原理，于是系 統(tǒng)主要原理如下： 溫度的測(cè)量通過溫度傳感器輸出正比于不同溫度的電壓值來實(shí)現(xiàn)，在和 8255A 接口相連的 pc 中，通過二極管分別顯示四個(gè)不同的水位情況。 通過兩個(gè)按鍵 s2 和 s3 來實(shí)現(xiàn)加熱和加水的功能，當(dāng) s2 按下時(shí)，就觸發(fā)外部中斷 0，進(jìn)入中斷子程序，執(zhí)行加熱功能。當(dāng) s3 按下時(shí)，就出發(fā)了外部中斷 1 進(jìn)入中斷子程序，執(zhí)行手動(dòng)加水功能。 單片機(jī)通過 P0 口用一個(gè) 8255A 擴(kuò)展芯片實(shí)現(xiàn) 8 位 LED 顯示， Po口和 373 相連鎖存地址信號(hào)， ~ 和水位檢測(cè)傳感器接口電路連接， 和 分別接有加水繼電器和加熱繼電 器。作為 8255A 的 PC口接有 6 個(gè)二極管，分別用來顯示水位 4 狀態(tài)，還有加水狀態(tài)和加熱狀態(tài)的提示信號(hào)。再通過接口電路 8255A 反映到顯示屏上。 單片機(jī)其余 I/O 口線安排： 178。 VCC：接 +5V 電源。 178。 GND：接地。 178。 RST：接 MAX690A 的 RESET。 178。 (ALE)：與 8255H 的 ALE 腳相連提供時(shí)鐘信號(hào)。 178。 XTAL XTAL2：通過晶振實(shí)現(xiàn)單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘。 178。 PSEN：允許程序存儲(chǔ)器輸出控制端。 178。 EA：內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇 控制端。 178。 ：接 MAX960 的 WDI 端。 178。 RD：接 8255H 的 RD 端。 178。 WR：接 8255H 的 WR 端。 4 太陽(yáng)能熱水器中央控制器的軟件設(shè)計(jì) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 21 在完成太陽(yáng)能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計(jì)后，要達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，就需要進(jìn)