【正文】 獨(dú)立式鍵盤所需要的硬件電路結(jié)構(gòu)和軟。確定有按鍵被按下，利用程序可以判斷哪一個(gè)引腳的輸入為低電平，從而確定哪一個(gè)被按下。去國(guó)這時(shí)外部中斷 0 的中斷被允許，則 CPU 將響應(yīng)中斷。4 輸入與門只要有一個(gè)輸入引腳變?yōu)榈碗娖剑妮敵鼍妥優(yōu)榈碗娖?。這里的按鍵開關(guān)采用常開開關(guān)，在沒有執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，開關(guān)是斷開的。 25KEY3KEY2KEY1KEY0R1 R2 R3 R412AG3A1B2C4D5Y6AVCCGND+5INTA0U?COMPONENT_1圖 中斷方式的獨(dú)立式鍵盤電路在圖 所示的電路中，4 個(gè)按鍵開關(guān)分別與單片機(jī)的輸入/輸出引腳 ～相連接，每個(gè)按鍵開關(guān)通過一個(gè)限流電阻與+5V 電源相連接。獨(dú)立式鍵盤的工作方式又可分為中斷方式和查詢方式，綜合考慮，在本設(shè)計(jì)中，使用 4 個(gè)按鍵開關(guān)的中斷方式的獨(dú)立式鍵盤比較合適 [13]。后者占用較少的單片機(jī)的輸入/ 輸出引腳。常用的鍵盤有獨(dú)立式鍵盤和距陣式鍵盤。利用軟件編程的方法來消除抖動(dòng)影響由引入一段延時(shí)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到按鍵呈現(xiàn)低電平時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)大于 10ms 的延時(shí)子程序，然后再次確認(rèn)按鍵是否呈現(xiàn)低電平。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間值是很重要的，可以利用硬件方法和軟件編程的方法去除開關(guān)抖動(dòng)影響。 24圖 按鍵開關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)波形圖由于機(jī)械觸電的彈性作用，按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)立即穩(wěn)定的接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。通常使用的按鍵開關(guān)為機(jī)械式彈性開關(guān)，它利用機(jī)械觸電實(shí)現(xiàn)開關(guān)的閉合或者斷開[12]。這兩種狀態(tài)反映在電壓上就是按鍵開關(guān)呈現(xiàn)出高電平和低電平。像數(shù)碼管一樣，鍵盤也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部件 [11]。如果不清除響應(yīng)中斷對(duì)硬件電路所進(jìn)行的設(shè)置，單片機(jī)將不能響應(yīng)下一次的中斷請(qǐng)求。當(dāng)這條指令被執(zhí)行后，CPU 將清除為響應(yīng)中斷對(duì)硬件電路所進(jìn)行的設(shè)置，把堆棧中保存的主程序斷點(diǎn)地址送入程序指針(PC) ，返回主程序。通常在中斷服務(wù)程序的入口地址處放置一條轉(zhuǎn)移指令，如 AJMP，執(zhí)行該指令跳轉(zhuǎn)到實(shí)際的中斷服務(wù)程序。 每種中斷信號(hào)的中斷服務(wù)程序的入口地址表 所示。② 執(zhí)行一條硬件子程序，將程序指針(PC)的內(nèi)容壓入堆棧，把中斷服務(wù)程序的 23入口地址送入程序指針(PC)。③ 正在執(zhí)行的指令是中斷返回指令(RETI)，訪問中斷允許寄存器（IE ）的指令或者訪問中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（IP）如果存在上述阻止單片機(jī)響應(yīng)中中斷的條件之一，本次被采樣到的中斷請(qǐng)求將被丟棄。阻止單片機(jī)響應(yīng)中斷的條件如下：① CPU 正在處理同一優(yōu)先級(jí)或者更高級(jí)優(yōu)先級(jí)的中斷。表 優(yōu)先順序所中斷信號(hào) 優(yōu)先順序 外部中斷 0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷 外部中斷 1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 溢出中斷 串行口中斷 最高 ↓最低 89C51 單片機(jī)的 CPU 在每個(gè)機(jī)器周期對(duì)每一個(gè)中斷信號(hào)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位進(jìn)行采樣。除了利用中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（IP）來安排中斷申請(qǐng)的處理順序之外，如果同時(shí)收到幾個(gè)處于同一優(yōu)先級(jí)的中斷申請(qǐng)，還可以利用單片機(jī)內(nèi)部的查詢順序，使得一些中斷申請(qǐng)獲得優(yōu)先處理。當(dāng) PX0=1 時(shí)，外部中斷 0 中斷定義為高優(yōu)先級(jí)中斷；當(dāng) PX0=0 時(shí)，外部中斷 0 中斷定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。當(dāng) PT0=1 時(shí)，定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷定義為高優(yōu)先級(jí)中斷；當(dāng) PT0=0 時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。當(dāng) PX1=1 時(shí)，外部中斷 1 中斷定義為高優(yōu)先級(jí)中斷；當(dāng) PX1=0 時(shí)，外部中斷 1 中斷定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。PT1：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 溢出中斷優(yōu)先級(jí)控制位。表 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（IP）的格式數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0IP — — — PS PT1 PX1 PT0 PX0地址位 — — — BC BB BA B9 B8復(fù)位值 — — — 0 0 0 0 0PS：CPU 的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。4） 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（IP）這個(gè)特殊功能寄存器在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的字節(jié)為 B8H，它既可以進(jìn)行字節(jié)尋址，也可以進(jìn)行位尋址。EX0：外部中斷 0 中斷允許控制位。ET0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷允許控制位。EX1：外部中斷 1 中斷允許控制位。ET1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 溢出中斷允許控制位。ES：串行口中斷允許控制位。表 中斷允許寄存器（ IE）的格式數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0IE EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0地址位 AF — — AC AB AA A9 A8復(fù)位值 0 — — 0 0 0 0 0EA：CPU 的中斷允許控制位。3） 中斷允許寄存器（IE） 這個(gè)特殊功能寄存器在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的字節(jié)為 A8H，它既可以進(jìn)行字節(jié)尋址， 21也可以進(jìn)行位尋址。與串行口發(fā)送中斷一樣，CPU 響應(yīng)中斷時(shí)，該位不清 0，它需要在中斷服務(wù)程序中用軟件的方式清 0。在串行口允許接收（REN=1）的情況下，當(dāng)串行口工作在方式 0 時(shí)，每接收到第9 位數(shù)據(jù)該位置 1。這個(gè)特殊功能寄存器在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的字節(jié)為98H，它既可以進(jìn)行字節(jié)尋址，也可以進(jìn)行位尋址。功能與 IT1 相同。功能與 IE1 相同。因?yàn)槊總€(gè)機(jī)器周期僅對(duì)引腳采樣一次，所以外部中斷信號(hào)的高電平和低電平時(shí)間必須保持 1 個(gè)機(jī)器周期以上才能保證 CPU 檢測(cè)到中斷信號(hào)從高到低的跳變。當(dāng) IT1=1，外部中斷 1 被設(shè)置為邊沿觸發(fā)。采用電平觸發(fā)方式INT時(shí)，外部中斷信號(hào)必須保持為低電平狀態(tài)一直到該中斷被 CPU 響應(yīng)。當(dāng) IT1=0，外部中斷 1 被設(shè)置為電平觸發(fā)。IT1：外部中斷 1 觸發(fā)方式選擇位。當(dāng)外部中斷 1 依據(jù)觸發(fā)方式滿足產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的條件時(shí)，該標(biāo)志位置 1，同時(shí)申請(qǐng)中斷。功能與 TF1 相同。CPU 響應(yīng)中斷時(shí)， TF1 清 0，TF1 也可以由軟件進(jìn)行查詢和清 0。TF1：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 溢出標(biāo)志位。這個(gè)寄存器的格式如表 所示。這 5 個(gè)中斷信號(hào)分別由定時(shí)/計(jì)數(shù)控制寄存器（TCON）和串行口控制寄存器（SCON）的相應(yīng)位進(jìn)行鎖存。上述工作過程稱為中斷處理過程，實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程的單片機(jī)內(nèi)部電路稱為中斷系統(tǒng)，請(qǐng)求單片機(jī)執(zhí)行中斷處理過程的信號(hào)稱為中斷信號(hào)源。當(dāng)單片機(jī)正在程序控制器的控制下處理設(shè)定的事件，如果外界發(fā)生了緊急事件的處理請(qǐng)求，這時(shí)單片機(jī)需要暫時(shí)停止正在處理的設(shè)定事件，轉(zhuǎn)去處理這個(gè)突發(fā)的緊急事件。它的工作過程是在程序控制器的控制下逐條執(zhí)行程序指令的過程。 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的電源電壓為 5V 時(shí)，完成一次轉(zhuǎn)換的時(shí)間約為 1μs，當(dāng)單片機(jī)采用 12MHZ 時(shí)鐘則基本滿足這個(gè)要求。VREF(1/256) 190 0 0 0 0 0 0 0 177。VREF(128/256)0 1 1 1 1 1 1 1 177。VREF(255/256) … …1 0 0 0 0 0 0 1 177。DAC0832 的輸入數(shù)據(jù)和輸出模擬電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以由表 看出。只要單片機(jī)的地址輸出線 引腳輸出低電平即可滿足 DAC0832 數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換器所需要的地址要求。在這種情況下，輸入鎖存器和 DAC 寄存器的輸出都隨著輸入的狀態(tài)變化。在這種情況下。在這樣的連線情況下，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行指令MOVX DPTR， A時(shí)，單片機(jī)的輸出信號(hào)時(shí)序完全滿足 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的工作要求。引腳 Vref 的基準(zhǔn)電源由 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的供電電源提供，這樣就簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。 18圖 DAC 0832 單緩沖方式接口電路原理圖由于 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是電流輸出型，即它的輸出電流與輸入數(shù)字信號(hào)成正比，圖 中運(yùn)算放大器用來把電流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)中需要多路數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換，同時(shí)多路數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換之間需要同步輸出時(shí)，采用雙緩沖方式是必須的選擇。圖 運(yùn)算放大器接法 DAC0832 數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器的單緩沖方式接口DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器有兩種與單片機(jī)的接口方式：?jiǎn)尉彌_方式和雙緩沖方式。 （10）Vref：基準(zhǔn)電壓，其電壓可正可負(fù)，范圍10V～+10V。0832 是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器，Rfb 即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。DAC 轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1+Iout2=常數(shù)。（7）Iout1：電流輸出 1。R（6） ：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)（輸入） ，低電平有效。WR上述兩個(gè)信號(hào)控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng) ILE=1 和=0 時(shí)，為輸入寄存器直通方式；當(dāng) ILE=1 和 =1 時(shí)，為輸入寄存器鎖存方式。CS（3）ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)（輸入） ，高電平有效。圖 DAC0832 數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換器封裝外型圖在圖 中, 對(duì)各引腳信號(hào)說明如下：（1）DI7 ～DI0：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。 DAC0832 數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器的介紹DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是一種接口與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容，具有 8 位分辨率的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器芯片。同樣單片機(jī)完成信號(hào)處理后，很多情況下還需要把離散的信號(hào)轉(zhuǎn)換成為聯(lián)系的模擬信號(hào)，完成這種功能的器件稱為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器 [8]。在數(shù)字電路中，信號(hào)的特征為幅度離散和時(shí)間離散，如許多識(shí)字電路中的輸出信號(hào) [7]。按照所處理的信號(hào)，電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路?？紤]到器件的購(gòu)買方便和價(jià)格，這里采用 DAC0832。1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgdedpA1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH1374LS164A1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH1374LS164R1 R2form RXDform TXD圖 基于串行輸出口的 2 位數(shù)碼管顯示電路圖。在采用同步移位方式的串行輸出時(shí)，沒傳送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要 8 個(gè)機(jī)器周期 [6]，因此兩個(gè)顯示代碼的輸出語句間隔必須大于 8 個(gè)機(jī)器周期。表 74LS164 的功能表 輸 入 輸 出MR CLK Dsa Dsb Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 Q00 Q10 Q20 Q30 Q40 Q50 Q60 Q701 ↑ 1 1 1 Q00 Q10 Q20 Q30 Q40 Q50 Q60 151 ↑ 0 0 Q00 Q10 Q20 Q30 Q40 Q50 Q601 ↑ 0 0 Q00 Q10 Q20 Q30 Q40 Q50 Q60由于本設(shè)計(jì)中需要用到兩個(gè)數(shù)碼管，所以需要兩個(gè) 74LS164 來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)數(shù)碼管。使用 8 位移位寄存器 74LS164 可以把串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管所需要的并行信號(hào)以滿足數(shù)碼管的需要 [5]。因?yàn)槿绻谝粋€(gè)數(shù)據(jù)還沒有被全部發(fā)送出，再向串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器(SBUF)寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，新寫入的數(shù)據(jù)將覆蓋沒有完成發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)的剩余內(nèi)容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。同步移位時(shí)鐘的周期等于單片機(jī)的工作周期，因此輸出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要 8 個(gè)單片機(jī)的工作周期。圖 串行口工作方式 0 的輸出時(shí)序圖當(dāng)向串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器 SBUF 寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，在引腳 RXD 和引腳 TXD 將自動(dòng)產(chǎn)生如圖 所示的信號(hào)。應(yīng)用串行工作方式 0 的同步移位寄存器方式是擴(kuò)展輸入/輸出能力的一種方法。各數(shù)碼管的原理圖和電路符號(hào)圖如下圖（a） 、 （b） 、 （c ） 、 （d）所示。共陰極數(shù)碼管內(nèi)部 8 個(gè)二極管的陰極被連接在一起和引腳 相接，在使用是引腳應(yīng)接低電平，當(dāng)數(shù)碼管其余的某個(gè)引腳接高電平，則相應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。每個(gè)數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成。SMOD 為 1 時(shí)的波特率是它為 0 時(shí)的 2 倍。這個(gè)寄存器的格式如表 所示。 RI：接收中斷標(biāo)志位。RB8：串行工作方式 2 和 3 時(shí)被接收的第 9 位數(shù)據(jù)。表 串行口的工作方式數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0 SM1 工作方式 功能說明 13 REN：串行接收使能控制位。表 串行口控制寄存器(SCON) 的格式在表 中，每一位的具體功能如下。① 串行口控制寄存器(SCON)串行口控制寄存器(SCON)在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為