【正文】 其觸點才穩(wěn)定下來。 ? 矩陣式結(jié)構(gòu)鍵盤比獨立式按鍵要復(fù) 雜，識別也要復(fù)雜一些。 ? 控制方式 ：先判斷是否有鍵按下。如 ,就跳到 A7 鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理 2. 矩陣式鍵盤 單片機系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時，通常采用矩陣式鍵盤，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。如 ,就跳到 A5 JNB , A6 。如 ,就跳到 A3 JNB , A4 。如 ,就跳到 A1 JNB , A2 。 JNB , A0 。多用于所需按鍵不多的場合。 ? 常見的種類有： 獨立式按鍵 和 矩陣式鍵盤 。 ? 鍵盤由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上是一個開關(guān)元件。 ? 仿真器和編程器是單片機開發(fā)的重要工具，熟練使用這些工具是每個單片機開發(fā)人員必備的基本技能，而這些工具的使用只有通過實踐才能掌握。目前巿面上常見的有 臺灣河洛 生產(chǎn)的 ALLXX系列、 南京西爾特公司的 SP系列、北京潤飛的 RF系列， 廣州升洪的 TOP系列等。編程器的使用比較簡單，讀者只要有機會使用，在非常短的時間內(nèi)就能學會。這個目標程序必須利用編程器才能將目標文件燒寫到單片機的程序存儲器中，從而讓單片機系統(tǒng)的硬件和軟件真正結(jié)合起來，組成一個完整的單片機系統(tǒng)。當設(shè)計達到滿足系統(tǒng)要求后，將調(diào)試好的程序編譯時形成的二進制文件用編程器燒寫到芯片中，一個應(yīng)用系統(tǒng)就調(diào)試成功了。在斷電情況下，撥下用戶系統(tǒng)的單片機和 EPROM，代之以 仿真頭 ，如下圖所示。每個仿真機都配有使用說明書詳細介紹其使用方法，故在這里將不對仿真機進行詳細介紹。 在線仿真機 的主要作用是能完全 “ 逼真 ”地扮演用戶單片機的角色，且能在集成開發(fā)環(huán)境中對運行程序進行各種調(diào)試操作，即時發(fā)現(xiàn)問題，即時修改程序，從而提高工作效率，縮短開發(fā)周期。如果是 C51編寫的，必須加后綴名 “ .C”。 ? 集成開發(fā)環(huán)境仿真軟件 (ICE)將文件的編輯，匯編語言的匯編、連接，高級語言的編譯、連接高度集成于一體，能對匯編程序和高級程序進行仿真調(diào)試。其中必不可少的工具是電腦和編程器(當然對于在線可編程的單片機，如 89S51，也可以不用編程器，而通過下載電纜下載 )。開發(fā)工具主要包括 電腦 、 編程器 (又稱寫入器 )、 仿真機 。實際上，對于較復(fù)雜的程序，大多數(shù)情況下都不可能一次性就調(diào)試成功，即使是資深程序員也是如此。它們不是絕對分開的，有時是交叉進行的。這就是所謂的 “ 軟硬結(jié)合 ” 。在系統(tǒng)研制過程中，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計不能截然分開。 ? 為完成某一任務(wù)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)需要包含硬件和軟件系統(tǒng)。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 測控 對象 其他計算機系統(tǒng)或智能設(shè)備 單片機 M CU E E P ROM 人機通道 RA M 輸出通道 輸入通道 通信接口 輸入 / 輸出設(shè)備 傳感器等 執(zhí)行機構(gòu) 單片機典型應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法 ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)要求各不相同，針對具體的任務(wù)，設(shè)計方法和步驟也不完全相同。 ? 有時還需擴展外部 RAM、 EEPROM用于存放數(shù)據(jù)。如空調(diào)啟動壓縮機的開關(guān)電路，控制彩電的頻道切換、顏色、音量等的接口電路。如出租車的測距、測速裝置，溫控系統(tǒng)，溫度計的溫度傳感器、洗衣機的水位測量設(shè)備。輸入設(shè)備有鍵盤和按鍵，輸出設(shè)備有數(shù)碼管、液晶顯示模塊和指示燈等。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)所需要的一般配置： ? 單片機 。 ? 根據(jù)不同的用途和要求，單片機應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)配置及軟件也就有所不同，但它們的開發(fā)過程和方法大致相同。 ? 應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計和調(diào)試。 ? 通過設(shè)計二個實例，了解項目設(shè)計中的一些方法和技巧。 ? 掌握 D/A轉(zhuǎn)換常用芯片特性及應(yīng)用。 ? 掌握 LED顯示器的原理與靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示的特點。 第 10章 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及接口技術(shù) （課時： 12學時） 教學目的 ? 了解單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法及開發(fā)工具。 ? 掌握獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤的原理與應(yīng)用。 ? 掌握 LCD顯示器的原理與筆段型 LCD的應(yīng)用。 ? 掌握 A/D轉(zhuǎn)換常用芯片特性及應(yīng)用。 學習重點和難點 ? 四個模塊技術(shù) (鍵盤、顯示、 D/A轉(zhuǎn)換、 A/D轉(zhuǎn)換 )的掌握和綜合應(yīng)用。 第 10章 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及接口技術(shù) ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)概述 ? 鍵盤接口 ? 顯示器接口 ? 數(shù) /模轉(zhuǎn)換接口 ? 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換接口 ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)實例 ? 本章小結(jié) ? 習題 單片機應(yīng)用系統(tǒng)概述 ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法 ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng) 是為完成某項任務(wù)而研制開發(fā)的用戶系統(tǒng)，是以單片機為核心，配以外圍電路和軟件，能實現(xiàn)設(shè)定任務(wù)、功能的實際應(yīng)用系統(tǒng)。 ? 一般的 通用計算機系統(tǒng) 大概包括以下一些主要設(shè)備：主機(有主板、 CPU、內(nèi)存條 )、人機交流設(shè)備 (鍵盤、鼠標、顯示器 )、存儲器 (光驅(qū)、軟驅(qū)、 U盤等 )、網(wǎng)卡、打印機等。 ? 人機交流設(shè)備 。 ? 信號采集的輸入通道 。 ? 向操作對象發(fā)出各種 控制信號的輸出通道 。 ? 如果需與其他計算機系統(tǒng)或智能設(shè)備實現(xiàn)信息交換，還需配置 通信接口電路 。如彩電遙控系統(tǒng)中存放系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲器。這里我們只能討論 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法 。硬件和軟件必須緊密結(jié)合，協(xié)調(diào)一致才能正常工作。硬件設(shè)計時應(yīng)考慮軟件設(shè)計方法，而軟件也一定是基于硬件基礎(chǔ)上進行設(shè)計的。 ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括 確定任務(wù) 、 總體設(shè)計 、 硬件設(shè)計 、 軟件設(shè)計 、 系統(tǒng)調(diào)試 、 產(chǎn)品化 等幾個階段。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 ? 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)必須經(jīng)過調(diào)試階段，只有經(jīng)過調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)問題，改正錯誤，最終完成開發(fā)任務(wù)。 ? 單片機只是一塊芯片而已，本身并無開發(fā)能力，要借助開發(fā)工具才能實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。如果使用 EPROM作為存儲器還要配備 紫外線擦除器 。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 1. 仿真機及其使用 (1) 開發(fā)環(huán)境 ? 單片機程序的編寫、編譯、調(diào)試等都是在一定的集成開發(fā)環(huán)境下進行的。 ? 單片機程序如果是匯編編寫的，文件名后必須加后綴名“ .ASM”。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 (2) 仿真機的使用 ? 為了實現(xiàn)目標系統(tǒng)的一次性完全開發(fā)，必須用到仿真機 (也稱在線仿真機 )。 ? 仿真機的種類很多，如 南京偉福 系列仿真機、 南京萬利MPE5103仿真機等，價格通常在千元以上。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 (2) 仿真機的使用 ? 使用時，在線仿真機通過 RS232插件與電腦的 COM1或 COM2端口相連。 ? 運行仿真調(diào)試程序，通過 跟蹤執(zhí)行 ，能即時發(fā)現(xiàn)軟硬件方面的問題并進行修正。 用 戶 系 統(tǒng) 仿 真 頭 PC 仿真器 單片機的在線仿真 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 2. 編程器 ? 當我們編寫好的程序在集成開發(fā)環(huán)境編譯通過后，會形成一個二進制文件 (文件名與源程序文件名相同，后綴名為“ .BIN”)或十六進制文件 (后綴名為 “ .HEX”)，即形成所謂的目標程序。 ? 編程器 的主要功能是將目標程序燒寫到芯片中，其與電腦的連接如下圖所示。 PC 編 程 器 芯 片 座 編程器與計算機的連接 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具 2. 編程器 ? 編程器的種類也很多，不同檔次的編程器價格相差很大，從 150元到 7000多元不等；檔次的差別在于燒寫可編程芯片的類型的多少。如果僅僅是用于學習或是僅針對常用單片機的開發(fā)，一般買較低檔的編程器就可以，價格大概在 200元左右。 鍵盤接口 ? 鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理 ? 獨立式鍵盤應(yīng)用實例 ? 矩陣式鍵盤應(yīng)用實例 鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理 ? 鍵盤是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中人機交流不可缺少的輸入設(shè)備。鍵盤通常使用 機械觸點式按鍵開關(guān) ，其主要功能是把機械上的通斷轉(zhuǎn)換為電氣上的邏輯關(guān)系 (1和 0)。 鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理 1. 獨立式按鍵 結(jié)構(gòu)如下圖所示，其特點是每個按鍵單獨占用一根 I/O口線，每個按鍵工作不會影響其他 I/O口線的狀態(tài)?？刹捎?JNB(或 JB)來查詢哪一個按鍵按下，并轉(zhuǎn)向相應(yīng)的功能處理程序。如 ,就跳到 A0 JNB , A1 。如 ,就跳到 A2 JNB , A3 。如 ,就跳到 A4 JNB , A5 。如 ,就跳到 A6 JNB , A7 。由圖可知，一個 4 4的行、列結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成一個含有 16個按鍵的鍵盤，節(jié)省了很多 I/O口。 如有，再判斷哪一鍵按下，并得到 鍵碼值，然后根據(jù)鍵碼值轉(zhuǎn)向不同 的功能程序。最常用的 識別方法是鍵盤掃描法，將在 。其抖動過程如右圖所示， 抖動時間的長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為5?10ms。系統(tǒng)設(shè)計中如果開關(guān)脈沖是作為外部中斷觸發(fā)信號或要對開關(guān)脈沖進行計數(shù)時，這種情況是不允許出現(xiàn)的。在鍵數(shù)較少時，可采用 硬件去抖 ；而當鍵數(shù)較多時，采用 軟件去抖 。鍵盤輸出經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后變?yōu)橐?guī)范的矩形方波。 獨立式鍵盤應(yīng)用實例 【 例 1】 監(jiān)視某開關(guān) S，用發(fā)光二極管 LED顯示開關(guān)狀態(tài)，如果開關(guān)閉合， LED亮；如果開關(guān)斷開， LED滅。開關(guān)接 ，當開關(guān)斷開時， +5V，對應(yīng)數(shù)字量為 “ 1”；開關(guān)閉合時， 0V，對應(yīng)數(shù)字量為 “ 0”，這樣就可以用 JB指令對開關(guān)狀態(tài)進行檢測。當 “ 0”， LED兩端電壓相等，熄滅。 使發(fā)光二極管滅 NEXT: SETB 。 開關(guān)斷開 ,跳至 L1 SETB 。 開關(guān)斷開 ,發(fā)光二極管滅 SJMP NEXT END 獨立式鍵盤應(yīng)用實例 開關(guān)監(jiān)視控制電路圖 獨立式鍵盤應(yīng)用實例 【 例 2】 信號燈控制電路如下圖所示，其功能是當按下不同的鍵時發(fā)光二極管有不同的亮滅規(guī)律。 解：電路圖中 P1口分別接了 4個開關(guān)，每個開關(guān)都有相對應(yīng)的功能，當某一開關(guān)閉合時，相應(yīng)的口線變?yōu)榈碗娖?，而其他口線依然為高電平，因此，可以用 4條 JNB指令對開關(guān)狀態(tài)進行檢測。八個發(fā)光二極管經(jīng) 74LS04接 P2口，主要因單片機的驅(qū)動能力較差，故用 74LS04來加大驅(qū)動能力。 程序設(shè)計流程圖如下圖所示。 如 ,就跳至 A0 JNB , A1 。 如 ,就跳至 A2 JNB , A3 。 左移常數(shù)表首地址送 DPTR ACALL DISP SJMP START ********* 右移 ******************************** A1: MOV DPTR, TAB1 。 閃爍常數(shù)表首地址送 DPTR ACALL DISP SJMP START 信號燈控制參考程序 ******** 流水追逐 ***************************** A3: MOV DPTR, TAB3 。 左移 TAB1: DB 80H,0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH,0FFH,0AH 。 閃爍 TAB3: DB 01H,02H,06H,08H,10H,20H,60H,80H,0AH 。顯然通過改變常數(shù)表可任意設(shè)定發(fā)光規(guī)律，讀者可以試一下。 ? 通過以上兩個實例可以看出獨立式鍵盤應(yīng)用的特點：識別鍵盤比較容易，編程也比較簡單，很適合于功能鍵較少的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。 矩陣式鍵盤應(yīng)用實例 【 例 3】 4 4鍵盤硬件電路如下圖所示。 解：鍵盤輸入程序設(shè)計有以下幾個方面。 (2) 去除鍵的機械抖動 其方法為：當判別到鍵盤上有鍵閉合后，延時一段時間再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認為鍵盤上有一個鍵處于穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，否則認為鍵抖動。高4位和低四