【正文】 段碼。 靜態(tài)顯示由 5 個(gè) LED 數(shù)碼管 （圖26） 組成，采 用的 是 串行顯示，輸入只有兩個(gè)信號，它們是串行數(shù)據(jù)線 DIN 和移位信號CLK。串行靜態(tài)顯示為了在LED 顯示器上顯示 時(shí)間， 在它的 8 位段選線上加上相應(yīng)的電平組合，即一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)，使得顯示出要求的 數(shù)字 。首先顯示最左（或最右）邊的一個(gè)字符并延時(shí) 1ms~5ms,其余各位不顯示，即相應(yīng)的位選線關(guān)閉，保證同一時(shí)刻只有一位顯示，然后循環(huán)右（或左）移一位顯示該位字符，也延時(shí)同樣的時(shí)間，循環(huán)到最后一位再從頭開始，這樣循環(huán)反復(fù)顯示，實(shí)際上每位亮 1ms~5ms， 暗（ 1~5） Nms， 由于 循環(huán)時(shí)間足夠短， 再加上 人的視覺暫留效應(yīng)，人們看起來 就會(huì) 像是一直在發(fā)光，達(dá)到 了一種穩(wěn)定顯示的視覺效果 。將所有的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位并行口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)由另一個(gè)并行口的某一位 所 控制，這樣只要兩個(gè) 8 位 I/O 口就可 以 控制顯示。這種顯示要求各 個(gè) 顯示塊的公共端連接在一起，然后接 +5V 電源 或 著接 地， 然 而每一位的 8 端選線接一個(gè)并行輸出口，每個(gè)并行輸出口可寫入不同的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)， 因此 同一時(shí)刻可以顯示不同的字形，由于每位均 需 要配 置一個(gè)并行輸出口，所以靜態(tài)顯示要占 用 較 多的 I/O 口資源。 LED 顯示器 包括 靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的八段 LED 顯示器，這種顯示塊 又可分為共陰極和共陽極兩種， 本設(shè)計(jì)采 用的是共陰極的數(shù)碼LED 顯示。 顯示 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，最常用的顯示器是 LED（發(fā)光二極管顯示器），它結(jié)構(gòu)簡單、成本低、配置靈活，與單片機(jī)的接口 連接 也特別 的 方便， 所以 在單片機(jī)系統(tǒng)中得到 了 較 廣泛的 應(yīng)用。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，任何 I/O 口或 著 擴(kuò)展 I/O 口都可以用作鍵盤接口。為 了 保證 CPU 對一次按鍵僅作 出 一次鍵入處理， 就 必須消除抖動(dòng)的影響。 圖 25 陣列式鍵盤電路原理圖 鍵盤上的每 個(gè) 按鍵都對應(yīng)一個(gè)鍵值，根據(jù)鍵盤的行列結(jié)構(gòu)可以有 很多 不同的編碼方法，對于 44 鍵盤，可以簡單地將掃描到按鍵 的行列數(shù) ，以此來 組合成一個(gè) 8 位數(shù)作為該鍵的鍵值。 從 而判斷具體是哪 一 個(gè)鍵按下時(shí)，則一次給每一根行線送低電平，然后讀所有列線 的 狀態(tài)，若全為 “1”， 若 按鍵不在次低電平上； 如果 列線狀態(tài)有一根位 “0”，則按鍵就在現(xiàn)有低電平行于低電平列的交叉處。首先 讓 所有行線位 都為 低電平， 在 鍵盤沒有鍵按下時(shí)，則所有列線位 為 高電平，即讀到 的數(shù)據(jù) 全部為 “1”。 16 個(gè)按鍵開關(guān)設(shè)置在行列線交點(diǎn)處，開關(guān)兩端分別連 接 到行 線 列線上。 陣列式鍵盤 是 由若干行若干列的按鍵開關(guān)組成的矩陣，它的行和列 都 由 I/O 接口來控制。 當(dāng) 有鍵按下 時(shí) ， 要 有一定 的 延時(shí)， 以免 鍵盤 發(fā)生 抖動(dòng)。以 P1 口為例， 若 有鍵按下，則相應(yīng)讀入的位為低，如果沒有鍵按下，則相應(yīng)讀入的位為高。 圖 24 按鍵電平復(fù)位 鍵盤 本課題的靜態(tài)串行 LED 數(shù)碼管 需要 顯示時(shí)間， 這需 要利用 鍵盤來設(shè)定， 鍵盤 包括 陣列式鍵盤、查詢式鍵盤等 多種形式 。其中，按鍵電平復(fù)位 是 通過使復(fù)位端經(jīng)電阻 和 電源接通而實(shí)現(xiàn)的，而按鍵脈沖復(fù)位則是利用微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的 。上電自動(dòng)復(fù)位 通過外部復(fù)位電路的電容充電 來實(shí)現(xiàn)：只要電源的上升時(shí)間不超過 1ms,電容 就被 視為短路，電源被加到 RST（脈寬＞ 24T） ,單片機(jī) 就可以 自動(dòng)復(fù)位。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送 給 觸發(fā)器， 然后 由片內(nèi)復(fù)位電路在每 一 個(gè)機(jī)器周期對觸發(fā)器進(jìn)行采樣， 最 后 才能 得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 RST 引腳 為 復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號 為 高電平有效，高電平有效時(shí)間 要 持續(xù) 二個(gè)機(jī)器周期 （即 24 個(gè)振蕩脈沖周期 ）以上，本課題中使用的 為 頻率 12MHz 的晶振，則復(fù)位信號 圖 如圖 24 所示。 復(fù)位 是 單片機(jī)的初始化操作， 它的 主要 作用 是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè) 初始狀態(tài)，并 且 從這個(gè)初始狀態(tài)開始工作。 圖 23 晶振電路原理圖 7 如圖 23 所示 是由 12M 的石英晶體 組成的晶振電路 ，兩個(gè)微調(diào)電容 都 是 30pF。有余輸入 到 內(nèi)部時(shí)鐘信號 需要 要通過二分頻觸發(fā)器， 所以 對外部時(shí)鐘信號的脈寬 沒有 任何要求，但 是 必須 要 保證脈沖的高低電平 所 要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩 都可以 采用。 振蕩器特性 ： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 （ 11） XTAL1：反向振蕩放大器的輸入 和 內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 然而 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號 不會(huì) 出現(xiàn) 。 （ 9） /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。另外， 此 引腳被 稍 微拉高。 如 果要 禁止 ALE的輸出 ， 可 以 在 SFR8EH 地址上置 0。 所以 它可 用于 對外部輸出的脈沖或 著用作 定時(shí)。在編程期間， 該 引腳用于輸入編程脈沖。振蕩器復(fù)位器件 的 時(shí) 侯 ， 需 要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間 。 P3 口 還可以 作為 AT89C51 的一些特殊功 端 口，如下 面 所示： ① RXD（串行輸入口） ； ② TXD（串行輸出口） ； ③ /INT0（外部中斷 0） ； ④ /INT1（外部中斷 1） ； ⑤ T0（記時(shí)器 0 外部輸入） ； ⑥ T1（記時(shí)器 1 外部輸入） ； ⑦ /WR（外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） ； ⑧ /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） ； ⑨ P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 1 時(shí) ，被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號 。當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 所以 作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低， 可以 輸出電流。在編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作 為第 8 位地址接收 。 （ 4） P1 口： P1 口是為 內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收 、 輸出 4TTL 門電流。 P0 口 可以 用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第 8 位。 5 管腳說明： （ 1） VCC：供電電壓 ； （ 2） GND：接地 ； （ 3） P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每 個(gè) 腳可 以 吸收 8TTL 門電流。 它的 外形及引腳排列如圖 22 所示 。 ATMEL AT89C51 4 4鍵盤 復(fù)位電路 靜態(tài)串行顯示電路 動(dòng)態(tài)掃描顯示電路 執(zhí)行電路 4 的 AT89C51 將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器 集成 在 一 個(gè)芯片中，是一種高效 的 微控制器 。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。 圖 21 總體設(shè)計(jì)方案 AT89C51 的簡介 本課題所研究的定時(shí)器 以 單片機(jī) AT89C51 為核心 ，能否掌握好這一系列單片機(jī)的相關(guān)功能 和 應(yīng)用是這一課題的研究的關(guān)鍵。 定時(shí)器通過按鍵確定靜態(tài)顯示時(shí)間，動(dòng)態(tài)顯示工作狀態(tài)，來實(shí)現(xiàn)定時(shí)的效果 。 與 555 定時(shí)器相比，用 AT89C51 設(shè)計(jì)的定時(shí)器具 有更高的可靠性。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。 3 常用定時(shí)器 常用的定時(shí)器是 555 定時(shí)器。 但如果 用美國 70 年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別 。 不同的程序 可以 實(shí)現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。 單片機(jī) 是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要 有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是 單片機(jī) 和離線式計(jì)算機(jī)的（比如 家用 PC）的主要區(qū)別。 用它來做一些控制電器 等 不是很復(fù)雜的工作足夠 了。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī) 也 是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu) 的最佳選擇。概括的講：一塊芯片就 是 一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)又 叫 單片微控制器 ,它不是 用來 完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一 個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上 ， 相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī) 。 而個(gè)人電腦 中也 同樣 有 不少的單片機(jī)在工作 ?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成 2 有單片機(jī)。 單片機(jī)比專用處理器更適 用 于嵌入式系統(tǒng)， 因此它得到了 廣泛 的應(yīng)用。最早的設(shè)計(jì)理念是通過 把 大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中， 使計(jì)算機(jī)更小巧 ，更容易集成 到 復(fù)雜的而 且 對體積要求 非常 嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 單片機(jī)的發(fā)展 單片機(jī)又稱單片微型計(jì)算機(jī) ，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母 MCU 表示 ，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 本論文的設(shè)計(jì)思路和要達(dá)到的預(yù)設(shè)目標(biāo) 本文主要采用單片機(jī) AT89C51 設(shè)計(jì)定時(shí)器， 通過 1 至 3 鍵盤 來 設(shè)定時(shí)間，分別按順序控制秒 分時(shí)， 用 五位 LED 數(shù)碼管進(jìn)行靜態(tài)顯示，從 左往右，第一位顯示時(shí)，第二，三位兩位顯示分，最后兩位顯示秒， 用 六位 LED 數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，用來顯示工作狀態(tài)。 八十年代以來，單片微型計(jì)算機(jī)有了迅速的發(fā)展 ， 單片機(jī)具有 集成度高、 可靠性 強(qiáng) 、控制功能強(qiáng) 、 體積小巧 、擴(kuò)展靈活、 低電壓、低功耗 以及 優(yōu)異的性能價(jià)格比 等優(yōu)點(diǎn) ， 從而在國民經(jīng)濟(jì) 的 各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，有力地推動(dòng)了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) AT89C51； 鍵盤和數(shù)碼顯示管 ABSTRACT With the accelerating pace of life, people on the household appliances, home appliance and taller to the requirement of intelligent has bee unstoppable trend. This paper mainly using singlechip microputer AT89C51, through the perfect bination of hardware and software, so as to achieve a mon household appliance for automation control purposes. This circuit hardware mainly divided into four parts: singlechip microputer AT89C51, keyboard and LED. The timer main control after the main circuit connected to electric operation mode, realize the functions of intelligent work. Keyboard and LED as the main input devices and display devices. Key words: singlechip microputer AT89C51； keyboard and LED 目