【正文】 模塊電路的功能是通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程，使當(dāng)前按鍵信息在 8個(gè) LED上顯示出來(lái)，由芯片 CH452來(lái)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描 。在同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話， 8 位 LED 將顯示相同的字符。這樣，在同一時(shí)刻， 8 位 LED 中只有選通的那一位顯示出字符，而另一位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使兩位分別顯示出將要顯示的字符。 S E G 015S E G 116S E G 217S E G 318S E G 419S E G 520S E G 621S E G 722D I G 01D I G 12D I G 23D I G 34D I G 45D I G 56D I G 67D I G 78V C C23A D D R25H 3L 214G N D9G N D10R S T12I N T24S C L27S D A26C H 4 52R 6620 0C222 0C10. 1V C CK0K88 1N 40 018 2K 圖 顯示單元模塊電路圖 鍵盤(pán)的掃描原理與數(shù)碼管的掃描顯示原理類似，依次將矩陣鍵盤(pán)的某行或某列置一，再逐個(gè)判斷改行或該列上是否有信號(hào)為高，有則說(shuō)明兩座標(biāo)相交處的按鍵按下了。 CH452 內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8 位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行 64鍵的鍵盤(pán)掃描； CH452 通過(guò)可以級(jí)聯(lián)的 4線串行 接口或者 2 線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且可以對(duì)單片機(jī)提供上電復(fù)位信號(hào)。 ? 動(dòng)態(tài)顯示掃描控制，直接驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼管、 64 位發(fā)光管 LED 或者 64 級(jí)光柱。 ? BCD 譯碼支持一個(gè)自定義的 BCD 碼，用于顯示一個(gè)特殊字符。 ? 各數(shù)碼管的數(shù)字獨(dú)立閃爍控制，可選快慢兩種閃爍速度。 ? 64 級(jí)光柱譯碼，通過(guò) 64 個(gè) LED 組成的光柱顯示光柱值。 ? 可以選擇字驅(qū)動(dòng)輸出極性，便于外部擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電壓和電流。 ? 內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻，內(nèi)置去抖動(dòng)電路。 第 7 頁(yè) ? 提供按鍵釋放標(biāo)志位，可供查詢按 鍵按下與釋放。 外部接口 ? 同一芯片，可選高速的 4 線串行接口或者經(jīng)濟(jì)的 2 線串行接口。 ? 4 線串行接口： DIN 和 DCLK 信號(hào)線可以與其它接口電路共用，節(jié)約引腳。 ? 2 線串行接口：時(shí)鐘速度從 500Hz 到 200KHz，兼容兩線 I2C 總線，節(jié)約引腳。 其它 ? 內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路，不需要外部提供時(shí)鐘或者外接振蕩元器件，更抗干擾。 ? 可選兩種封裝： SOP2 DIP24S，引腳與 CH451 芯片兼容。 顯示驅(qū)動(dòng)原理 CH452對(duì)數(shù)碼管和發(fā)光管采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)，順序?yàn)?DIG0 至 DIG7，當(dāng)其中一個(gè)引腳吸入電流時(shí)，其它引腳則不吸入電流。 CH452支持掃描極限控制，并且只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間。 CH452內(nèi)部具有 8 個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)寄存器，用于保存 8 個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)，分別對(duì)應(yīng)于 CH452所驅(qū)動(dòng)的 8個(gè)數(shù)碼管或者 8 組每組 8 個(gè)的發(fā)光二極管。 CH452 支持任意段位尋址，可以用于獨(dú)立控制 64 個(gè)發(fā)光管 LED 中的任意一個(gè)或者數(shù)碼管中的特定段（例如小數(shù)點(diǎn)），段位編址順序與鍵盤(pán)編址一致，編址從 00H 到 3FH。 CH452支持 64級(jí)的光柱譯碼，用 64 個(gè)發(fā)光管或者 64級(jí)光柱表示 65種狀態(tài)，加載 新的光柱值后，編址小于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)點(diǎn)亮，而大于或者等于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)熄滅。當(dāng)數(shù)據(jù)位為 1時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)點(diǎn)亮；當(dāng)數(shù)據(jù)位為 0 時(shí)，則對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)熄滅。通過(guò)設(shè)定， CH452 還可以工作于 BCD譯碼方式，該方式主要應(yīng) 用于數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)只要給出二進(jìn)制數(shù) BCD 碼，由 CH452 將其譯碼后直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的字符。下表為數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位 4～位 0 進(jìn)行 BCD 譯碼后，所對(duì)應(yīng)的段 G～段 A 以及數(shù)碼管顯示的字符。 鍵盤(pán)掃描原理 CH452 的鍵盤(pán)掃描功能支 持 8 8 矩陣的 64 鍵鍵盤(pán)。當(dāng)啟用鍵盤(pán)掃描功能后， 4線串行接口中的 DOUT 引腳的功能由串行接口的數(shù)據(jù)輸出變?yōu)殒I盤(pán)中斷輸出以及按鍵數(shù)據(jù)輸出。在鍵盤(pán)掃描期間， DIG7～ DIG0 引腳按照 DIG0至 DIG7 的順序依次輸出高電平，其余 7個(gè)引腳輸出低電平； SEG7～ SEG0引腳的輸出被禁止，當(dāng)沒(méi)有鍵被按下時(shí)， SEG7～ SEG0都被下拉為低 電平；當(dāng)有鍵被按下時(shí)，例如連接 DIG3與 SEG4的鍵被按下，則當(dāng) DIG3輸出高電平時(shí) SEG4 檢測(cè)到高電平；為了防止因?yàn)榘存I抖動(dòng)或者外界干擾而產(chǎn)生誤碼， CH452實(shí)行兩次掃描，只有當(dāng)兩次鍵盤(pán)掃描的結(jié)果相同時(shí)，按鍵才會(huì)被確認(rèn)有效。 CH452 不支持組合鍵，也就是說(shuō)，同一時(shí)刻，不能有兩個(gè)或者更多的鍵被按下；如果多個(gè)鍵同時(shí)按下，那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。例如，連接 DIG3 與 SEG4 的鍵被按下，則按鍵代碼是 1100011B 或者 63H，鍵被釋放后，按鍵代碼通常是 0100011B或者 23H（也可能是其它值，但是肯定小于40H），其中，對(duì)應(yīng) DIG3的列掃描碼為 011B，對(duì)應(yīng) SEG4的行掃描碼為 100B。 下表是在 DIG7～ DIG0 與 SEG7～ SEG0之間 8 8 矩陣的順序編址，既是按鍵編址，也是數(shù)碼管段位、發(fā)光管 LED 陣列以及光柱的編址。 表 CH452按鍵編址 單片機(jī)控制單元模塊電路 控制原理 本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本系統(tǒng)中選用與 MCS51 系列完全兼容的AT89C52 單片機(jī)， AT89C52 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。工作臺(tái)上行程開(kāi)關(guān)的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)光電隔離器件后送到單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電機(jī)工作電路的隔離，起到了抗干擾和保護(hù)的作用，也有 3 個(gè)備用。 第 10 頁(yè) P 101P 112X T A L 24X T A L 15P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0732P 0633P 0534P 0435P 0336P 0237P 0138P 0039P 2728P 2627P 2526P 2425P 2324P 2223P 2122P 2021A L E30P S E N29RD17WR16R S T9EA31R X D10T X D11I N T 012I N T 113T014T115 A T 8 9C 5 1V C C2PFI4MR1G N D3R E S T7W D I6W D O8PFO5R91KR 103. 3KV C CK 65C330 PC430 PY112 M1 2 3 4 5 6 7 8I N P U T12345678D r iv e rU3U4U5U6U7U2U1R 212KR 222KR 232KR 242KR 252KR 262KR 272KR 3120 0R 3220 0R 3320 0R 3420 0R 3520 0R 3620 0R 3720 0P 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01V C C 1 2U 1A74 071 2U 2A74 071 2U 3A74 071 2U 4A74 071 2U 5A74 071 2U 6A74 07R 411KR 421KR 431KR 441KR 451KR 461K1 2 3 4 5 6 7 8O U T P U TV C CP 12P 13P 14P 15P 17P 16 圖 單片機(jī)控制單元模塊電路 光電耦合電路 電機(jī)的那個(gè)輸入信號(hào)先經(jīng)光電耦合器后送至單片機(jī)處理，這是由于步進(jìn)電機(jī)的大功率、高電平會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生較嚴(yán)重的干擾，不能直接把單片機(jī)產(chǎn)生的控制信號(hào)直接連在步進(jìn)電機(jī) 第 11 頁(yè) 上，需要進(jìn)行強(qiáng)弱電隔離 。光電耦合器件是把發(fā)光器件 (如發(fā)光二極管 )和光敏器件 (如光敏三極管 )集成在一起，通過(guò)光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電 光和光 電的轉(zhuǎn)換器件。它片內(nèi)含有 8k bytes 的可反復(fù)檫寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 256 bytes 的隨機(jī)存 儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。同時(shí)， AT89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 Vss(20 引腳 )：接地。兩個(gè)引腳也可以外接獨(dú)立的晶體振蕩器。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反向放大器的輸入端，這個(gè)反向放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引腳接收時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。 RST/VPD(9 引腳 )： RST（ RESET）是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為≤ 低電平。 ALE/PROG（ 30引腳）： ALE 引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作以后，ALE 引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。 PROG 為本引腳的第二功能，為低電平有效。 PSEN（ 29引腳）：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端，為低電平有效。 第 14 頁(yè) EA/VPP（ 31 引腳）： EA功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端，為低電平有效。 VPP 為本引腳的第二功能。 (4)I/O 口引腳： P0 口：雙向 8位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P2 口： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，與地址總線（高 8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL負(fù)載。除此之外， P3口還有第二功能，如表 所示： 表 P3口的第二功能 串行通信模塊 串行通信有很多種，目前較常用的有 RS23 RS422 和 RS485，根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，RS232 串行通信可以滿足要求， 232 電平與 TTL 電平的轉(zhuǎn)換使用已廣泛使用且效果良好的MAX232 芯片。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的全稱是 EIARS232C 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信的連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能以及傳輸過(guò)程都進(jìn)行了明確的規(guī)定，適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 020kb/s 范圍內(nèi)的通信。如果要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸（數(shù)百米），需要使用專門(mén)的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器來(lái)延長(zhǎng) RS232C 的