【正文】 輸入也是單片機應用系統(tǒng)中使用最廣泛的一種輸入方式。這些按健或者開關可以獨立使用，也可以組合成鍵陣使用。每類按譯碼方式的不同又分為編碼式和非編碼式兩種。行列式鍵盤的編碼方式有靜態(tài)和動態(tài)兩種。這兩種鍵盤由硬件完成鍵的編碼任務。方案一：采用獨立式按鍵電路獨立式按鍵電路每個按鍵單獨占有一根I/O接口線, 每個I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。 方案二：采用行列式鍵盤電路行列式鍵盤為4*3矩陣式行列掃描，雖然軟件較為復雜，但是當按鍵較多時可降低占用單片機的I/O口數(shù)目。 系統(tǒng)設計最終方案本系統(tǒng)包括主芯片模塊、顯示電路模塊、鍵盤輸入模塊、晶振和復位電路模塊。整個硬件電路由單片機及單片機的復位和晶振電路、音頻電路、1602LCD液晶顯示器和4*3矩陣式鍵盤組成。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。GND：接地。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 晶振和復位電路模塊晶振和復位電路模塊是系統(tǒng)中很重要的一部分，其中電路上部分為晶振電路，提供時鐘信號，下部分為復位電路，使單片機處于一個基準點。復位工作是一個純硬件的工作，一般是在上電開始幾毫秒內(nèi)執(zhí)行完畢。經(jīng)過若干毫秒以后，電解電容器被充滿電，這時電阻就沒有電流流過，電阻兩端也就沒有電壓，單片機的復位腳電壓恢復為0，復位工作結(jié)束，單片機開始工作。，單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的。電路中的器件可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路參數(shù)。其結(jié)果只是機器周期時間不同，影響計算器的計數(shù)初值。液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件，英文名叫“LCD Module”, 簡稱“LCM”，中文一般為“液晶顯示模塊”。 1602LCD簡介工業(yè)字符型液晶能夠同時顯示16*2即32個字符（16列2行）。 。 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VEE液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第3腳：VEE為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第15腳：背光源正極。 控制命令表 序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602LCD液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。高電平表示有效，低電平則無效。指令5：光標或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令11：讀數(shù)據(jù)。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。1602LCD液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。 字符代碼與字符圖形對應關系 1602LCD的一般初始化（復位）過程寫指令38H（不檢測忙信號）寫指令38H（不檢測忙信號）寫指令38H（不檢測忙信號）寫指令38H：顯示模式設置寫指令01H：顯示清屏寫指令0CH：顯示開及光標設置 矩陣鍵盤的按鍵識別方法常用的鍵盤識別方法有：行掃描法，線翻轉(zhuǎn)法和利用8279鍵盤接口的中斷法。后一種方法在有鍵按下時向CPU申請中斷，平時并不需要占用CPU時間。首先，對于本系統(tǒng)而言，要實現(xiàn)便攜式的設計，硬件電路使用的器件越少越好。最后，只有當傳感器輸出信號頻率為空載頻率，系統(tǒng)處于空閑待測的狀態(tài)下，才允許鍵盤輸入，因此鍵盤識別占用的CPU時間不會對系統(tǒng)正常工作造成影響。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，具體過程如下： （1）判斷鍵盤上是否有鍵閉合在初始化階段，將全部行線設置為低電平，在沒有任何鍵按下時，所有的列線將讀到高電平，然后檢測列線的狀態(tài)。相反，如果輸入輸出端口全是高電平，則鍵盤中無鍵按下。其方法是得知鍵盤上有鍵閉合后延遲一段時間，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)定的閉合期，否則認為是鍵的抖動或者是干擾。其方法是：依次將行線設置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。（5）確保CPU對鍵的一次閉合僅做一次處理為實現(xiàn)這一功能，可以采用等待閉合鍵釋放以后再處理的方法。 鍵盤排列圖 鍵盤原理圖 系統(tǒng)硬件原理圖綜合以上各單元電路的設計方案。在這一系統(tǒng)中單片機為核心部件，通過對單片機編寫程序，采用行掃描法對鍵盤進行識別。1602LCD液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，LCD內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應的地址，設置光標，在此送上該字符對應的ASCII碼即可顯示。匯編語言與機器指令一一對應，所以用匯編語言編寫的程序在單片機里運行起來效率較高，但可移植性差。 軟件設計整體思路依據(jù)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)的軟件劃分為鍵盤掃描、液晶顯示、聲音控制等功能模塊。開始是否是清屏退格超過11位？結(jié)束顯示數(shù)字鍵按下？*鍵按下？T0中斷控制按鍵聲音是否有鍵按下？鍵盤掃描初始化模塊LCD初始化設置LCD第一行顯示否是否是否 系統(tǒng)總體控制流程圖 主要功能模塊設計 鍵盤掃描模塊設計鍵盤上有很多鍵，每一個鍵對應一個鍵碼，以便根據(jù)鍵碼轉(zhuǎn)到相應的按鍵處理