可編程計(jì)算機(jī)鍵盤顯示器接口電路設(shè)計(jì)

1、解 放 軍防 空 兵 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書題 目：可編程計(jì)算機(jī)鍵盤顯示器接口- 電路設(shè)計(jì) 作 者： 張兵 學(xué) 號(hào)： 系 (院)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)系 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2005 年 5 月 北 京 可編程計(jì)算機(jī)鍵盤顯示器接口電路設(shè)計(jì)第一章 引言隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)、通訊、數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域已經(jīng)來(lái)臨。嵌入式設(shè)備是數(shù)字化時(shí)代的主流產(chǎn)品，嵌入式軟件是數(shù)字化產(chǎn)品的核心，作為嵌入式軟件的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，嵌入式操作系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中扮演著越來(lái)越重要的角色，應(yīng)用遍及工業(yè)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)通信、航天等領(lǐng)域。可編程計(jì)算機(jī)鍵盤顯示器接口電路設(shè)計(jì)就是采用一種8279單片機(jī)芯

2、片。本設(shè)計(jì)采用8279單片機(jī)為控制芯片，8279是一種專用于鍵盤顯示可編程器的接口電路，能對(duì)鍵盤自動(dòng)掃描，給出閉合健的鍵碼，能自動(dòng)向數(shù)碼管顯示器輸出顯示代碼和位代碼。其中鍵盤接口電路可與64鍵點(diǎn)陣式鍵盤連接，具有二鍵封鎖或N鍵巡回功能，可自動(dòng)消除按鍵抖動(dòng)。顯示器接口電路可與8或16位數(shù)碼管顯示器連接，8279與鍵盤 、顯示器的連接，其中包括一個(gè)8鍵盤和8位LED顯示器，代碼驅(qū)動(dòng)器選用8708，SL2SL0信號(hào)譯碼器選用74LS138,時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的ALE提供。在振蕩器頻率為12MHZ時(shí)ALE輸出頻率為2MHZ。8279選擇2鍵封鎖、編碼掃描方式，顯示器左端輸入。第二章 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與

3、原理:顯示器常作為單片機(jī)系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的輸出設(shè)備，用以顯示單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行狀態(tài)等。常用的顯示器主要有LED數(shù)碼顯示器、LCD液晶顯示器和CRT顯示器。在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用LED數(shù)碼顯示器顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。本節(jié)以LED為例，介紹其結(jié)構(gòu)、工作原理及與單片機(jī)的接口技術(shù)。 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管。單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用8段LED數(shù)碼顯示器，其外形及引腳如圖1（a）所示，由圖可見(jiàn)8段LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。其中7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，

4、另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示各種數(shù)字，包括AF在內(nèi)的部分英文字母和小數(shù)點(diǎn)“”等字樣。 LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的，稱為共陽(yáng)極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱為共陰極LED顯示器。如圖1（b）所示。 共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合從而顯示各種字符。8個(gè)筆劃段dpgfedcba對(duì)應(yīng)于1B（8位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，

5、對(duì)于共陰極LED顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽(yáng)極dpgfedcba各段為時(shí)，顯示器顯示“P”字符，即對(duì)于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是073。如果是共陽(yáng)極LED顯示器，公共陽(yáng)極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼應(yīng)為（0x8C）。這里必須注意的是：很多產(chǎn)品為方便接線，常不按規(guī)則的方法去對(duì)應(yīng)字段與位的關(guān)系，這時(shí)字形碼就必須根據(jù)接線自行設(shè)計(jì)了。 LED顯示器的顯示方法有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種，下面分別予以介紹。 窗體頂端1窗體底端1.LED靜態(tài)顯示接口數(shù)碼管工作在靜態(tài)顯示方式時(shí)，共陰極（共陽(yáng)極）的公共端COM連接在一起接地（電源）。每位的段選線與一個(gè)8位并行口相連。只要在該位的段

6、選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。這里的8位并行口可以直接采用并行I/O接口片（例如80C51的P1端口、8155和8255的I/O端口等），也可以采用串行輸入/并行輸出的移位寄存器?？紤]到若采用并行I/O接口，占用I/O資源較多，因而靜態(tài)顯示方式常采用串行接口方式，外接8位移位寄存器74HCl64構(gòu)成顯示電路，圖2是通過(guò)串行口擴(kuò)展8位LED顯示器靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路，在TXD(P3.1)運(yùn)行時(shí)鐘信號(hào)，將顯示數(shù)據(jù)由RXD(P3.0)口串行輸出，串行口工作在移位寄存器方式（方式0）。 圖2中使用的是共陰極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極COM端接地，要顯示某字段，則相應(yīng)的移位寄存器74HC1

7、64的輸出線必須是高電平。 顯然，要顯示某字符，首先要把這個(gè)字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字形碼，然后再通過(guò)串行口發(fā)送到74HC164。74HC164把串行口收到的數(shù)變?yōu)椴⑿休敵黾拥綌?shù)碼管上。 先建立一個(gè)字形碼表，以十六進(jìn)制數(shù)的次序存放它們的相應(yīng)字形碼，共陰極字形碼表如表1所示。 2. LED動(dòng)態(tài)掃描顯示接口LED動(dòng)態(tài)顯示的基本做法在于分時(shí)輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各數(shù)碼管輪流導(dǎo)通，在選通相應(yīng)LED后，即在顯示字段上得到顯示字形碼。這種方式不但能提高數(shù)碼管的發(fā)光效率，而且由于各個(gè)數(shù)碼管的字段線是并聯(lián)使用的，從而大大簡(jiǎn)化了硬件線路。 動(dòng)態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式。其接口電路是把所

8、有顯示器的8個(gè)筆劃段adp同名端并聯(lián)在起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM是各自獨(dú)立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器由于同名端并連接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，所以就可以自行決定何時(shí)顯示哪一位了。而所謂動(dòng)態(tài)掃描是指采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。 在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。 圖3是一個(gè)典型

9、的動(dòng)態(tài)掃描8位LED顯示接口電路。該電路由74HC245提供段adp的驅(qū)動(dòng)，74LS145提供位COM1COM8的驅(qū)動(dòng)。請(qǐng)注意89C52的P0.0P0.7每個(gè)口線上有1個(gè)10kW的上拉電阻，圖中未示出。 3.LED顯示器接口：一.LED原理簡(jiǎn)述 LED顯示塊是用發(fā)光二極管顯示字段，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的是七段LED，如下圖，它有其陰極和共陽(yáng)極兩種： +5V af b ge c d h a a b b c c d d e e f f g g h h 共陰極 共陽(yáng)極例如，要顯示0字符，對(duì)于共陰極管應(yīng)輸出段碼：h g f e d c b a a 0 0 1 1 1 1 1 1 3 F H f b g

10、e c對(duì)于共陽(yáng)極管則應(yīng)輸出段碼： d h.h g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 C 0 H 共陽(yáng)極管和共陰極管的段碼是互為補(bǔ)碼的。 二.動(dòng)態(tài)顯示的七段LED基本用法：1. 動(dòng)態(tài)顯示的七段LED與單片機(jī)的硬件接口擴(kuò)展顯示器接口實(shí)質(zhì)是輸出口的擴(kuò)展，例如設(shè)計(jì)一個(gè)6位的數(shù)碼管顯示系統(tǒng)，它需要擴(kuò)充兩個(gè)8位輸出口，一個(gè)輸出8段碼，一個(gè)輸出位選碼。如下圖： 輸出段碼 +5V1D 1Q8D 8Q1#377CLK E 8 8 8 8 8 8 8A0 FEHWR FDHA1CLK E1D 1Q2#3778D 8Q +5V 8由圖可知，要顯示哪個(gè)字符，該字符的段碼從1#377輸出，要使1#

11、377輸出只要A0 = 0即可，因此1#377的地址為FEH。該段碼輸出到6個(gè)數(shù)碼管上是相同的，要哪個(gè)管亮，必須使該管的相應(yīng)段二極管導(dǎo)通，則由2#377輸出的位碼控制，對(duì)應(yīng)哪個(gè)管為0，則該管可以亮。要使2#377輸出只要A1 = 0，2#377的地址為FDH。 在軟件設(shè)計(jì)上將6個(gè)LED管輪流點(diǎn)亮，每管延時(shí)約1Ms，利用人的視覺(jué)殘留，則可以看成持續(xù)點(diǎn)亮。2. 動(dòng)態(tài)顯示的軟件設(shè)計(jì)：要點(diǎn)：代碼轉(zhuǎn)換：直接驅(qū)動(dòng)7段LED發(fā)光的是段碼，而我們習(xí)慣的是字符0、1、2、F等，因此軟件中必須將待顯示的字符轉(zhuǎn)換成段碼。 每次只能輸出同樣的段碼，因此要使某管亮，必須用軟件保證逐位輪流點(diǎn)亮并適當(dāng)延時(shí)，給人的眼睛產(chǎn)生持

12、續(xù)發(fā)光的效果。程序中使用的顯示緩沖區(qū)示意圖：01 02 03 04 05 06 79H 7AH 7BH 7CH 7DH 7EH顯示緩沖區(qū)共6個(gè)單元，自左至右一一對(duì)應(yīng)6個(gè)數(shù)碼管，其中存放待顯示字符在段碼表中的查表偏移量。程序如下：ORG 8100HDISUP: MOV R0 , #79H ;置顯示緩沖區(qū)首地址MOV R2 , #0DFH ; 位碼初值，最左面管亮DSP1: MOV A , R0 MOV DPTR , #TABL MOVC A , A+DPTR ;查表求段碼 MOV R1 , #0FEH ;選1#377 MOVX R1 , A ;送段碼 MOV R1 , #0FDH ;選2#377

13、 MOV A , R2 MOVX R1 , A ;輸出位碼，最左面管亮 LCALL D1ms ;延時(shí) 1NC R0 ;指向顯示緩沖區(qū)的下一地址 MOV A , R2 RR A ;位碼右移一位 MOV R2 , A XRL A , #7FH ;位碼右移6次后為7FH時(shí)6管全顯示完 JNZ DSP1 ;不為7FH則未顯示完，返回送下一個(gè)LED RETTABL: 段碼轉(zhuǎn)換表略D1ms: 延時(shí)子程序略三.LED靜態(tài)顯示在靜態(tài)顯示方式中，數(shù)碼管的共陰極或共陽(yáng)極接地或十5V，每一個(gè)數(shù)碼管的8段碼需擴(kuò)展一個(gè)8位輸出口與之相連接，輸出口可將令該管顯示某字符的段碼鎖存，同一時(shí)間里，每一位的段碼均可不同，即顯示不

14、同字符。如圖： 8 8 8 84#3773#3772#3771#377 8 8 8 8靜態(tài)顯示方式中，有N位數(shù)碼管則需擴(kuò)展N個(gè)8位輸出口，占用I/O資源較多。它的優(yōu)點(diǎn)是軟件不必動(dòng)態(tài)掃描，送出段碼后可鎖存，直到需更改顯示字符，軟件簡(jiǎn)單，同時(shí)由于始終保持顯示而亮度較好。第三章 鍵盤接口在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，或向系統(tǒng)內(nèi)部輸入數(shù)據(jù)，常設(shè)有按鍵或鍵盤，使用這些鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵盤的擴(kuò)展實(shí)質(zhì)是輸入口的擴(kuò)展。一.鍵輸入過(guò)程及軟件結(jié)構(gòu)：當(dāng)所設(shè)置的數(shù)字鍵或功能鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)能完成該鍵所設(shè)定的功能。因此，鍵輸入的信息與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。不少應(yīng)用系統(tǒng)鍵掃描

15、程序是應(yīng)用程序的核心部分。鍵輸入程序的軟件框圖大致如下：鍵 掃 描 NO 有 鍵 按 下？ YES判 哪 一 鍵 按 下求鍵值 A (A)=00H (A)=01H 1#鍵處理程序0#鍵處理程序 CPU通過(guò)查訊或中斷方式掃描有無(wú)鍵按下及哪一鍵按下，將鍵號(hào)送入A，根據(jù)A的內(nèi)容跳轉(zhuǎn)到該鍵所應(yīng)完成的功能的程序中去，鍵處理完畢后再回到鍵掃描程序，查找有無(wú)另一鍵按下。二.鍵輸入接口與軟件應(yīng)解決的問(wèn)題：1. 保證鍵開(kāi)關(guān)狀態(tài)的可靠輸入鍵是一種常開(kāi)式按鈕開(kāi)關(guān)，按鍵和鍵盤都是利用機(jī)械觸點(diǎn)的閉合和斷開(kāi)來(lái)輸入電平信號(hào)的，在鍵的閉合和斷開(kāi)的瞬間的有抖動(dòng)過(guò)程，會(huì)出現(xiàn)一系列負(fù)脈沖，一般為510ms ，為了保證CPU對(duì)鍵的一

16、次閉合只進(jìn)行一次鍵處理，必須消除抖動(dòng)的影響。 通常去抖動(dòng)措施可分別采用硬件和軟件兩種方法來(lái)解決，硬件的方法是在按鍵的硬件電路上增加RS觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路，這需要增加硬件開(kāi)銷。較為方便的軟件去抖措施是當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)延時(shí)10ms的子程序，而后再檢測(cè)該鍵是否仍保持閉合狀態(tài)，若仍閉合才確認(rèn)為該鍵按下。2. 對(duì)所有按鍵進(jìn)行編碼，確定鍵值或直接確定鍵號(hào)。給每一按鍵確定一個(gè)鍵值或編號(hào)，當(dāng)CPU掃描鍵盤時(shí)，可根據(jù)接收到的鍵輸入信息確定是哪一個(gè)鍵按下。3. 選擇鍵盤監(jiān)測(cè)方法：在應(yīng)用系統(tǒng)軟件中，鍵掃描程序、鍵處理程序只是應(yīng)用程序的一部分，在程序運(yùn)行過(guò)程中什么時(shí)候查詢鍵輸入的情況，可有查詢方式和中斷方

17、式兩種： 查詢方式在程序中以一定的時(shí)間間隔掃描鍵盤輸入的情況，無(wú)鍵按下則可執(zhí)行其它程序，有鍵按下則執(zhí)行鍵處理程序。 中斷方式中斷方式是當(dāng)有鍵按下時(shí)引起中斷，在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行鍵處理，無(wú)鍵按下時(shí)CPU不必顧及鍵盤的工作情況。一般在鍵盤使用不多的情況采用中斷方式。4. 編制好鍵盤處理程序：它應(yīng)解決如下問(wèn)題： 掃描有無(wú)鍵按下。 有鍵按下時(shí)，若無(wú)硬件去抖措施應(yīng)以軟件延時(shí)去抖動(dòng)。 有可靠的邏輯處理，保證一次只處理一個(gè)鍵，一次鍵按下只進(jìn)行一次鍵處理。 輸出確定的鍵號(hào)，一個(gè)鍵按下后能準(zhǔn)確跳轉(zhuǎn)到該鍵的處理程序，處理結(jié)束后再返回鍵掃描。 三.獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)： 指直接用I/O線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每一鍵互相獨(dú)立

18、地各自接通一條輸入線，每根I/O線上的按鍵工作狀態(tài)不影響其它I/O線的工作狀態(tài)，此亦稱非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)。如下圖： +5V P1.0 P1.1 P1.2 P1.38031 K3 K2 K1 K0 （a）查詢式電路 查詢I/O輸入線0有效 即為0者該線上鍵閉合 地 +5V P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 INT08031 K3多輸入與門 K2 K1 K0 （b）中斷式電路 任一鍵按下則INT0觸發(fā)中斷 地 在中斷服務(wù)程序中查詢哪一鍵按下獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是配置靈活，軟件簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是使用I/O口線多，適于按鍵數(shù)量不多時(shí)使用。獨(dú)立式按鍵的軟件結(jié)構(gòu)：STRAT：MOV A，#0FFH MOV P

19、1 ， A ；置P1口輸入方式 MOV A ， P1 ；鍵狀態(tài)輸入 JNB ACC.0 , P0 ;0號(hào)鍵按下轉(zhuǎn) JNB ACC.1 , P1 JNB ACC.2 , P2 JNB ACC.3 , P3 LJMP START鍵處理程序略注：該程序中未包括軟件去抖措施，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮去抖動(dòng)處理。四.行列式鍵盤結(jié)構(gòu)：1. 鍵盤工作原理：如圖 3 2 1 0 0行 +5V P1.7 P1.6 7 6 5 4 1行 B A 9 8 2行 P1.5 F E D C 3行 P1.4 3列 P1.3 2列 P1.2 1列 P1.1 0列 P1.0用I/O口線組成行列式結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交叉點(diǎn)上，22的

20、鍵盤結(jié)構(gòu)可構(gòu)成4個(gè)鍵的鍵盤，44的鍵盤結(jié)構(gòu)可構(gòu)成16個(gè)鍵的鍵盤。鍵掃描的過(guò)程： 判斷有無(wú)鍵按下列線輸出全0碼(D0D3)，將行線狀態(tài)讀入累加器A(D4D7)，若讀入狀態(tài)不全為1則有鍵按下，否則無(wú)鍵按下。 當(dāng)有鍵按下時(shí)，判斷哪一鍵按下：由列線逐列置0，檢查行輸入狀態(tài)。例如列線輸出D3D0為1110，即D0=0，讀入行線狀態(tài)D7D4，若為0111，即D7=0，則可判斷為0鍵按下，若此時(shí)讀出行線狀態(tài)為全1，則本列無(wú)鍵按下，即0、4、8、C均未按下。接著再將下一列線置0輸出，檢查下一列鍵是否有鍵按下，直到每一列均查完為止。鍵盤上每一個(gè)鍵均有一個(gè)唯一的鍵值，一般用直接賦值方法定義鍵值，每個(gè)鍵的鍵值為當(dāng)它

21、按下時(shí)，鍵掃描程序的列碼和行碼按一定順序由二進(jìn)制數(shù)排列。例如當(dāng)0鍵按下時(shí)，鍵掃描程序輸出的列碼為1110，讀入的行碼為0111，將它們按D7D0的順序排列為：，則0鍵的鍵值定義為7EH。類似的方法可得到：1鍵的鍵值為7DH4鍵的鍵值為BEH F鍵的鍵值為E7H鍵掃描程序中只要將列碼輸出，再讀入行碼，然后將行列碼拼接，與鍵值比較，即可確定為哪一鍵按下。鍵掃描的方式可采取編程掃描、定時(shí)掃描或中斷方式定時(shí)器中斷原理：中斷的原理有關(guān)中斷的概念什么是中斷，我們從一個(gè)生活中的例子引入。你正在家中看書，突然電話鈴響了，你放下書本，去接電話，和來(lái)電話的人交談，然后放下電話，回來(lái)繼續(xù)看你的書。這就是生活中的“中

22、斷”的現(xiàn)象，就是正常的工作過(guò)程被外部的事件打斷了。仔細(xì)研究一下生活中的中斷，對(duì)于我們學(xué)習(xí)單片機(jī)的中斷也很有好處。第一、什么可經(jīng)引起中斷，生活中很多事件可以引起中斷：有人按了門鈴了，電話鈴響了，你的鬧鐘鬧響了，你燒的水開(kāi)了.等等諸如此類的事件，我們把可以引起中斷的稱之為中斷源，單片機(jī)中也有一些可以引起中斷的事件，8031中一共有5個(gè)：兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)計(jì)數(shù)/定時(shí)器中斷，一個(gè)串行口中斷。 第二、中斷的嵌套與優(yōu)先級(jí)處理：設(shè)想一下，我們正在看書，電話鈴響了，同時(shí)又有人按了門鈴，你該先做那樣呢？如果你正是在等一個(gè)很重要的電話，你一般不會(huì)去理會(huì)門鈴的，而反之，你正在等一個(gè)重要的客人，則可能就不會(huì)去理會(huì)電話

23、了。如果不是這兩者（即不等電話，也不是等人上門），你可能會(huì)按你通常的習(xí)慣去處理?？傊@里存在一個(gè)優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題，單片機(jī)中也是如此，也有優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題。優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題不僅僅發(fā)生在兩個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生的情況，也發(fā)生在一個(gè)中斷已產(chǎn)生，又有一個(gè)中斷產(chǎn)生的情況，比如你正接電話，有人按門鈴的情況，或你正開(kāi)門與人交談，又有電話響了情況?？紤]一下我們會(huì)怎么辦吧。第三、中斷的響應(yīng)過(guò)程：當(dāng)有事件產(chǎn)生，進(jìn)入中斷之前我們必須先記住現(xiàn)在看書的第幾頁(yè)了，或拿一個(gè)書簽放在當(dāng)前頁(yè)的位置，然后去處理不同的事情（因?yàn)樘幚硗炅?，我們還要回來(lái)繼續(xù)看書）：電話鈴響我們要到放電話的地方去，門鈴響我們要到門那邊去，也說(shuō)是不同的中斷，我們要在不同的地

24、點(diǎn)處理，而這個(gè)地點(diǎn)通常還是固定的。計(jì)算機(jī)中也是采用的這種方法，五個(gè)中斷源，每個(gè)中斷產(chǎn)生后都到一個(gè)固定的地方去找處理這個(gè)中斷的程序，當(dāng)然在去之前首先要保存下面將執(zhí)行的指令的地址，以便處理完中斷后回到原來(lái)的地方繼續(xù)往下執(zhí)行程序。具體地說(shuō)，中斷響應(yīng)可以分為以下幾個(gè)步驟：1、保護(hù)斷點(diǎn)，即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就是把這個(gè)地址送入堆棧。2、尋找中斷入口，根據(jù)5個(gè)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找5個(gè)不同的入口地址。以上工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，與編程者無(wú)關(guān)。在這5個(gè)入口地址處存放有中斷處理程序（這是程序編寫時(shí)放在那兒的，如果沒(méi)把中斷程序放在那兒，就錯(cuò)了，中斷程序就不能被執(zhí)行到）。3、執(zhí)行中斷處理程序。

25、4、中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。究竟單片機(jī)是怎么樣找到中斷程序所在位置，又怎么返回的呢？我們稍后再談. MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：由與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢邏輯電路等組成，包括5個(gè)中斷請(qǐng)求源，4個(gè)用于中斷控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON來(lái)控制中斷 類弄、中斷的開(kāi)、關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級(jí)確定。中斷請(qǐng)求源：（1）外部中斷請(qǐng)求源：即外中斷0和1，經(jīng)由外部引腳引入的，在單片機(jī)上有兩個(gè)引腳，名稱為INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3這兩個(gè)引腳。在內(nèi)部的TCON中有四位是與外中斷有關(guān)的。IT0：INT0觸發(fā)方式控制位，可由軟件進(jìn)和

26、置位和復(fù)位，IT0=0，INT0為低電平觸發(fā)方式，IT0=1，INT0為負(fù)跳變觸發(fā)方式。這兩種方式的差異將在以后再談。IE0：INT0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)有外部的中斷請(qǐng)求時(shí)，這位就會(huì)置1（這由硬件來(lái)完成），在CPU響應(yīng)中斷后，由硬件將IE0清0。IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。（2）內(nèi)部中斷請(qǐng)求源TF0：定時(shí)器T0的溢出中斷標(biāo)記，當(dāng)T0計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件置位TF0。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將TF0清0。TF1：與TF0類似。TI、RI：串行口發(fā)送、接收中斷，在串口中再講解。2、中斷允許寄存器IE在MCS51中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進(jìn)行位尋址的8位中斷允許寄存器IE

27、來(lái)控制的。見(jiàn)下表 EAxxESET1EX1ET0EX0 其中EA是總開(kāi)關(guān)，如果它等于0，則所有中斷都不允許。ES串行口中斷允許ET1定時(shí)器1中斷允許EX1外中斷1中斷允許。ET0定時(shí)器0中斷允許EX0外中斷0中斷允許。如果我們要設(shè)置允許外中斷1，定時(shí)器1中斷允許，其它不允許，則IE可以是 EAxxESET1EX1ET0EX0 10001100即8CH，當(dāng)然，我們也可以用位操作指令SETB EASETB ET1SETB EX1來(lái)實(shí)現(xiàn)它。3、五個(gè)中斷源的自然優(yōu)先級(jí)與中斷服務(wù)入口地址外中斷0：0003H定時(shí)器0：000BH外中斷1：0013H定時(shí)器1：001BH串口 ：0023H它們的自然優(yōu)先級(jí)由高

28、到低排列。寫到這里，大家應(yīng)當(dāng)明白，為什么前面有一些程序一始我們這樣寫：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART：。這樣寫的目的，就是為了讓出中斷源所占用的向量地址。當(dāng)然，在程序中沒(méi)用中斷時(shí)，直接從0000H開(kāi)始寫程序，在原理上并沒(méi)有錯(cuò)，但在實(shí)際工作中最好不這樣做。優(yōu)先級(jí)：?jiǎn)纹瑱C(jī)采用了自然優(yōu)先級(jí)和人工設(shè)置高、低優(yōu)先級(jí)的策略，即可以由程序員設(shè)定那些中斷是高優(yōu)先級(jí)、哪些中斷是低優(yōu)先級(jí)，由于只有兩級(jí)，必有一些中斷處于同一級(jí)別，處于同一級(jí)別的，就由自然優(yōu)先級(jí)確定。開(kāi)機(jī)時(shí)，每個(gè)中斷都處于低優(yōu)先級(jí)，我們可以用指令對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)置?？幢?中斷優(yōu)先級(jí)中由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP來(lái)高置的，I

29、P中某位設(shè)為1，相應(yīng)的中斷就是高優(yōu)先級(jí)，否則就是低優(yōu)先級(jí)。 xxxPSPT1PX1PT0PX0 例：設(shè)有如下要求，將T0、外中斷1設(shè)為高優(yōu)先級(jí)，其它為低優(yōu)先級(jí)，求IP的值。IP的首3位沒(méi)用，可任意取值，設(shè)為000，后面根據(jù)要求寫就可以了 xxxPSPT1PX1PT0PX0 00000110第四章 8279的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原Intel8279芯片是一種通用的可編程序的鍵盤、顯示接口器件，單個(gè)芯片就能完成鍵盤輸入和LED顯示控制兩種功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-10-1所示。8279包括鍵盤輸入和顯示輸出兩個(gè)部分。 鍵盤部分提供的掃描方式，可以和64個(gè)按鍵或傳感器的陣列相連。能自動(dòng)消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)以及N個(gè)鍵同時(shí)按

30、下的保護(hù)。 顯示部分按掃描的方式工作?？梢燥@示8或16位LED顯示塊。 一、8279電路工作原理單片機(jī)系統(tǒng)中有兩種LED顯示方式，即靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是顯示效果好，編程簡(jiǎn)單，但由于輸出的每一位都需要鎖存，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示方式中，各位數(shù)碼管的ah端并連在一起，每一時(shí)刻只有一位數(shù)碼管被點(diǎn)亮，各位依次輪流被點(diǎn)亮，硬件電路簡(jiǎn)單，但由于需要不停地進(jìn)行刷新顯示，降低了CPU的效率，而且編程的工作量很大。為了解決動(dòng)態(tài)顯示中存在的問(wèn)題，Intel公司研制出了專用的鍵盤、顯示器接口電路芯片8279，該芯片能自動(dòng)完成對(duì)顯示的刷新，同時(shí)還可以對(duì)鍵盤自動(dòng)掃描，識(shí)別閉合鍵的鍵號(hào)，使用非常方便。8

31、279用A0來(lái)區(qū)分信息特征，當(dāng)A0為0時(shí)，CPU從8279讀出的是狀態(tài)，寫入的是命令，且每個(gè)命令也有自己的特征；當(dāng)A0=1時(shí)讀出和寫入的都是數(shù)據(jù)。8279內(nèi)部有兩個(gè)緩沖區(qū)，即一個(gè)8字節(jié)的FIFO（FirstInFirstOut）鍵盤RAM和一個(gè)16字節(jié)的顯示RAM，顯示數(shù)據(jù)時(shí)只要將待顯示數(shù)據(jù)的段碼寫入顯示RAM即可；當(dāng)有鍵閉合時(shí)，8279會(huì)自動(dòng)執(zhí)行去抖、得到鍵值、等待按鍵釋放等操作，最后,將鍵值存入FIFORAM中，程序只需從FIFO中讀取鍵值即可，編程十分簡(jiǎn)單,具體實(shí)驗(yàn)線路圖17所示。8279鍵盤、顯示器接口器件是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的主要部件，它已為廣大用戶歡迎和廣泛應(yīng)用。然而在有些應(yīng)用場(chǎng)合，既要

32、鍵盤具有普通的數(shù)據(jù)輸入和控制功能，又要鍵盤具備按鈕功能。例如，微機(jī)控制的注塑機(jī)，在手動(dòng)控制時(shí)需要有點(diǎn)動(dòng)功能：按鈕按下進(jìn)行調(diào)模運(yùn)動(dòng)，按鈕松開(kāi)，調(diào)模運(yùn)動(dòng)停止。本文介紹使8279構(gòu)成的鍵盤具有以上功能的實(shí)現(xiàn)方法，供讀者參考使用。為了使8279具有合適的鍵盤、顯示功能，首先要對(duì)芯片初始化。可適當(dāng)?shù)靥暨x8279的控制字，例如：使8279具有8位顯示、右端輸入、編碼鍵盤、雙鍵鎖定時(shí)可選控制字10H.這時(shí)每次按鍵都將產(chǎn)生鍵特征碼，并且存放在FIFOROM中，同時(shí)使8279的IRQ引腳變?yōu)楦唠娖?，可作為向CPU申請(qǐng)中斷信號(hào)，如果CPU是中斷開(kāi)放的，則轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，可在中斷服務(wù)程序中讀取特征碼。每當(dāng)CPU讀

33、取FIFOROM中的數(shù)據(jù)后，8279自動(dòng)撤消IRQ信號(hào)，IRQ引腳變?yōu)榈碗娖?。CPU返回主程序后，可由鍵特征碼來(lái)決定程序的流向。問(wèn)題是，當(dāng)CPU從8279的FIFOROM中讀取鍵特征碼后，IRQ雖然恢復(fù)底電平，但FIFOROM中的數(shù)據(jù)并沒(méi)有消失，仍保存在里面，這時(shí)即使使用對(duì)改8279清除的指令D3H，也不能將FIFOROM中的數(shù)改變，只有按其它鍵才能改變FIFOROM中的數(shù)據(jù)，因這樣是無(wú)法實(shí)現(xiàn)按鈕功能的。為了使鍵盤具有按鈕功能，應(yīng)該利用8279的傳感方式功能，在傳感器方式中，8279每當(dāng)檢測(cè)到傳感狀態(tài)變化時(shí)，IRQ就變?yōu)楦唠娖剑瑘D1是以8031CPU構(gòu)成的系統(tǒng)為例，說(shuō)明IRQ引腳電平的翻新過(guò)程

34、。 8279的IRQ端經(jīng)反相器接到8031的INT1端(即P3.3引腳)。先將8279設(shè)置成編碼鍵盤，允許INT1中斷，當(dāng)鍵按下時(shí)，反相器輸出低電平，CPU進(jìn)入中斷服務(wù)程序，讀取鍵特征碼后，又為高電平。返回主程序后，轉(zhuǎn)向功能程序（例如調(diào)模進(jìn)）。輸出控制信號(hào)（例如P1.0為“1”時(shí)調(diào)模進(jìn)電磁閥得電）后，將8279設(shè)置為傳感器方式，并且不允許INT1中斷，然后調(diào)試P3.3是否為低電平。如果按鍵松開(kāi)，8279將測(cè)出傳感器狀態(tài)發(fā)生變化，而使IRQ由低電平轉(zhuǎn)為高電平。也就是說(shuō)P3.3腳為低電平時(shí)，按鍵已經(jīng)松開(kāi)，程序重新設(shè)置8279為編碼鍵盤，INT1中斷開(kāi)放，以便使鍵盤脫離按鈕功能。實(shí)現(xiàn)以上功能的程序清

35、單如下： 根據(jù)結(jié)構(gòu)框圖，分別介紹各部分電路工作原理。 1.I/O控制及數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器是雙向緩沖器，連接內(nèi)、外總線，用于傳送CPU和8279之間的命令或數(shù)據(jù)；I/O控制線是CPU對(duì)8279進(jìn)行控制的引線。CS是8279的片選信號(hào)，CS=0時(shí)，8279才被允許讀出或?qū)懭胄畔?。WR、RD為來(lái)自CPU的控制信號(hào)。 A0用于區(qū)別信息特性：A0=1時(shí)，表示數(shù)據(jù)緩沖器輸入為指令、輸出為狀態(tài)字；A=0時(shí)，輸入、輸出皆為數(shù)據(jù)。 2.控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制 控制與定時(shí)寄存器用來(lái)寄存鍵盤及顯示的工作方式，以及由CPU編程的其它操作方式。這些寄存器一旦接受并鎖存送來(lái)的命令，就通過(guò)譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，從而完

36、成相應(yīng)的控制功能。 定時(shí)控制包含基本記數(shù)鍵。首級(jí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)可編程的N級(jí)計(jì)數(shù)器。N可以231之間由軟件編程，以便從外界時(shí)鐘CLK分頻得到內(nèi)部所需要的100KHZ時(shí)鐘。然后再經(jīng)過(guò)分頻為鍵盤掃描提供適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示掃描時(shí)間。 3.掃描計(jì)數(shù)器 掃描計(jì)數(shù)器有兩種工作方式。按編碼方式工作時(shí)，計(jì)數(shù)器作二進(jìn)制記數(shù)。4位記數(shù)狀態(tài)從掃描線SL0SL3輸出，經(jīng)外部譯碼器譯碼后，為鍵盤和顯示器提供掃描線；按譯碼方式工作時(shí)，掃描計(jì)數(shù)器的最低二位被譯碼后，從SL0SL3輸出。因此，SL0SL3提供了4中取1的掃描譯碼。 4.回復(fù)緩沖器、鍵盤去抖及控制 來(lái)自RL0RL3的8根回復(fù)線的回復(fù)信號(hào)，由回復(fù)緩沖器緩沖并鎖

37、存。 在鍵盤工作方式中，回復(fù)線作為行列式鍵盤的行列輸入線。在逐行列輸入時(shí)，在逐行列掃描時(shí)，回復(fù)線用來(lái)搜索每一行列中閉合的鍵。當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，去抖電路被置位，延時(shí)等待10ms后，再檢驗(yàn)該鍵是否繼續(xù)閉和，并將該鍵的地址和附加的移位、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)被送入8279內(nèi)部FIFO（先進(jìn)先出）存儲(chǔ)器。鍵盤數(shù)據(jù)格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0控制移位掃描回復(fù) 控制和移位（D6、D7）的狀態(tài)由兩個(gè)獨(dú)立的附加開(kāi)關(guān)決定，而掃描（D5、D4、D3）和回復(fù)（D2、D1、D0）則是被按鍵置位的數(shù)據(jù)。D5、D4、D3來(lái)自動(dòng)掃描計(jì)數(shù)器，是按下鍵的行列編碼，而（D7D7D7）則來(lái)自行/列計(jì)數(shù)

38、器，它們是根據(jù)回復(fù)信號(hào)而確定的行/列編碼。 在傳感器開(kāi)關(guān)狀態(tài)矩陣方式中，回復(fù)線的內(nèi)容直接被送往和相應(yīng)的傳感器RAM（即FIFO存儲(chǔ)器）。在選通輸入方式中，回復(fù)線的內(nèi)容在CNTL/STB線的脈沖上升沿被送入FIFO存儲(chǔ)器。 5.FIFO/傳感器及其狀態(tài)寄存器FIFO/傳感器RAM是一個(gè)雙重功能的88RAM。 在鍵盤或選通方式工作時(shí)，它是FIFO存儲(chǔ)器，其輸入或讀出遵循先入先出的原則。FIFO狀態(tài)寄存器用于存放FIFO的工作狀態(tài)。例如，RAM是滿還是空；其中存有多少數(shù)據(jù)；是否操作出錯(cuò)等。當(dāng)FIFO存儲(chǔ)器不空，狀態(tài)邏輯將產(chǎn)生IRQ=1信號(hào)向CPU申請(qǐng)中斷。 在傳感器矩陣方式工作時(shí)，這個(gè)存儲(chǔ)器以是傳感

39、器不是存儲(chǔ)器。它存放著傳感器矩陣中的每一個(gè)傳感器狀態(tài)。在此方式中，若檢索出傳感器的變化，IRQ信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，向CPU申請(qǐng)中斷。 6.顯示RAM和顯示地址寄存器 顯示RAM用來(lái)存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)。容量為168位。在顯示過(guò)程中，存儲(chǔ)的顯示數(shù)據(jù)輪流從顯示寄存器輸出。顯示寄存器分別為A、B兩組，OUTA03和OUTB03可以單獨(dú)送數(shù)，也可以組成一個(gè)8位的字。顯示寄存器的輸出與顯示掃描配合，不斷從顯示RAM中讀出顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)輪流驅(qū)動(dòng)被選中的顯示器件，以達(dá)到多路復(fù)用的目的，使顯示器件呈現(xiàn)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 顯示地址寄存器用來(lái)寄存由CPU進(jìn)行讀/寫顯示RAM的地址，它可以由命令設(shè)定，也可以設(shè)置成每次讀寫或?qū)懭胫?/p>

40、后自動(dòng)遞減。 二.管腳、引線與功能 8279采用40引腳封裝，其管腳、引線功能如圖6-10-2所示。其引腳功能如下： D0D7（數(shù)據(jù)總線）：雙向、三態(tài)總線，和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連；用于CPU和8279間的數(shù)據(jù)/命令傳遞。 CLK（系統(tǒng)時(shí)鐘）：輸入線，為8279提供內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。 RESET（復(fù)位）：輸入線，當(dāng)RESET=1時(shí)，8279復(fù)位，其復(fù)位狀態(tài)為： 16個(gè)字符顯示； 編碼掃描鍵盤-雙鍵鎖定； 程序時(shí)鐘編碼為31。 CS（片選）：輸入線，當(dāng)CS=0時(shí)8279被選中，允許CPU對(duì)其讀、寫，否則被禁止。 A0（數(shù)據(jù)選擇）：輸入線。當(dāng)A0=1時(shí)CPU寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出數(shù)據(jù)為狀態(tài)字；A0=0時(shí)

41、CPU讀、寫的字節(jié)均為數(shù)據(jù)。 RD、WR（讀、寫信號(hào)）：輸入線。低電平有效，來(lái)自CPU的控制信號(hào)，控制8279的讀、寫操作。 IRQ（中斷請(qǐng)求）：輸出線。高電平有效。 在鍵盤工作方式中，當(dāng)FIFO/傳感器RAM存有數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ為高電平。CPU每次從RAM中讀出數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ變?yōu)榈碗娖?。若RAM中仍有數(shù)據(jù)，則IRQ再次恢復(fù)高電平。 在傳感器工作方式中，每當(dāng)檢測(cè)到傳感器狀態(tài)變化時(shí)，IRQ就出現(xiàn)高電平。 SL0SL3（掃描線）：輸出線。用來(lái)掃描鍵盤和顯示器。它們可以編程設(shè)定為編碼（4中取1）或譯碼輸出（16取1）。 RL0RL7（回復(fù)線）：輸入線。它們是鍵盤矩陣或傳感矩陣的列（或行）信號(hào)輸入線。

42、SHIFT（移位信號(hào)）：輸入線、高電平有效。該輸入信號(hào)是鍵盤數(shù)據(jù)的最高位（D7），通常用來(lái)擴(kuò)充鍵開(kāi)關(guān)的功能，作為控制功能鍵用。 在選通輸入方式時(shí)，該信號(hào)的上升沿可將來(lái)自RL0RL7的數(shù)據(jù)存入FIFO RAM中。 在傳感器輸入下，該信號(hào)無(wú)效。 OUTA0OUTA3（A組顯示信號(hào)）：輸出線。 OUTB0OUTB3（B組顯示信號(hào)）：輸出線。 這兩組引線都是顯示數(shù)據(jù)輸出線，與多位數(shù)字顯示的掃描線SL0SL3同步，兩組可以獨(dú)立使用，也可以合并使用。 BD（顯示消隱）：輸出線。低電平有效。該信號(hào)在數(shù)字切換顯示或使用消隱命令時(shí)，將顯示消隱。 三、命令格式與命令字 8279的操作方式是通過(guò)CPU對(duì)8279送入

43、命令時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)編程的。當(dāng)數(shù)據(jù)選擇端A0置1時(shí)，CPU對(duì)8279寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字。 8279共有八條命令。其功能及命令字定義分述如下。 1.鍵盤/顯示方式設(shè)置命令字 命令格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0000DDKKK 其中： D7、D6、D5=000方式設(shè)置命令特征位。 D D（D4、D3）：來(lái)設(shè)定顯示方式，其定義如下： 00：8個(gè)字符顯示，左入口 00：16個(gè)字符顯示，左入口 00：8個(gè)字符顯示，右入口 00：16個(gè)字符顯示，右入口 所謂左入口，即顯示位置從最左一位（最高位）開(kāi)始，以后逐次輸入的顯示字符逐個(gè)向右順序排列； 所謂右入口，即顯示位置從最右一位（最低位）開(kāi)始，以后逐次輸入的顯示字符時(shí)，已有的顯示字符逐個(gè)向左順序