煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定

1、平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 單片機(jī)原理及應(yīng)用任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定地面中心站 井下分站 智能傳感器 通信通信平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定2 AZWJ2型智能瓦斯檢測記錄儀是一種采用單片機(jī)控制的煤礦便攜式瓦斯?jié)舛葴y量記錄儀表。它用于煤礦井下采掘工作面、巷道、等有爆炸性氣體環(huán)境對甲烷濃度進(jìn)行間斷或連續(xù)監(jiān)測；檢測記錄儀通過鍵盤設(shè)置測量、打印、暫停等工作方式，設(shè)定日期、時(shí)間、報(bào)警值等參數(shù)。前言前言平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定3一、任務(wù)描述一、任務(wù)描述二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析三、任務(wù)演示三、任務(wù)演示四、相關(guān)知識四

2、、相關(guān)知識五、任務(wù)布置五、任務(wù)布置平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定4 用AT89S52的并行口P2接44矩陣鍵盤，以P0P3作輸入線，以P4P7作輸出線；在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0F”序號。對應(yīng)的按鍵的序號排列如下圖所示，并在P1口接一位數(shù)碼管，用靜態(tài)顯示的方法將鍵值顯示出來。 FB73EA62D951C840 一、任務(wù)描述一、任務(wù)描述返回平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定51、鍵盤輸入模塊：掃描鍵盤、讀取一次鍵盤并將鍵值存入鍵 值緩沖單元。2、顯示模塊：將顯示單元的內(nèi)容在顯示器上顯示。3、主程序：調(diào)用鍵盤輸入模塊和顯示模塊。

3、 二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析返回平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定6三、任務(wù)演示三、任務(wù)演示返回平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定7 （一）矩陣式按鍵單片機(jī)系統(tǒng)中，若使按鍵較多時(shí)，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤。 1、矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)及原理 矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。其結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。0123456781213910141511+5 V01230123圖4-1 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)四、相關(guān)知識四、相關(guān)知識返回平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定8 由圖4-1可知，一個(gè)44的

4、行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多I/O口。 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到5V上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個(gè)鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定92、矩陣式鍵盤按鍵的識

5、別 識別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。下面以圖4. 2中8號鍵的識別為例來說明掃描法識別按鍵的過程。 按鍵按下時(shí)，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無鍵按下時(shí)處在高電平，顯然，如果讓所有的列線也處在高電平，那么，按鍵按下與否不會引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平，只有這樣，當(dāng)有鍵按下時(shí)，該鍵所在的行電平才會由高電平變?yōu)榈碗娖?。CPU根據(jù)行電平的變化，便能判定相應(yīng)的行有鍵按下。8號鍵按下時(shí)，第2行一定為低電平，然而，第2行為低電平時(shí)，能否肯定是8號鍵按下呢？回答是否定的，因?yàn)?、10、11號鍵按下同樣使第2行為低電平。為進(jìn)一步確定具體鍵，不能使所有列線在同一時(shí)刻都處

6、在低電平，可在某一時(shí)刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，另一時(shí)刻，讓下一列處在低電平，依此循環(huán)，這種依次輪流每次選通一列的工作方式稱為鍵盤掃描。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定10 采用鍵盤掃描后，再來觀察8號鍵按下時(shí)的工作過程，當(dāng)?shù)?列處于低電平時(shí)，第2行處于低電平，而第1、2、3列處于低電平時(shí)，第2行卻處在高電平，由此可判定按下的鍵應(yīng)是第2行與第0列的交叉點(diǎn)，即8號鍵。 鍵盤的編碼對于獨(dú)立式按鍵鍵盤，因按鍵數(shù)量少，可根據(jù)實(shí)際需要靈活編碼。對于矩陣式鍵盤，按鍵的位置由行號和列號唯一確定，因此可分別對行號和列號進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩值合成一個(gè)字節(jié)

7、，高4位是行號，低4位是列號。如圖4-1中的8號鍵，它位于第2行，第0列，因此，其鍵盤編碼應(yīng)為20H。采用上述編碼對于不同行的鍵離散性較大，不利于散轉(zhuǎn)指令對按鍵進(jìn)行處理。因此，可采用依次排列鍵號的方式對安排進(jìn)行編碼。以圖4-1中的44鍵盤為例，可將鍵號編碼為：01H、02H、03H0EH、0FH、10H等16個(gè)鍵號。編碼相互轉(zhuǎn)換可通過計(jì)算或查表的方法實(shí)現(xiàn)。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定11 1）編程掃描方式 編程掃描方式是利用CPU完成其它工作的空余調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應(yīng)鍵盤輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為

8、止。 鍵盤掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容： （1）判別有無鍵按下。 （2）鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值。 （3）用計(jì)算法或查表法得到鍵值。 （4）判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續(xù)等待。 （5）將閉合鍵鍵號保存，同時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。 3、鍵盤的工作方式 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU對鍵盤的響應(yīng)取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中CPU的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證CPU能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時(shí)間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)

9、參數(shù)輸入及設(shè)定12 2）定時(shí)掃描方式 定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如10ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。定時(shí)掃描方式的硬件電路與編程掃描方式相同，程序流程圖如圖4-2所示。開 始有 鍵 閉 合 嗎識 別 按 鍵執(zhí) 行 按 鍵 功 能返 回NYNNYY標(biāo) 志 1=1？標(biāo) 志 2=1？標(biāo) 志 1 0標(biāo) 志 2 0標(biāo) 志 2 1標(biāo) 志 1 1圖4-2程序流程平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定13 圖4-2中，標(biāo)志1和標(biāo)

10、志2是在單片機(jī)內(nèi)部RAM的位尋址區(qū)設(shè)置的兩個(gè)標(biāo)志位，標(biāo)志1為去抖動標(biāo)志位，標(biāo)志2為識別完按鍵的標(biāo)志位。初始化時(shí)將這兩個(gè)標(biāo)志位設(shè)置為0，執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，首先判別有無鍵閉合，若無鍵閉合，將標(biāo)志1和標(biāo)志2置0后回車；若有鍵閉合，先檢查標(biāo)志1，當(dāng)標(biāo)志1為時(shí)，說明還未進(jìn)行去抖動處理，此時(shí)置位標(biāo)志1，并中斷回車。由于中斷回車后要經(jīng)過10ms后才會再次中斷，相當(dāng)于延時(shí)了10ms，因此，程序無須再延時(shí)。下次中斷時(shí)，因標(biāo)志1為1，CPU再檢查標(biāo)志2，如標(biāo)志2為說明還未進(jìn)行按鍵的識別處理，這時(shí)，CPU先置位標(biāo)志2，然后進(jìn)行按鍵識別處理，再執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能子程序，最后，中斷回車。如標(biāo)志2已經(jīng)為1，則說明此次按

11、鍵已做過識別處理，只是還未釋放按鍵，當(dāng)按鍵釋放后，在下一次中斷服務(wù)程序中，標(biāo)志1和標(biāo)志2又重新置0，等待下一次按鍵。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定14 3）中斷掃描方式 采用上述兩種鍵盤掃描方式時(shí)，無論是否按鍵，CPU都要定時(shí)掃描鍵盤，而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，并非經(jīng)常需要鍵盤輸入，因此，CPU經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)，為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式。其工作過程如下：當(dāng)無鍵按下時(shí)，CPU處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。P1.0P1.1P1.3P1.2P1.4P1.5P1.6P1.7INT0+5V80

12、51&圖4-3 中斷掃描鍵盤電路平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定15 圖4-3是一種簡易鍵盤接口電路，該鍵盤是由8051P1口的高、低字節(jié)構(gòu)成的44鍵盤。鍵盤的列線與P1口的高4位相連，鍵盤的行線與P1口的低4位相連，因此，P1.4P1.7是鍵輸出線，P1.0P1.3是掃描輸入線。圖中的4輸入與門用于產(chǎn)生按鍵中斷，其輸入端與各列線相連，再通過上拉電阻接至+5V電源，輸出端接至8051的外部中斷輸入端。 具體工作如下：當(dāng)鍵盤無鍵按下時(shí)，與門各輸入端均為高電平，保持輸出端為高電平；當(dāng)有鍵按下時(shí)，端為低電平，向CPU申請中斷，若CPU開放外部中斷，則會響應(yīng)中

13、斷請求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定16 4、1.44矩陣鍵盤識別處理 每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0和“1，開關(guān)的一端（列線）通過電阻接VCC，而接地是通過程序輸出數(shù)字“0實(shí)現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時(shí)的抖動。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查

14、表，查出該鍵的功能。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定17P2=FFH,P2.0=0有鍵按下嗎？延時(shí)10ms真得有鍵按下嗎？根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識別按鍵P2=FFH,P2.1=0有鍵按下嗎？延時(shí)10ms真得有鍵按下嗎？根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識別按鍵P2=FFH,P2.2=0有鍵按下嗎？延時(shí)10ms真得有鍵按下嗎？根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識別按鍵P3=FFH,P2.3=0有鍵按下嗎？延時(shí)10ms真得有鍵按下嗎？根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)識別按鍵流流程程圖圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定18匯編源程序：H_NUM EQU 3AH KEYNUM EQU 3BH ORG 000

15、0H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN:KEYBOARD: LCALL KB_SCAN JZ KEYBOARD LCALL KB_DELAY LCALL KB_SCAN JZ KEYBOARD MOV P2,#11101111B MOV H_NUM,#0 LCALL KB_ID MOV P2,#11011111B MOV H_NUM,#4 LCALL KB_ID MOV P2,#10111111B MOV H_NUM,#8 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定19 LCALL KB_ID MOV P2,#01111111B MOV H_NUM,#12

16、 LCALL KB_ID MOV A,KEYNUM MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P1,A AJMP MAINKB_ID: JB P 0,KBID_P21 JNB P 0,$ MOV A,#0 ADD A,H_NUM MOV KEYNUM,A RET KBID_P21: JB P 1,KBID_P22 JNB P 1,$ MOV A,#1 ADD A,H_NUM MOV KEYNUM,A RET平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定20 KBID_P22: JB P 2,KBID_P23 JNB P 2,$ MOV A,#2 A

17、DD A,H_NUM MOV KEYNUM,A RET KBID_P23: JB P 3,KEID_END JNB P 3,$ MOV A,#3 ADD A,H_NUM MOV KEYNUM,A KEID_END: RETKB_SCAN: MOV P2,#00001111B MOV A,P2 XRL A,#00001111B RET平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定21KB_DELAY: MOV R7,#100 KB_D0:MOV R6,#200 KB_D1:DJNZ R6,KB_D1 DJNZ R7,KB_D0 RETTABLE: DB 0C0H;0 DB 0

18、F9H;1 DB 0A4H;2 DB 0B0H;3 DB 099H;4 DB 092H;5 DB 082H;6 DB 0F8H;7 DB 080H;8 DB 090H;9 DB 088H;A DB 083H;b DB 0C6H;C DB 0A1H;d DB 086H;E DB 08EH;F END平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定22 （二）靜態(tài)顯示 1、數(shù)碼管簡介 1）數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0 9、字符A F、H、L、P、R、U、Y、符號“及小數(shù)點(diǎn)“。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖4-4（a）所示。數(shù)碼管又分

19、為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖4-4（b）和圖4-4（c）所示。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定23 10 9 8 7 6g f GND a b1 2 3 4 5dp.e d GND c dpabcdefgDD+5V（a） 外型結(jié)構(gòu) （b） 共陰極 （c）共陽極 圖4-4 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定24 2）數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并

20、點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定25 3）數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)

21、字或字符必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對照圖7.10（a），字型碼各位定義如下： 數(shù)據(jù)線D0與a字段對應(yīng)，D1字段與b字段對應(yīng)，依此類推。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段亮。如要顯示“0，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：11000000B（即C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（即3FH）。依此類推可求得數(shù)碼管字形編碼如表4-1所示。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定26顯示字符字形共 陽 極共 陰 極dpgfedcba字型碼dpgfedcba

22、字形碼0011000000C0H001111113FH1111111001F9H0000011006H2210100100A4H010110115BH3310110000B0H010011114FH441001100199H0110011066H551001001092H011011016DH661000001082H011111017DH7711111000F8H0000011107H881000000080H011111117FH991001000090H011011116FH表4-1 數(shù)碼管字型編碼表平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 任務(wù)四任務(wù)四煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)輸入及設(shè)定27AA1000100088H0111011177HBB1000001183H01111