鄒顯圣《單片機(jī)原理和應(yīng)用項(xiàng)目式教程》多媒體課件項(xiàng)目七

微控制器技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目七交通信號(hào)燈（含急救與應(yīng)急）電路的分析與實(shí)踐微控制器技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目七交通信號(hào)燈（含急救與應(yīng)急）電路的分析與實(shí)踐項(xiàng)目七交通信號(hào)燈（含急救與應(yīng)急）電路的分析與實(shí)踐1．單片機(jī)中鍵盤的使用方法。2．能夠?qū)︽I盤進(jìn)行編程。3．能夠進(jìn)行LED電路的正確連接及調(diào)試。4．能夠進(jìn)行時(shí)鐘電路的正確連接及調(diào)試。5．能夠進(jìn)行復(fù)位電路的正確連接及調(diào)試。6．能夠進(jìn)行本項(xiàng)目單片機(jī)系統(tǒng)控制電路的正確連接及調(diào)試。【能力目標(biāo)】項(xiàng)目七交通信號(hào)燈（含急救與應(yīng)急）電路的分析與實(shí)踐1．掌握獨(dú)立式按鍵的工作原理。2．了解矩陣式按鍵的使用方法。3．進(jìn)一步熟悉顯示電路的工作原理。4．掌握鍵盤的去抖方法。5．掌握顯示驅(qū)動(dòng)電路的使用方法。【知識(shí)目標(biāo)】

一、項(xiàng)目引入二、相關(guān)理論知識(shí)三、項(xiàng)目實(shí)施四、拓展知識(shí)六、自測(cè)題五、項(xiàng)目小結(jié)項(xiàng)目七交通信號(hào)燈（含急救與應(yīng)急）電路的分析與實(shí)踐 本項(xiàng)目通過(guò)單片機(jī)來(lái)完成模擬交通燈電路的工作狀態(tài)。通過(guò)74LS07驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管來(lái)模擬交通燈。交通燈除了具有正常的工作狀態(tài)外，還有應(yīng)急（急救）狀態(tài)，東、西、南、北各有一個(gè)按鍵，無(wú)論哪個(gè)方向有鍵按下，四個(gè)方向的交通燈都應(yīng)該是紅燈。一、項(xiàng)目引入鍵盤是單片機(jī)控制系統(tǒng)最常用、最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備。用戶可以通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。（一）鍵盤電路工作原理Ⅰ、鍵盤類型

Ⅱ、非編碼鍵盤與單片機(jī)的接口Ⅲ、矩陣非編碼鍵盤與單片機(jī)的接口二、相關(guān)理論知識(shí)

單片機(jī)控制系統(tǒng)所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。1、編碼鍵盤除了鍵開關(guān)外，還有專門的硬件電路，用于識(shí)別閉合鍵并產(chǎn)生鍵代碼。不僅如此，編碼鍵盤一般還有去鍵抖動(dòng)電路和防串鍵保護(hù)電路等。這種鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是所需軟件簡(jiǎn)短，但硬件電路較復(fù)雜，價(jià)格較昂貴。目前在單片機(jī)控制系統(tǒng)中使用不多。2、非編碼鍵盤僅由鍵開關(guān)組成，其它工作如鍵識(shí)別、鍵代碼的產(chǎn)生、去抖動(dòng)等，不是由硬件完成而是由軟件完成的。為了簡(jiǎn)化硬件電路，降低成本，目前單片機(jī)控制系統(tǒng)中大多數(shù)采用非編碼鍵盤。非編碼鍵盤的鍵開關(guān)可以排列成線性形式或矩陣形式，因此非編碼鍵盤有線性非編碼鍵盤和矩陣非編碼鍵盤兩種。二、相關(guān)理論知識(shí)Ⅰ、鍵盤類型二、相關(guān)理論知識(shí)線性形式二、相關(guān)理論知識(shí)矩陣形式

線性非編碼鍵盤的鍵開關(guān)排成一行或一列的形式，它與單片機(jī)的接口電路如圖所示：K1K2K3K489C51+5V二、相關(guān)理論知識(shí)Ⅱ、非編碼鍵盤與單片機(jī)的接口 MOVP1,#0FFHUP1:MOVA,P1；讀I/O口狀態(tài)ANLA,#0FH；屏蔽無(wú)用位CJNEA,#0FH,NEXT1；有閉合鍵？SJMPUP1NEXT1:LCALLD10ms；延時(shí)10ms去抖動(dòng)MOVA,P1；再讀I/O口狀態(tài)ANLA,#0FHCJNEA,#0FH,NEXT2；有閉合鍵？SJMPUP1NEXT2：JBP1.0,NEXT3；K1按下？LCALLK1；K1鍵處理程序NEXT3:JBP1.1,NEXT4；K2按下？LCALLK2；K2鍵處理程序NEXT4:JBP1.2,NEXT5；K3按下？LCALLK3；K3鍵處理程序NEXT5:JBP1.3,UP1；K4按下？LCALLK4；K4鍵處理程序LJMPUP1線性非編碼鍵盤的工作原理：當(dāng)鍵未被按下時(shí)，與此鍵相連的I/O線獲得高電平；當(dāng)鍵被按下時(shí)，與此鍵相連的I/O線獲得低電平，單片機(jī)只要讀取I/O口狀態(tài)，就可以獲取按鍵信息，識(shí)別有無(wú)鍵按下和哪個(gè)鍵被按下。鍵處理程序如下：二、相關(guān)理論知識(shí)Ⅱ、非編碼鍵盤與單片機(jī)的接口例某單片機(jī)控制系統(tǒng)，P1口接有8發(fā)光二極管，、、、接有4個(gè)開關(guān)K1、K2、K3、K4，試畫出接口電路，并編程使得當(dāng)K1按下時(shí)8個(gè)發(fā)光二極管全亮；當(dāng)K2按下時(shí)8個(gè)發(fā)光二極管閃亮；當(dāng)K3按下時(shí)8個(gè)發(fā)光二極管由左向右點(diǎn)亮；當(dāng)K4按下時(shí)8個(gè)發(fā)光二極管全滅。K1K2K3K4P3.1P3.0P3.2P3.389C51+5VP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7MOVB，#01H

MOVP3，#0FFH

MOVP1，#00H

UP1:MOVA,P3

ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,NEXT1

SJMPUP1

NEXT1:LCALLD10ms

MOVA,P3

ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,NEXT2

SJMPUP1

NEXT2:JBP3.0,NEXT3

LCALLK1

NEXT3:JBP3.1,NEXT4

LCALLK2

NEXT4:JBP3.2,NEXT5

LCALLK3

NEXT5:JBP3.3,UP1

LCALLK4

LJMPUP1K1：MOVP1，#0FFH

RET

K2：MOVP1，#0FFH

LCALLD2S

MOVP1，#00H

LCALLD2S

RET

K3：MOVP1，B

LCALLD2S

MOVA，B

RLA

MOVB，A

RET

K4：MOVP1，#00H

RET程序子程序ABCD89C51LTRBORBIabcdefgCOMabcdefg74LS48共陰極LED+5VUP：MOVA，30HSWAPAMOVP1，ASJMPUP思考：如果7448的ABCD接到8051的P14—P17，則如何修改程序？abcdefgDpDpP0.0P0.1P0.2P0.389C51P0.4P0.5P0.6P0.7COMabcdefg共陰極LEDDpP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7COMabcdefgDpP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7COMabcdefgDpP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7COMabcdefg思考：編程在4個(gè)七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H單元中的內(nèi)容。（30H，31H單元中分別存有2位BCD碼）。MOVDPTR，#TABUP0:MOVA，30H

ANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP0，A

MOVA，30HSWAPAANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP1，A

MOVA，31HANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP2，A

MOVA，31HSWAPAANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP3，ASJMPUP0TAB：DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHabcdefgDp編程在4個(gè)七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H單元中的內(nèi)容。（30H，31H單元中分別存有2位BCD碼）。UP：MOVP1，30HMOVP2，31HSJMPUPabcdefgDpP2.0P2.1P2.2P2.389C51DpP2.4P2.5P2.6P2.7COMabcdefgDpP1.0P1.1P1.2P1.3COMabcdefgP1.4P1.5P1.6P1.7ABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5V+5V+5V+5V+5V思考：編程在4個(gè)七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H，32H，33H單元中存放的1位BCD碼的內(nèi)容。UP：

MOVA，31HSWAPAORLA，30HMOVP1，A

MOVA，33HSWAPAORLA，32HMOVP2，ASJMPUPP2.0P2.1P2.2P2.389C51DpP2.4P2.5P2.6P2.7COMabcdefgDpP1.0P1.1P1.2P1.3COMabcdefgP1.4P1.5P1.6P1.7ABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5V+5V+5V+5V+5VabcdefgDp89C51COMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS48+5VCOMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg例：編程在4個(gè)七段LED數(shù)碼管上顯示1234。1234START:MOVP2,#11100001BLCALLD2MSMOVP2,#11010010BLCALLD2MSMOVP2,#10110011BLCALLD2MSMOVP2,#01110100BLCALLD2MSSJMPSTART89C51COMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS48+5VCOMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg34START:MOVR0,#30HMOVR7,#4MOVR2,#0E0HUP:MOVA,@R0ORLA，R2MOVP1,ALCALLD2MSINCR0MOVA,R2RLAMOVR2,ADJNZR7,UPSJMPSTART思考：編程在4個(gè)七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H，32H，33H單元中的內(nèi)容。COMabcdefg驅(qū)動(dòng)器COMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg1234例：編程在4個(gè)七段LED數(shù)碼管上顯示1234。UP:MOVP1,#06HMOVP3,#0FEHLCALLD2MsMOVP1,#5BHMOVP3,#0FDHLCALLD2mSMOVP1,#4FHMOVP3,#0FBHLCALLD2mSMOVP1,#66HMOVP3,#0F7HLCALLD2mSSJMPUP89C5189C51COMabcdefg驅(qū)動(dòng)器COMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg34例：編程在4個(gè)七段LED數(shù)碼管上顯示30H，31H，32H，33H單元中的內(nèi)容。START:MOVR0,#30HMOVR7,#4MOVR2,#0FEHMOVDPTR,#TABUP:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVP1,AMOVP3,R2LCALLD2MSINCR0MOVA,R2RLAMOVR2,ADJNZR7,UPSJMPSTARTTAB:DB3FH,06H,5BH,4FHDB66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH（一）硬件電路原理圖設(shè)計(jì)三、項(xiàng)目實(shí)施元器件名稱主要參數(shù)數(shù)量元器件名稱主要參數(shù)數(shù)量單片機(jī)AT89C511開關(guān)電源+5V3W1驅(qū)動(dòng)芯片74LS071面包板—1晶振6MHz偉福仿真器H51/L1瓷片電容30pF2西爾特編程器SUPERPRO/L+1電阻1KΩ2仿真頭POD-S8X5X/H8X5X1電阻220Ω12插線—若干發(fā)光二極管紅、黃、綠各4個(gè)計(jì)算機(jī)—1按鍵開關(guān)2鉗子尖口1螺釘旋具一字及十字2萬(wàn)用表數(shù)字式1三、項(xiàng)目實(shí)施（二）系統(tǒng)所用元器件、設(shè)備及工具三、項(xiàng)目實(shí)施（三）系統(tǒng)所用匯編源程序的編制三、項(xiàng)目實(shí)施（四）硬件及軟件的聯(lián)合調(diào)試有應(yīng)急車輛通過(guò)時(shí)正常工作時(shí)三、項(xiàng)目實(shí)施（五）脫離仿真器后的獨(dú)立運(yùn)行四、拓展知識(shí)（一）矩陣式按鍵獨(dú)立式按鍵只能用于鍵盤數(shù)量要求較少的場(chǎng)合，當(dāng)鍵盤數(shù)量要求較多時(shí)，可以采取矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。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8-8所示。四、拓展知識(shí)（一）矩陣式按鍵圖8-8為4X4矩陣結(jié)構(gòu)，共有16個(gè)按鍵，每一個(gè)按鍵都規(guī)定一個(gè)鍵號(hào)，分別為0，1，2，……，15。在實(shí)際應(yīng)用中，可將按鍵分兩類：數(shù)字鍵和功能鍵，如在圖8-8中，定義0～9號(hào)按鍵為數(shù)字鍵，對(duì)應(yīng)數(shù)字0～9，而其余6個(gè)可以為具有各功能的控制鍵。矩陣式鍵盤可以節(jié)省I/O接口，但其按鍵的識(shí)別較復(fù)雜，也就是說(shuō)，節(jié)省I/O接口是以增加軟件工作量為代價(jià)的。矩陣式鍵盤按鍵的識(shí)別由三個(gè)步驟組成：1．獲取鍵盤的方法2．按鍵識(shí)別方法四、拓展知識(shí)1．獲取鍵盤的方法CPU在工作過(guò)程中，如何獲悉按鍵按下呢？一般CPU對(duì)鍵盤的掃描有兩類：隨機(jī)掃描和中斷掃描。在中斷掃描中還可以分為定時(shí)掃描和外部中斷掃描兩種方法。隨機(jī)掃描是采取程序控制的隨機(jī)方式，即只有在CPU空閑時(shí)才去掃描鍵盤，響應(yīng)操作員的鍵盤輸入，但如果CPU在執(zhí)行應(yīng)用程序時(shí)，就無(wú)法響應(yīng)鍵盤的輸入。定時(shí)掃描就是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器，每隔一段時(shí)間由內(nèi)部定時(shí)發(fā)出中斷要求，CPU響應(yīng)該中斷請(qǐng)求，去處理掃描鍵盤的程序，在大多數(shù)情況下，CPU對(duì)鍵盤掃描進(jìn)行空掃描。為了提高CPU的效率并能及時(shí)響應(yīng)鍵盤的輸入，可以采用外部中斷方法，即當(dāng)鍵盤按下的同時(shí)，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求，立即對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，識(shí)別閉合鍵，并作相應(yīng)處理，具體電路如圖8-9所示。四、拓展知識(shí)1．獲取鍵