基于單片機的數字電壓表的的設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 入端) (片外數據存儲器寫選通信號輸入端 )WR (片外數據存儲器讀選通信號輸入端)DALE/ ：地址鎖存有效信號輸出端。在訪問片外程序存儲器期間，每機器周期PROG該信號出現兩次，其下降沿用于控制鎖存 P0 口輸出的低 8 位地址。：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，或稱片外取指信號輸出端。在向片外程SEN序存儲器讀取指令或常數期間，每個機器周期該信號兩次有效（低電平） ，以通過數據總線P0 口讀回指令或常數。在訪問片外數據存儲器期間， 信號將不出現。PSENRST/VPD：RET 寫全是 RESET，是復位端。單片機的振蕩器工作時，該引腳上出現持 續兩個機器周期的高電平就可實現復位操作，使單片機回復到初始狀態。上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續 10ms 以上才能保證有效復位。VCC 掉電期間，該引腳如接備用電源 VPD（+5V177。）,可用于保存片內 RAM 中的數據。當 VCC 下降到某規定值以下，VPD 便向片內 RAM 供電。/VDD：片外程序存儲器選用端。該引腳有效（低電平）時只選用片外程序存儲器，EA否則計算機上電或復位后先選用片內程序存儲器。綜上所述，對 MCS51 系列單片機的引腳可歸納出下列兩點：①單片機功能多，引腳少，許多引腳都具有第二功能。②單片機對外呈三總線形式。由 PP0 組成 16 位地址總線；由 P0 分時復用為數據總線；由 ALE、 、RST、 、與 P3 口中的 、 、T0、T 、PSENAINT01WR共 10 個引腳組成控制總線。因是 16 位地址線，使片外存儲器的尋址范圍達到 64K 字RD節。 單片機在系統中的應用在整個系統中，單片機的控制功能為：采用 T0 口對 V/F 轉換之后的頻率進行計數，采用 T1 口進行定時，采用 、 和 進行量程選擇，采用 口判斷所測信號是交流信號還是直流信號，采用 口作為顯示電路的清零端，采用串行輸入端 RXD作為移位寄存器的輸入端，采用串行輸出端 TXD 作為移位脈沖，電路如圖 17 所示：EA/VPP31XTAL119 XTAL218RST9(RD)17 (WR)16(INT0)12 (INT1)13(T0)14 (T1)15 (AD0) 39(AD1) 38(AD2) 37(AD3) 36(AD4) 35(AD5) 34(AD6) 33(AD7) 32(A8) 21(A9) 22(A10) 23(A11) 24(A12) 25(A13) 26(A14) 27(A15) 28PSEN 29ALE/PROG30(TXD) 11(RXD) 10GND20VCC 40AT89C51P0P1P2P3P4P5T0TXDRXDDP2DP3510KR1 510KR2510KR3 dp1dp2dp33KR73KR6 3KR5 3KR4VDD10KR2922uFC3VDD33pFC233pFC1Y112MAT89C51圖 17 控制部分電路圖 系統的控制過程為：T1 口定時，T0 口采樣，定時時間到，采樣結束，通過單片機進行計算并選擇適當的量程，然后再進行采樣、計算、顯示。5. 顯示部分的設計 鍵盤顯示 8279 芯片圖 18 顯示電路8279 是一種可編程的鍵盤/顯示器接口芯片。它既具有按鍵處理功能，又具有自動顯示功能，在單片機系統中應用很廣泛。8279 內部有鍵盤 FIFO（先進先出堆棧）/傳感器，雙重功能的 88＝64BRAM，鍵盤控制部分可控制 88＝64 個按鍵或控制 88 陣列方式的傳感器。該芯片能自動消除鍵抖動并具有雙鍵鎖定保護功能。顯示 RAM 容量為 168，即顯示器最大配置可達 16 位 LED 數碼顯示。 8279 的組成和基本工作原理圖 19 為 8279 內部結構框圖。由圖可知，8279 由下列電路組成：1）數據緩沖器和 I/O 控制 數據緩存器為雙向緩沖器，連接內、外總線，用于傳送CPU 和 8279 之間的命令或數據。I/O 控制線用于 CPU 對 8279 內部各種寄存器、緩沖器讀寫數據和讀寫狀態命令的控制。是片選信號， =0 時 8279 被選通，CPU 才能對其進行讀、寫操作； 、CSS RD是來自 CPU 的讀、寫控制信號；A0 用于區別信息的特性，A0＝1，表示數據線輸入的WR是指令，輸出的是狀態字；A0＝0，表示輸入輸出的是數據。2）控制與定時寄存器及定時控制 控制與定時寄存器用來寄存鍵盤和顯示器的工作方式，以及由 CPU 編程的其他操作方式。這些寄存器一旦接收并鎖存 CPU 送來的命令，就通過譯碼產生相應的信號，從而完成相應的控制功能。定時控制包含基本的計數鏈，首級計數器是一個可編程的 N 分頻計數器。N 可以在數據緩沖器 I/O 控制 FIFO/傳感器 RAM的狀態寄存器鍵盤去抖動與控制88FIFO/傳感器 RAM控制與定時寄存器顯示地址寄存器168 顯示 RAM顯示寄存器定時與控制 掃描計數器回復OUTA0~3 OUTB0~3 BDSL0~3RL0~7時鐘復位 D0~D7 A0RDWCSIRQ圖 19 8279 內部結構框圖CNTL/STBSHIFT 2～31 之間由軟件編程，以便從外部時鐘 CLK 分頻得到內部所需要的 100KHz 時鐘。然后再經過分頻，為鍵盤掃描提供適當的逐行掃描頻率和顯示時間。3）掃描計數器 掃描計數器由兩種工作方式：編碼方式和譯碼方式。編碼工作方式時，計數器作二進制計數，4 位計數狀態從掃描線 SL0～SL3 輸出。外接4/16 譯碼器，能提供 16 位 LED 的字位控制；外接 3/8 譯碼器，能為行列式鍵盤提供 8 列掃描信號，與 RL0～RL7 構成 88 鍵盤的行列掃描。譯碼方式工作時，掃描計數器的最低二位被譯碼后，從 SL0～SL3 輸出一位低電平，可接 4 位 LED 或 48 鍵盤。4）回復緩沖器、鍵盤去抖動及控制、回復緩沖器用來接收并鎖存來自回復線RL0～RL7 的 8 個回復信號。（1）在鍵盤工作方式中，回復線為行列式鍵盤的行（列）輸入線。在逐行逐列掃描時，回復線用來搜尋每一行（列）中閉合的鍵。當某一鍵閉合時，去抖電路被置位，延時 10ms后，再檢驗該鍵是否繼續閉合，并將該鍵的地址和附加的移位、控制狀態一起形成鍵盤數據，送入 8279 內部 FIFO RAM（先入先出存儲器） 。鍵盤數據格式如表 33 所示：表 33 鍵盤數據格式D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0控制 移位 掃描 回復控制（D7）和移位（D6）的狀態由 CNTL、SHIFT 端外接的兩個附加按鍵決定；掃描（DDD3）來自掃描計數器，是閉合鍵所在列的編號，由 SL0～SL3 確定；回復（DDD0）是閉合鍵所在行的編號，由 RL0～RL7 確定。（2）在傳感器開關狀態矩陣方式中，回復線的內容直接被送往相應的傳感器 RAM（即FIFO 存儲器） 。（3）在選通輸入方式工作時，回復線的內容在 CNTL/STB 信號的脈沖上升沿被送入FIFO RAM。5）FIFO/傳感器 RAM 及其狀態寄存器 FIFO/傳感器 RAM 是一個雙重功能的 88 位RAM。 在鍵盤或選通方式工作時，它是 FIFO RAM，其寫入或讀出遵循先入先出的原則。FIFO狀態寄存器用來存放 FIFO RAM 的狀態，如 RAM 是滿還是空，其中存有多少數據，是否操作出錯等。若 FIFO RAM 不空，例如已存有閉合鍵的鍵值，狀態邏輯將產生 IRQ=1 信號，向CPU 申請中斷。在傳感器矩陣方式工作時，這個存儲器又是傳感器存儲器，它存放著傳感器矩陣中的每一個傳感器狀態。在此方式中，若檢索出傳感器的變化，IRQ 信號變為高電平，向 CPU申請中斷。6）顯示 RAM 和顯示地址寄存器 顯示 RAM 用來存儲顯示數據，容量為 168 位。在顯示過程中，存儲的顯示數據輪流從顯示寄存器輸出。顯示寄存器分為 A、B 兩組，OUTA3～0 和 OUTB3～0 可以單獨送數，也可以組成一個 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 中讀出顯示數據，同時輪流驅動被選中的顯示器件，以達到多路復用的目的，使顯示器件呈現穩定的顯示狀態。顯示地址寄存器用來寄存 CPU 讀/寫顯示 RAM 的地址，它可以由命令設定，也可以設置成在每次讀出或寫入之后自動遞增。 8279 引腳及功能8279 是具有 40 個引腳的雙列直插式封裝的芯片，其引腳及功能如圖 110 所示。下面介紹各引腳功能。1）數據線D0~D7 是雙向三態數據總線，在接口電路中與系統數據總線相連，用以傳送 CPU 與8279 之間的數據和命令。2）地址線＝0 選中 8279，當 A0＝1 為命令字及狀態字地址。CSA0＝0 為片內數據地址，故 8279 芯片占用兩個端口地址。3）控制線 8279 有較多的控制線。（1）CLK：時鐘輸入線8279 所需時鐘頻率為 100kHz,該頻率通常由 8051 單片機 ALE 端分頻得來。ALE 的頻率為單片機系統主頻的 1/6，再由指令送入分頻系數，從而得到 100kHz 的 8279 時鐘頻率。（2）IRQ：中斷請求輸出線，高電平有效。 VCCRL1RL0CNTL/STBSHIFTSL3SL2SL1SL0OUTB0OUTB1OUTB2OUTB3OUTA0OUTA1OUTA2OUTA3BDCSA0RL2RL3CLKIRQRL4RL5RL6RL7RESETRDWD0D1D2D3D4D5D6D7GND8279IRQD0~D7RD WCSA0RESETCLKRL7~RL0SHIFTCNTL/STBSL3~SL10OUTA3~0OUTB3~0BD884441 402 393 384 375 366 357 348 339 32 3110 8279 3011 29 2812 2713 2614 2515 2416 17 2318 2219 20 21CPU 接口鍵盤數據數據顯示圖 110 8279 引腳及功能 (a)管腳配置。 (b)引腳功能（a）(b) （3） 、 ：讀、寫輸入控制線。RDW（4）SL0～SL3：掃描輸出線，用來作為掃描鍵盤和顯示的代碼輸出或直接輸出線。（5）RL0～RL7：回復輸入線，它們是鍵盤或傳感器矩陣的信號輸入線。（6）SHIFT：來自外部鍵盤或傳感器矩陣的輸入信號，它是 8279 鍵盤數據的次高位即D6 位的狀態，該位狀態控制鍵盤上/下檔功能。在傳感器方式和選通方式中，該引腳無用。（7）CNTL/STB：控制/選通輸入線，高電平有效。鍵盤方式時，鍵盤數據最高位（D7）的信號輸入到該引腳，以擴充鍵功能；選通方式時，當該引腳信號上升沿到時，把RL0～RL7 的數據存入 FIFO RAM 中。（8）OUTA0～OUTA3：通常作為顯示信號的高 4 位輸出線。（9）OUTB0～OUTB3：通常作為顯示信號的低 4 位輸出線。（10） ：顯示熄滅輸出線，低電平有效。當 ＝0 時將顯示全熄滅。BDBD 8279 的工作方式及命令字格式一、8279 的工作方式8279 有三種工作方式：鍵盤方式、顯示方式和傳感器方式。1）鍵盤工作方式8279 在鍵盤方式工作時可設置為雙鍵互鎖方式和 N 鍵巡回方式。雙鍵互鎖方式：若有兩個或多個鍵同時按下時，不管按鍵先后順序如何，只能識別最后一個被釋放的鍵，并把該鍵值送入 FIFO RAM 中。N 鍵巡回方式：一次按下任意個鍵均可被識別，以按鍵被掃描順序把鍵值存入 FIFO RAM 中。2）顯示方式8279 的顯示方式又可分為左端入口和右端入口方式。顯示數據只要寫入顯示 RAM 則可由顯示器顯示出來，因此顯示數據寫入 RAM 的順序，決定了顯示的次序。左端入口方式即顯示位置從顯示器最左端 1 位（最高位）開始，以后顯示的字符逐個 向右順序排列。右端入口方式即顯示位置從顯示器最右端 1 位（最低位）開始，以后顯示的字符逐個向左順序排列。3）傳感器方式傳感器方式是把傳感器的開關狀態送入傳感器 RAM 中。當 CPU 對傳感器矩陣掃描時，一旦發現傳感器狀態發生變化就發出中斷請求（IRQ 置“1” ） ，中斷響應后轉入中斷處理程序。二、8279 的命令字及其格式8279 的各種工作方式都要通過對命令寄存器的設置來實現。8279 共有 8 種命令，通過這些命令設置工作寄存器，來選擇各種工作方式。命令寄存器共 8 位，其格式如下：D7 D6 D5 D