低頻信號發生器畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 方式時，C 口用于應答信號的通信。：8255將 3個通道分為兩組，即 PA0～PA7 與 PC4～PC7 組成 A組，PB0～PB7 與PC0～PC3 組成 B組。如圖 ，相應的控制器也分為 A組控制器與 B組控制器，各組控制器的作用如下：（1）A 組控制器：控制 A口與上 C口的輸入與輸出。（2）B 組控制器：控制 B口與下 C口的輸入與輸出。8255是一個 40引腳的雙列直插式芯片, 圖 39為 8255的引腳圖。8255 與 CPU的連接方式是多種多樣的，本節以 AT89C52與 8255的連接為例說明 8255與 CPU 的連接方法，同時也介紹 8255 各芯片引腳的功能與作用。圖 39 8255的引腳圖引 腳 說 明 ：◆R ESET:復 位 輸 入 線 ， 當 該 輸 入 端 外 于 高 電 平 時 ， 所 有 內 部 寄 存 器 （ 包 括 控 制 寄 存器 ） 均 被 清 除 ， 所 有 I/O 口 均 被 置 成 輸 入 方 式 。 ◆C S:片 選 信 號 線 ， 當 這 個 輸 入 引 腳 為 低 電 平 時 ， 表 示 芯 片 被 選 中 ， 允 許 8255 與CPU 進 行 通 訊 。 ◆R D:讀 信 號 線 ， 當 這 個 輸 入 引 腳 為 低 電 平 時 ， 允 許 8255 通 過 數 據 總 線 向 CPU 發送 數 據 或 狀 態 信 息 ， 即 CPU 從 8255 讀 取 信 息 或 數 據 。 ◆W R:寫 入 信 號 ， 當 這 個 輸 入 引 腳 為 低 電 平 時 ， 允 許 CPU 將 數 據 或 控 制 字 寫8255。 ◆D 0～ D7:三 態 雙 向 數 據 總 線 ， 8255 與 CPU 數 據 傳 送 的 通 道 ， 當 CPU 執 行 輸 入 輸出 指 令 時 ， 通 過 它 實 現 8 位 數 據 的 讀 /寫 操 作 ， 控 制 字 和 狀 態 信 息 也 通 過數 據 總 線 傳 送 。 ◆P A0～ PA7:端 口 A 輸 入 輸 出 線 ， 一 個 8 位 的 數 據 輸 出 鎖 存 器 /緩 沖 器 ， 一 個 8 位的 數 據 輸 入 鎖 存 器 。 ◆P B0～ PB7:端 口 B 輸 入 輸 出 線 ， 一 個 8 位 的 I/O 鎖 存 器 ， 一 個 8 位 的 輸 入 輸 出緩 沖 器 。 ◆P C0～ PC7:端 口 C 輸 入 輸 出 線 ， 一 個 8 位 的 數 據 輸 出 鎖 存 器 /緩 沖 器 ， 一 個 8 位的 數 據 輸 入 緩 沖 器 。 端 口 C 可 以 通 過 工 作 方 式 設 定 而 分 成 2 個 4 位 的 端 口 ， 每 個 4 位 的 端 口 包 含 一 個 4 位 的 鎖 存 器 ， 分 別 與 端 口 A 和 端 口 B 配 合 使用 ， 可 作 為 控 制 信 號 輸 出 或 狀 態 信 號 輸 入 端 口 。圖 310為 8255與 AT89C52的連接圖。由于 AT89C52與 8255的連接就是 3總線的連接。因此，下面將以 3總線形式講述連接方法。74LS373 為鎖存驅動芯片，74LS138為譯碼器。圖 310 8255與 AT89C52的連接圖 DB引腳：8255的數據總線 DB有 8根：D0～D7。因為 AT89C52用其 P0口作為數據總線口，所以 AT89C52與 8255數據線連接為：AT89C52 的 ～ 與 8255的 D0～D7 連接。如圖 36所示。 AB引腳:8255的地址線 AB有兩根：A0～A1。A0、A1 通過 74HC373鎖存器與 AT89C52的、 連接。A1A0 取 00～11 值，可選擇 A、B、C 口與控制寄存器，選擇方法如下：（1） A1A0=00：選擇 A口。（2）A1A0=01：選擇 B口。（3）A1A0=10：選擇 C口。（4）A1A0=11：選擇控制寄存器。 CS：片選信號 CS由 ～ 經 138譯碼器 Y7產生。若要選中 8255，則 Y7必須有效,此時 =111。由此可推知各口地址如下：（1）A 口：111x～x00=E000H（當 x～x=0～0 時）。（2）B 口：111x～x01=E001H（當 x～x=0～0 時）。（3）C 口：111x～x10=E002H（當 x～x=0～0 時）。（4）控制口: 111x～x11=E003H（當 x～x=0～0 時）。其中，x～x 表示取值可任意，以各口地址不唯一。為了今后敘述方便，后面程序中 8255的地址將全部使用 E000H～E003H。注意：此處要說明的是單片機與 8255的連接方法是多種多樣的，8255 各口地址也隨連接方式而變化。因此，在使用不同單片機系統時，8255 的各口地址不會是上面所推導的 E000H～E003H，（1）讀信號 ：8255 的讀信號 與 AT89C52的 相連。（2）寫信號 ：8255 的寫信號 與 AT89C52的 相連。（3）復位信號 RST：8255 的復位信號 RST與 AT89C52的 RST相連。:（1）A 口的 8個引腳 PA0～PA7 與外設連接，用于 8位數據的輸入與輸出。（2）B 口的 8個引腳 PB0～PB7 與外設連接，用于 8位數據的輸入與輸出。（ 3） C 口 的 8 個 引 腳 PC0～ PC7 與 外 設 連 接 ， 用 于 8 位 數 據 的 輸 入 與 輸 出 或 通 信線 。8255的工作方式由 8255的定義可知，8255 有 3種工作方式，這 3種工作方式如表 1所示。方式 0為基本 I/O輸入/輸出方式，這是 8255最常用，也是最基本的工作方式。方式 1為應答 I/O方式，當 8255工作于應答 I/O方式時，上 C口作為 A口的通信線，下 C口作為B口的通信線。方式 2為雙向應答 I/O方式，此方式僅 A口使用，B 口無雙向 I/O應答方式。8255 的 3種工作方式的選擇由 8255工作方式選擇字決定，下面介紹 8255的工作方式選擇字。表 2 8255的工作方式接口方式 A B C方式 0方式 1方式 2基本 I/O 方式應答 I/O 方式雙向應答 I/O 方式基本 I/O 方式應答 I/O 方式無I/O 方式通信線通信線工作方式選擇字：8255工作方式選擇字共 8位，如圖 311所示，存放在 8255控制寄存器中。最高位 D7為標志位，D7=1 表示控制寄存器中存放的是工作方式選擇字，D7 = 0表示控制寄存器中存放的是 C口置位/復位控制字。D3～D6 用于 A組的控制，D6D5 = 00表示 A組工作于基本 I/O方式 0，D6D5 = 01表示 A組工作于應答 I/O方式 1，D6D5 = 1x表示 A組工作于雙向應答 I/O方式 2（ x取 0或 1） 。D4 = 1表示 A口工作于輸入方式，D4 = 0表示 A口工作于輸出方式，D3 = 1表示上 C口工作于輸入方式，D3 = 0 表示上 C口工作于輸出方式。圖 3 11 8255的工作方式選擇字D0～D2 用于 B組的控制，各位含義如圖 3所示。D2 = 0表示 B組工作于基本I/O方式 0，D2 = 1 表示 B組工作于應答 I/O方式 1。D1 = 1 表示 B口工作于輸入方式，D1 = 0表示 B口工作于輸出方式，D0 = 1 表示下 C口工作于輸入方式，D0 = 0 表示下C口工作于輸出方式。工作方式字應輸入控制寄存器，按上面的連接方式，控制寄存器的地址為 E003H。　C口置/復位控制字：8255的 C口可進行位操作，即可對 8255C口的每一位進行置位或清 0操作，該操作是通過設置 C口置/復位字實現的。C 口置/復位字共 8位，各位含義如圖 312所示。圖 312 C口置/復位控制字由于 8255的工作方式選擇字與 C口置/復位字共用一個控制寄存器，故特別設置D7為標志位，D7=0 表示控制字為 C口置/復位字，D7 = 1表示控制字為 8255工作方式選擇字。D6D5D4 不用，常取 000。D3D2D1 為 C口 8個引腳 PC0～PC7 的選擇位，D3D2D1 = 000選擇 PC0，D3D2D1 = 001選擇 PC1，D3D2D1=111 選擇 PC7。D0 為置位或清 0選擇位，D0 = 0表示由 D3D2D1選擇的位清 0，D0 = 1表示由 D3D2D1選擇的位置 1。C 口置/復位字必須輸入 8255控制寄存器。系統 8255擴展如圖 313，采用 8255擴展芯片，74LS373 鎖存芯片和 74LS138譯碼器來對 AT89C51單片機進行擴展。圖 313系統 8255擴展圖 4*6距陣式按鍵電路鍵盤如 314（4*6 鍵盤和 4*4鍵盤）圖在單片機應用系統中，實現輸入數據、傳送命令的功能，是人工干預的主要手段。鍵盤分兩大類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤：由硬件邏輯電路完成必要的鍵識別工作與可靠性措施。每按一次鍵，鍵盤自動提供被按鍵的讀數，同時產生一選通脈沖通知微處理器，一般還具有反彈跳和同時按鍵保護功能。這種鍵盤易于使用，但硬件比較復雜，對于主機任務繁重之情況，采用 8279可編程鍵盤管理接口芯片構成編碼式鍵盤系統是很實用的方案。非編碼鍵盤：只簡單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如鍵的識別，決定按鍵的讀數等僅靠軟件完成，故硬件較為簡單，但占用 CPU較多時間。有：獨立式按鍵結構、矩陣式按鍵結構。鍵盤系統設計：首先，確定鍵盤編碼方案:采用編碼鍵盤或非編碼鍵盤。隨后，確定鍵盤工作方式：采用中斷或查詢方式輸入鍵操作信息。然后，設計硬件電路。非編碼鍵盤系統中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動的消除，鍵值查找及一些保護措施的實施等任務，均由軟件來完成。圖 314 4*6鍵盤和 4*4鍵盤：（1）監測有無鍵按下；鍵的閉合與否，反映在電壓上就是呈現出高電平或低電平，所以通過電平的高低狀態的檢測，便可確認按鍵按下與否。（2）判斷是哪個鍵按下。（3）完成鍵處理任務。：（1）消除抖動影響。鍵盤按鍵所用開關為機械彈性開關，利用了機械觸點的合、斷作用。由于機械觸點的的彈性作用，一個按鍵開關在閉合和斷開的瞬間均有一連串的抖動。抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為 5~10ms，這是一個很重要的參數。抖動過程引起電平信號的波動，有可能令 CPU誤解為多次按鍵操作，從而引起誤處理。為了確保 CPU對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。按鍵的消抖，通常有軟件，硬件兩種消除方法。◆消抖硬件：這種方法只適用于鍵的數目較少的情況。◆軟件消抖：如果按鍵較多，硬件消抖將無法勝任，常采用軟件消抖。通常采用軟件延時的方法：在第一次檢測到有鍵按下時，執行一段延時 10ms的子程序后，再確認電平是否仍保持閉合狀態電平，如果保持閉合狀態電平，則確認真正有鍵按下，進行相應處理工作，消除了抖動的影響。（這種消除抖動影響的軟件措施是切實可行的。）（2）采取串鍵保護措施。串鍵：是指同時有一個以上的鍵按下，串鍵會引起 CPU錯誤響應。通常采取的策略：單鍵按下有效，多鍵同時按下無效。（3）處理連擊。連擊：是一次按鍵產生多次擊鍵的效果。要有對按鍵釋放的處理，為了消除連擊，使得一次按鍵只產生一次鍵功能的執行（不管一次按鍵持續的時間多長，僅采樣一個數據）。否則的話，鍵功能程序的執行次數將是不可預知，由按鍵時間決定。連擊是可以利用的。連擊對于用計數法設計的多功能鍵特別有效。：單片及應用系統中，鍵盤掃描只是 CPU的工作內容之一。CPU 忙于各項任務時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。考慮儀表系統中 CPU任務的份量，來確定鍵盤的工作方式。鍵盤的工作方式選取的原則是：既要保證能及時響應按鍵的操作，又不過多的占用 CPU的工作時間。鍵盤的工作方式有：查詢方式（編程掃描，定時掃描方式）、中斷掃描方式。：（1）獨立式按鍵接口設計 獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵單獨占用一根 I/O口線，每根 I/O口線的按鍵工作狀態不會影響其他 I/O口線上的工作狀態。因此，通過檢測輸入線的電平狀態可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。 ◆優點：電路配置靈活，軟件結構簡單。 ◆缺點：每個按鍵需占用一根 I/O口線，在按鍵數量較多時，I/O 口浪費大，電路結構顯得復雜。因此，此鍵盤是用于按鍵較少或操作速度較高的場合。也可以用擴展 I/O口搭接獨立式按鍵接口電路，可采用 8255擴展 I/O口，用三態緩沖器擴展。這兩種配接方式，都是把按鍵當作外部 RAM某一工作單元的位來對待，通過讀片外 RAM 的方法，識別按鍵的工作狀態。 上電路中獨立式按鍵電路，各按鍵開關均采用了上拉電阻，是為了保證在按鍵斷開時，各 I/O有確定的高電平。如輸入口線內部已有上拉電阻，則外電路的上拉電阻可省去。 (2)矩陣式鍵盤接口設計 矩陣式鍵盤適用于按鍵數量較多的場合，由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點上。節省 I/O口。矩陣鍵盤工作原理：行線通過上拉電阻接到+5V 上。無按鍵，行線處于高電平狀態，有鍵按下，行線電平狀態將由與此行線相連的列線電平決定。列線電平為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平為高。：在單片機應用系統中，為簡化硬件線路，縮小整個系統的規模，總希望設置最少的按鍵，獲得最多的控制功能。矩陣鍵盤與獨立式按鍵鍵盤相比，硬件電路大大節省。可通過軟件的方法讓一鍵具有多功能。方法：