89C2051單片機(jī)在鍵盤(pán)顯示裝置中的應(yīng)用

1引言

在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常要考慮鍵盤(pán)顯示裝置的設(shè)置問(wèn)題。盡管有多種方案可以滿足鍵盤(pán)顯示的要求，但是這些方案都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，比如采用專用的鍵盤(pán)顯示器管理芯片8279，在系統(tǒng)的按鍵及顯示器位數(shù)較多時(shí)是一種好的方案，但目前鍵盤(pán)的設(shè)置趨于簡(jiǎn)單化（即采用一鍵多用方式或利用增加鍵和減少鍵來(lái)取代數(shù)字鍵等），因此，一般系統(tǒng)按鍵不多，其顯示器的位數(shù)一般也不超過(guò)8位。這樣，采用 8279由于需要較多的外圍電路器件，因此顯得不是很方便了。而14499是顯示器管理芯片，它雖然可以管理四位顯示器，但它沒(méi)有按鍵管理功能。此外， PS7219是高性能的多位LED顯示驅(qū)動(dòng)器，可管理8位顯示器，并有很強(qiáng)的顯示管理功能，如位閃、復(fù)位等功能，但其售價(jià)較高，且不能獨(dú)立管理鍵盤(pán)。鑒于上述幾個(gè)芯片的情況，筆者用89C2051單片機(jī)設(shè)計(jì)了織機(jī)監(jiān)測(cè)器鍵盤(pán)顯示裝置來(lái)對(duì)織機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與顯示。以下詳細(xì)描述為該織機(jī)監(jiān)測(cè)器設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)顯示裝置。

2硬件電路設(shè)計(jì)

鍵盤(pán)顯示裝置主要由89C2051單片機(jī)、譯碼驅(qū)動(dòng)器、按鍵、LED顯示器組成，其原理電路如圖1所示。

2．1 89C2051單片機(jī)

89C51單片機(jī)P1口的每個(gè)引腳都有20mA的吸電流能力，該電流足以驅(qū)動(dòng)共陰極LED顯示器的段片選端，因此可將P1口作為L(zhǎng)ED的段選線，P3．3、P3．4、P3．5經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)后作LED的位選線，同時(shí)也可作為鍵盤(pán)的掃描線，另外，鍵盤(pán)的回饋線接INT0引腳。由于掃位選線（掃描線）為低電平有效，當(dāng)有鍵按下時(shí)，回饋線INT0端將產(chǎn)生低電平信號(hào)以申請(qǐng)中斷，從而使其在中斷程序中判別鍵值并執(zhí)行鍵處理程序；RXD、TXD引腳與監(jiān)測(cè)器單片機(jī)的串行通信線相連。通過(guò)它們可在接收到按鍵命令后向監(jiān)測(cè)器發(fā)送鍵盤(pán)命令，或在接收到監(jiān)測(cè)器發(fā)送的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū)。

2．2按鍵設(shè)置

這種鍵盤(pán)顯示系統(tǒng)所需要設(shè)置的八個(gè)按鍵分別是：
　?。?）打緯數(shù)據(jù)鍵：該鍵壓合時(shí)可用于顯示當(dāng)前打緯數(shù)（六位）。
　?。?）加時(shí)打緯數(shù)鍵：該鍵壓合可用于顯示當(dāng)前的加時(shí)打緯數(shù)據(jù)（六位）。
　?。?）斷緯次數(shù)鍵：該鍵壓合以顯示當(dāng)前斷緯數(shù)及斷緯時(shí)間，該數(shù)據(jù)亦為六位，其中前三位是斷緯數(shù)據(jù)，后三位是斷緯時(shí)間。
　?。?）斷經(jīng)次數(shù)鍵：該鍵壓合顯示當(dāng)前斷經(jīng)數(shù)及斷經(jīng)時(shí)間，該數(shù)據(jù)為六位，其中前三位是斷經(jīng)數(shù)，后三位是斷經(jīng)時(shí)間。
　?。?）斷邊次數(shù)鍵：該鍵壓合顯示當(dāng)前斷邊數(shù)及斷邊時(shí)間，共六位。前三位是斷邊數(shù)，后三位是斷邊時(shí)間。
　?。?）停車(chē)次數(shù)鍵：該鍵壓合顯示當(dāng)前的停車(chē)時(shí)間，該數(shù)據(jù)共六位。前三位是停車(chē)數(shù)，后三位是停車(chē)時(shí)間。
　?。?）查日歷鍵：該鍵壓合可顯示當(dāng)前時(shí)間“年、月、日、時(shí)、分、秒”，分兩屏顯示，第一屏是年、月、日，顯示2秒；第二屏是時(shí)、分、秒，各占兩個(gè)顯示位，顯示2秒。
　?。?）初始化鍵：可用于對(duì)機(jī)臺(tái)的串行EEPROM進(jìn)行初始化，同時(shí)顯示本機(jī)臺(tái)的ID號(hào)。

2．3 LED顯示器

LED顯示電路用了8個(gè)LED顯示器，其中1位是顯示標(biāo)志，1位是標(biāo)志與數(shù)據(jù)間的分隔符，其余六 位用來(lái)顯示數(shù)字。 

2．4譯碼驅(qū)動(dòng)電路

譯碼驅(qū)動(dòng)電路輸入端與89C2051的引腳P3．3、P3．4和P3．5相連，其8個(gè)輸出端可作LED的位選信號(hào)（同時(shí)也是鍵盤(pán)的掃描信號(hào)）。

3應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

該鍵盤(pán)顯示裝置的主要程序是LED顯示程序、鍵盤(pán)掃描程序和鍵值處理程序。各顯示器的顯示時(shí)間可調(diào)整定時(shí)器T0的定時(shí)值來(lái)設(shè)定。在T0中斷程序中，可通過(guò)判斷顯示標(biāo)志的狀態(tài)來(lái)決定向哪個(gè)LED發(fā)送數(shù)據(jù)、更改位選線或更新顯示標(biāo)志。程序中設(shè)有2EH和2FH兩個(gè)顯示標(biāo)志單元；其中2EH為下一次顯示標(biāo)志單元，該單元中有下一次應(yīng)選中哪一位LED的信息；2FH為當(dāng)前顯示標(biāo)志單元，該單元中存有當(dāng)前是哪個(gè)LED被選中的信息，如在T0中斷中判知2EH的值為＃80H，則表明這次應(yīng)選中的是最左邊的LED，而下一次應(yīng)選中的是最左邊的第二個(gè)LED。因此，通常設(shè)定2EH中的值為＃40H，2FH中的值為＃80H，以表明當(dāng)前顯示的是最左邊的LED。下面是在T0中斷程序中判定應(yīng)使哪個(gè)LED位選線有效的程序段，其中標(biāo)號(hào)為Y1～Y8的程序是各LED的顯示處理程序。

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由于LED位選信號(hào)就是鍵盤(pán)的掃描線，因此在有按鍵按下并產(chǎn)生INT0中斷時(shí)，便可在INT0中斷程序中通過(guò)判定2FH中的位狀態(tài)來(lái)確定是哪一個(gè)鍵被壓合，從而轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵程序，以在鍵處理程序中向監(jiān)測(cè)器發(fā)送取數(shù)命令。

4注意事項(xiàng)

在該鍵盤(pán)顯示裝置的設(shè)計(jì)中，通常需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）如與監(jiān)測(cè)器之間的連線較長(zhǎng)，最好采用屏蔽線作為與監(jiān)測(cè)器之間的通信線。

（2）外中斷INT0應(yīng)設(shè)定為下跳沿觸發(fā)中斷方式，這樣，在有鍵壓合時(shí)，ITN0引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)只產(chǎn)生一次中斷。

（3）INT0引腳與地之間必需接0．1μF左右的小電容，用來(lái)抑制按鍵壓合時(shí)產(chǎn)生的干擾。

（4）對(duì)于用89C2051單片機(jī)設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)LED顯示裝置來(lái)說(shuō)，其系統(tǒng)最多可設(shè)置16個(gè)LED顯示器和16個(gè)按鍵。

利用本文所介紹的方法設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)顯示裝置具有電路簡(jiǎn)單實(shí)用、價(jià)錢(qián)便宜、按鍵顯示器設(shè)置靈活、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，可與各類控制器配套使用。

參考文獻(xiàn)
1．MCS－51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：航空 航天大學(xué)出版社，2000：p157～18