畢業(yè)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 院 （系）： 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 2011 年 6月10日太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)是勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，同時(shí)又考慮到利用新型能源來(lái)代替現(xiàn)有能源，以達(dá)到節(jié)能的目的。自動(dòng)售賣(mài)機(jī)是以單片機(jī)為核心的自動(dòng)化控制裝置，它集按鍵選擇技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和顯示技術(shù)于一體，具有功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因此，在商業(yè)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)是一種以INTEL 公司的8051單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了自動(dòng)售

2、賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、硬件選擇、軟件規(guī)劃和程序的編寫(xiě)，并重點(diǎn)描述了自動(dòng)售賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件編程的原則和技巧。該系統(tǒng)以單片機(jī)8051芯片為核心，采用集中控制方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)售賣(mài)機(jī)全過(guò)程的自動(dòng)控制。本系統(tǒng)選擇4×4矩陣式鍵盤(pán)按鍵作為貨物選擇端，采用了1個(gè)可編程并行接口8255A實(shí)現(xiàn)并行接口的擴(kuò)展，解決了單片機(jī)8051芯片輸入/輸出口引腳緊張的問(wèn)題，同時(shí)選用了可編程鍵盤(pán)/顯示器接口芯片Intel8279來(lái)完成鍵盤(pán)的輸入功能。對(duì)于控制系統(tǒng)原理圖的編制應(yīng)用了Protel99SE，該軟件學(xué)習(xí)容易，應(yīng)用方便，提高了做圖效率。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)售賣(mài)機(jī)，8051單片機(jī),8255A,8279Autom

3、atic Vending Machines Solar Power Control System DesignABSTRACTAutomatic vending machines solar power is labor-intensive to technology-intensive industrial structure of the product, while taking into account the use of new energy sources to replace existing energy sources to achieve energy saving. V

4、ending machine is a single chip as the core of the automatic control device, which combines key selection techniques, microcontroller technology and display technology, and has a powerful, high reliability, easy to use, easy maintenance and so on. Thus, in business, life has been widely used. Automa

5、tic vending machines solar power is a kind of machine to INTEL's 8051 core control system. Details of the vending machine control system design, hardware selection, software, planning and procedures for the preparation and focus on describing vending machine control system design, software progr

6、amming principles and techniques. The system takes microcontroller the 8051 chips as the core, utilizes concentrating control mode realized to be purchased the whole process of automatic control machine. The system chosen 4 × 4 matrix keyboard keys selected as cargo terminal, using one programm

7、able parallel interface parallel interface 8255A extended to solve the 8051 microcontroller input / output port pin problem of the shortage, while use of the programmable Keyboard / display interface chip Intel8279 to complete the keyboard input. Control system schematic diagram for the preparation

8、of the application of Protel99SE, learning the software easy and convenient, make plans to improve the efficiency. KEY WORDS: vending machine，MCU8051，8255A，8279 目 錄摘 要1ABSTRACT21.1 太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)簡(jiǎn)介51.2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀61.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容61.4 自動(dòng)售賣(mài)機(jī)的功能簡(jiǎn)介72 自動(dòng)售賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)82.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖92.2 方案論證92.2.1 單片機(jī)與PLC比較92.2.2 單片機(jī)的簡(jiǎn)介

9、102.1.3 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)132.3 鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)13接口電路詳細(xì)設(shè)計(jì)132.3.2 軟件編制152.4 LED顯示182.4.1 LED顯示接口電路詳細(xì)設(shè)計(jì)18出貨及顯示的功能驅(qū)動(dòng)流程圖192.5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)202.5.1 8255A可編程并行I/O擴(kuò)展接口202.5.2 可編程鍵盤(pán)/顯示器接口芯片8279232.5.3 74LS373芯片介紹252.5.4 74LS138芯片介紹252.5.5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)252.4 出錯(cuò)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)述282.5 PROTEL99的應(yīng)用簡(jiǎn)介293 自動(dòng)售賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)303.1 流程圖303.1.1 按鍵選擇程序流程圖303.1.

10、2 一元錢(qián)貨物處理子程序流程圖313.1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序流程圖333.1.4 報(bào)警驅(qū)動(dòng)程序流程圖353.2 驅(qū)動(dòng)程序363.2.1 貨物選擇系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序36報(bào)警驅(qū)動(dòng)程序41致謝43參 考 文 獻(xiàn)44附錄461 緒論1.1 太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)簡(jiǎn)介中國(guó)蘊(yùn)藏著豐富的太陽(yáng)能資源, 太陽(yáng)能利用前景廣闊。目前, 我國(guó)已是全球太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)量和使用量最大的國(guó)家以及重要的太陽(yáng)能光伏電池生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)比較成熟的太陽(yáng)能產(chǎn)品有兩項(xiàng): 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)熱水系統(tǒng)。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在我國(guó)得到了迅猛的發(fā)展, 中國(guó)已成為僅次于日本和德國(guó)之后居世界第三的光伏產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó), 這是我國(guó)為改善全球日益惡化的環(huán)境做出的巨大貢

11、獻(xiàn), 而中國(guó)隨著相關(guān)法律和政策的出臺(tái), 能源長(zhǎng)期性短缺的中國(guó)將有望成為世界上最大的光伏發(fā)電市場(chǎng)【1】。自動(dòng)售賣(mài)機(jī)是集聲、光、機(jī)、電于一體的智能科技產(chǎn)物，進(jìn)入21世紀(jì)，自動(dòng)售賣(mài)機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。使未來(lái)的自動(dòng)售賣(mài)機(jī)不僅僅具有售貨功能，而是更加多元化，及人性化，如：手機(jī)支付、遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)管理、個(gè)性的LCD廣告顯示屏。自動(dòng)售賣(mài)機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來(lái)。它的出現(xiàn)是勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。消費(fèi)模式和銷(xiāo)售環(huán)境的變化，要求新的流通渠道，相對(duì)于超市、百貨購(gòu)物中心等流通渠道而言，場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制

12、約，無(wú)人自動(dòng)售賣(mài)機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。從自動(dòng)售賣(mài)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷(xiāo)售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售賣(mài)機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。自動(dòng)售賣(mài)機(jī)從廣義來(lái)講就是投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷(xiāo)售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷(xiāo)售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售賣(mài)機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，

13、運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買(mǎi)好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售賣(mài)機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化【2】。并且向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。當(dāng)今社會(huì)的能源主要以電力、煤炭、石油等不可再生能源為主，這些不可再生能源數(shù)量是有限的，當(dāng)他們用完后，我們還能依靠什么呢?，F(xiàn)在各個(gè)國(guó)家都致力于可再生能源的研究，如太陽(yáng)能，風(fēng)能，潮汐能等。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售賣(mài)機(jī)將以太陽(yáng)能作為能源驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)售賣(mài)機(jī)的普及在某種程度上能反映一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展水平，是一個(gè)國(guó)家文明程度的象征。實(shí)踐和直覺(jué)告訴我們，自動(dòng)售賣(mài)機(jī)在中國(guó)的橫空出世，必將為國(guó)內(nèi)的食品、香煙

14、、飲料等諸多行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)，中國(guó)的現(xiàn)代文明又將以自動(dòng)售賣(mài)機(jī)的應(yīng)用和普及開(kāi)啟一個(gè)新的里程碑！1.2 國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀受金融危機(jī)的影響，2009 年全球出現(xiàn)不景氣，太陽(yáng)能發(fā)電普及速度下降，太陽(yáng)能發(fā)電裝置生產(chǎn)過(guò)剩，成交額下降。日本因政府的強(qiáng)化普及太陽(yáng)能發(fā)電政策， 從2009 年1 月起建立家庭用太陽(yáng)能發(fā)電裝置補(bǔ)助制度，11 月開(kāi)始實(shí)施剩余電力收購(gòu)制度，普及趨勢(shì)擴(kuò)大。由于短期內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)電裝置不具有經(jīng)濟(jì)性，普及擴(kuò)大仍需政府的財(cái)政支持。在歐洲，各國(guó)已經(jīng)實(shí)施新能源/可再生能源發(fā)電固定價(jià)格收購(gòu)制度(Feed-in Tariff)，隨著技術(shù)開(kāi)發(fā)的進(jìn)展和裝機(jī)容量的增加，預(yù)計(jì)太陽(yáng)能發(fā)電成本每年將下降8%，8

15、年降至現(xiàn)在的一半。歐洲太陽(yáng)能發(fā)電協(xié)會(huì)(EPIA)稱(chēng)，隨著系統(tǒng)成本的下降效果和太陽(yáng)能電池市場(chǎng)的逐步競(jìng)爭(zhēng)， 預(yù)計(jì)2020 年76%的歐洲電力市場(chǎng)無(wú)需國(guó)家補(bǔ)助【3】。同樣我國(guó)也加大了對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)品的政策傾向。國(guó)內(nèi)自動(dòng)售賣(mài)機(jī)業(yè)因起步較晚，以及社會(huì)環(huán)境的制約等因素影響，落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但是隨著國(guó)內(nèi)東部和各省大城市的不斷進(jìn)步，自助這種獨(dú)特的消費(fèi)方式逐漸被人們所認(rèn)可。報(bào)告顯示，經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，在我國(guó)自動(dòng)售賣(mài)機(jī)已逐步從沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和各大中城市向內(nèi)陸和次發(fā)達(dá)地區(qū)延伸，逐步從高級(jí)賓館、地鐵、機(jī)場(chǎng)等豪華高檔場(chǎng)所向中高檔社區(qū)普及。隨著我國(guó)零售業(yè)態(tài)、現(xiàn)代物流的不斷發(fā)展和2010年上海世博會(huì)的臨近，我國(guó)無(wú)店鋪銷(xiāo)

16、售業(yè)績(jī)獲得了良好的發(fā)展環(huán)境和契機(jī)，尤其是國(guó)外大型企業(yè)的加入，會(huì)更進(jìn)一步帶動(dòng)我國(guó)自動(dòng)售賣(mài)機(jī)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)。自1993年從日本、韓國(guó)引進(jìn)自動(dòng)售賣(mài)機(jī)并投放中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)至今已有10余年。到目前為止，僅有l(wèi)0多家研發(fā)、制造和運(yùn)營(yíng)企業(yè)，而且各企業(yè)發(fā)展極不平衡，其中天津戈德集團(tuán)占據(jù)中國(guó)自動(dòng)售賣(mài)機(jī)市場(chǎng)的大部分，其它企業(yè)則處于零敲碎打狀態(tài)。從技術(shù)含量和性能方面來(lái)看，我國(guó)也和國(guó)外有較大的差距，國(guó)外自動(dòng)售賣(mài)機(jī)牢牢占據(jù)中國(guó)市場(chǎng)的主流。以浙江省為例，目前浙江省從事自動(dòng)售賣(mài)機(jī)生產(chǎn)、研發(fā)的企業(yè)僅為兩家，這與浙江經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省的地位是極不相稱(chēng)的【4】。 因此，對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)，我國(guó)的發(fā)展還是很落后，不論是太陽(yáng)能發(fā)電，還是自動(dòng)

17、售賣(mài)機(jī)的研發(fā)，但從人們的消費(fèi)理念上理解，我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電型自動(dòng)售賣(mài)機(jī)的應(yīng)用前景是非常廣闊的。1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（1）通過(guò)分析現(xiàn)有自動(dòng)飲料售賣(mài)機(jī)的工作原理，創(chuàng)新性的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能完成小商品售賣(mài)的自動(dòng)化設(shè)備。（2）學(xué)習(xí)單片機(jī)8051的基本內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及應(yīng)用系統(tǒng)。（3）I/O口擴(kuò)展用8255A，以及鍵盤(pán)，顯示芯片8279的應(yīng)用。（4）單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制設(shè)計(jì)。（5）學(xué)習(xí)并運(yùn)用Protel畫(huà)出系統(tǒng)原理圖。（6）完成控制系統(tǒng)的地址分配，以及編程設(shè)計(jì)。1.4 自動(dòng)售賣(mài)機(jī)的功能簡(jiǎn)介基本原理：先投入貨幣，然后客戶(hù)選擇所需的產(chǎn)品，系統(tǒng)識(shí)別后進(jìn)行取貨，然后將貨物運(yùn)送到出貨口，最后找錢(qián)。其功能描述：貨物種類(lèi)一共設(shè)

18、有10種，這10種物品分別對(duì)應(yīng)著10個(gè)不同的按鍵選擇，對(duì)應(yīng)有十層不同的貨物，每層有十五個(gè)貨物。總體上講一個(gè)售賣(mài)過(guò)程可以分為可分為六段：第一段：機(jī)械手從起始孔位到取貨孔位。此段運(yùn)動(dòng)，垂直電機(jī)首先向上運(yùn)動(dòng)到取貨層，根據(jù)系統(tǒng)的記憶判斷，那個(gè)位置有貨物，然后由旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。其他電機(jī)無(wú)動(dòng)作。第二段：取物動(dòng)作。水平電機(jī)控制機(jī)械手向前移動(dòng)L，機(jī)械手進(jìn)入抓取孔內(nèi)，抓取電機(jī)將料盒及物料，水平電機(jī)控制機(jī)械手向后移動(dòng)L，將料盒及物料拖出到機(jī)械手擋板上。第三段：物料運(yùn)到出料口。垂直電機(jī)首先向下運(yùn)動(dòng)到最低端，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)使貨物對(duì)準(zhǔn)出料口。第四段：出料動(dòng)作。水平電機(jī)控制機(jī)械手向前移動(dòng)L，將料盒及物料拖到出料通

19、道內(nèi)，讓推桿將物料推落，水平電機(jī)控制機(jī)械手向后移動(dòng)L，將料盒拖到機(jī)械手擋板上。第五段：回程，完成第三段的逆過(guò)程。第六段：水平電機(jī)控制機(jī)械手向前移動(dòng)L，機(jī)械手手抓縮小，水平電機(jī)控制機(jī)械手向后移動(dòng)L，機(jī)械手退出抓取孔外。本設(shè)計(jì)中有一共有16個(gè)按鍵選擇，其中10個(gè)是貨物選擇鍵，有2個(gè)是多選鍵（一次購(gòu)買(mǎi)2個(gè)或3個(gè)貨物），還有1個(gè)確定鍵和1個(gè)取消鍵，兩個(gè)可以擴(kuò)展的按鍵。如果沒(méi)有按照預(yù)先設(shè)計(jì)的流程順序進(jìn)行按鍵選擇，自動(dòng)售貨機(jī)將啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，等待再次正確的按鍵選擇。在投幣過(guò)后，顯示投幣錢(qián)數(shù)。在出貨系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了，顯示購(gòu)買(mǎi)貨物的共花錢(qián)數(shù)。在找零系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了，顯示找零的貨幣數(shù)。其工作程序如下圖1-1：顧客投入貨幣

20、機(jī)器自動(dòng)計(jì)數(shù)顧客按動(dòng)按鈕機(jī)器送出選定商品顧客取出商品顧客取出余幣機(jī)器將余幣送出圖1-1 自動(dòng)售貨機(jī)工作時(shí)序圖2 自動(dòng)售賣(mài)機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖信號(hào)隔離放大驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)8255A貨幣識(shí)別系統(tǒng)步 進(jìn) 電 機(jī)8051鍵盤(pán)鍵盤(pán)8279顯示報(bào)警系統(tǒng)圖2-1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2 方案論證2.2.1 單片機(jī)與PLC比較PLC = Programmable logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬

21、式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。它是工業(yè)控制的核心部分.PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同. PLC投入運(yùn)行后，在其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器,單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)

22、構(gòu)的最佳選擇【5】。它是一種在線(xiàn)式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線(xiàn)式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線(xiàn)式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機(jī)在汽車(chē)電子中的應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。 使用單片機(jī)技術(shù)的目的是：（1）節(jié)省成本，減少資源浪費(fèi)。 （2）單片機(jī)編寫(xiě)的程序更合理，就像上面比方的表格不夠用一樣。因此，在設(shè)計(jì)中選用單片機(jī)來(lái)做控制器。2.2.2 單片機(jī)的簡(jiǎn)介20世紀(jì)80年代以來(lái)，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計(jì)算機(jī)廠(chǎng)家已投

23、放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有50多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國(guó)使用最多的還是Intel公司的MCS51系列單片機(jī)和美國(guó)Atmel公司的89C51單片機(jī)【6】。MCS51系列單片機(jī)包括三個(gè)基本型8031、8051、87518031內(nèi)部包括一個(gè)8位CPU、128個(gè)字節(jié)RAM，21個(gè)特殊功能寄存器（SFR）、4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，但片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò)EPROM芯片。比較麻煩，不予采用8051是在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有4K ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過(guò)4K字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶(hù)燒制的，出廠(chǎng)的

24、8051都是含有特殊用途的單片機(jī)。所以8051適合與應(yīng)用在程序已定，且批量大的單片機(jī)產(chǎn)品中。因此，在設(shè)計(jì)中選用8051單片機(jī)。目前，8051單片機(jī)在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類(lèi)型的語(yǔ)音接口，構(gòu)成具有合成語(yǔ)音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強(qiáng)人機(jī)對(duì)話(huà)的功能。89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。每一個(gè)單片機(jī)包括：一個(gè)8位的微型處理器CPU；一個(gè)256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM；四個(gè)8位并行的I/O接口P0-P3，每個(gè)接口既可以輸入，也可以輸出；兩個(gè)定時(shí)器/記數(shù)器；五個(gè)中斷源的

25、中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。其引腳極其功能：圖2-2 8051引腳8051系列單片機(jī)的40個(gè)引腳中有2個(gè)專(zhuān)用于主電源引腳，2個(gè)外接晶振的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。（1）電源引腳VCC和VSSVCC（40腳）：接+5V電源正端；VSS（20腳）：接+5V電源正端。（2）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外

26、部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。（3）控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。RST/VPD（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操

27、作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。ALE/ P （30腳）：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低電平。PSEN(29腳):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期PESN兩次有效，以通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/V pp（31腳）：EA為訪(fǎng)問(wèn)外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi)

28、程序存儲(chǔ)器4KB（MS52子系列為8KB）。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無(wú)論片內(nèi)有無(wú)程序存儲(chǔ)器，均只訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源V pp【7】。（4）輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口P0口（39腳22腳）：P0.0P0.7統(tǒng)稱(chēng)為P0口。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時(shí)，從P

29、0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。P1口（1腳8腳）：P1.0P1.7統(tǒng)稱(chēng)為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對(duì)于MCS52子系列單片機(jī)，P1.0和P1.1還有第2功能：P1.0口用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2；P1.1用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。P2口（21腳28腳）：P2.0P2.7統(tǒng)稱(chēng)為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過(guò)256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線(xiàn)送出高8位地址。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地

30、址。P3口（10腳17腳）：P3.0P3.7統(tǒng)稱(chēng)為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見(jiàn)下表： 表2-1 單片機(jī)P3.0管腳含義【8】引腳第2功能P3.0RXD（串行口輸入端0）P3.1TXD（串行口輸出端）P3.2INT0（部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效）P3.3INT1（中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效）P3.4T0（時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖端）P3.5T1（時(shí)器/計(jì)數(shù)器1數(shù)脈沖端）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出端，低電平有效）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀

31、選通信號(hào)輸出端，低電平有效）2.1.3 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)圖2-3 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)2.3 鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)2.3.1接口電路詳細(xì)設(shè)計(jì)（1）矩陣式鍵盤(pán)接口 矩陣式鍵盤(pán)（也稱(chēng)行列式鍵盤(pán)）適用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，它由行線(xiàn)和列線(xiàn)組成，按鍵位于行列的交點(diǎn)上。一個(gè)3×3的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)有9個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。同理，一個(gè)4×4的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)16鍵的鍵盤(pán)，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，矩陣式鍵盤(pán)與獨(dú)立式鍵盤(pán)相比，要節(jié)省很多的I/O口線(xiàn)。按鍵設(shè)置在行列線(xiàn)交點(diǎn)上，行列線(xiàn)分別接到按鍵開(kāi)關(guān)兩端【9】。行線(xiàn)通過(guò)上拉電阻接到+5V上。平時(shí)無(wú)按鍵按下時(shí)，行線(xiàn)處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行

32、線(xiàn)電平狀態(tài)將由與此行線(xiàn)相連的列線(xiàn)電平?jīng)Q定。列線(xiàn)電平如果為低電平，則行線(xiàn)電平為低電平，列線(xiàn)電平如果為高電平，則行線(xiàn)電平為高電平。這是識(shí)別矩陣鍵盤(pán)按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤(pán)中行列線(xiàn)為多鍵公用，各按鍵均影響所在行列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行列信號(hào)配合起來(lái)比做適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 （2）獨(dú)立式按鍵接口 獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入線(xiàn)，一根輸入線(xiàn)上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線(xiàn)上的工作狀態(tài)。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線(xiàn)的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)輸入口線(xiàn)，在按鍵數(shù)量較多時(shí)

33、，需要較多的輸入口線(xiàn)且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤(pán)適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。由于該系統(tǒng)需要的按鍵比較多所以采用矩陣式鍵盤(pán)接口，節(jié)省了大量I/O口線(xiàn)。鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干擾單片機(jī)的主要手段。本設(shè)計(jì)采用8279為I/O擴(kuò)展。 （3）消除鍵抖動(dòng) 一般按鍵在按下的時(shí)候有抖動(dòng)的問(wèn)題，即鍵的簧片在按下時(shí)會(huì)有輕微的彈跳，需經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的時(shí)間才會(huì)可靠地接觸。若在簧片抖動(dòng)時(shí)進(jìn)行掃描就可能得出不正確的結(jié)果。因此，在程序中要考慮防抖動(dòng)的問(wèn)題【10】。最簡(jiǎn)單的辦法是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，等待（延遲）一段時(shí)間再進(jìn)行“行掃描”，延遲時(shí)間為1020ms。這可通過(guò)調(diào)用子程

34、序來(lái)解決，當(dāng)系統(tǒng)中有顯示子程序時(shí)，調(diào)用幾次顯示子程序也能同時(shí)達(dá)到消除抖動(dòng)的目的。（4）單片機(jī)與鍵盤(pán)接口圖2-4 單片機(jī)與鍵盤(pán)接口2.3.2 軟件編制（1）矩陣式鍵盤(pán)程序流程圖圖2-5 矩陣式鍵盤(pán)程序流程圖（2）矩陣式鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)子程序KEY1: ACALL KS1 ;調(diào)用判斷有無(wú)鍵按下子程序 JNZ LK1 ;有鍵按下時(shí)，（A） 0轉(zhuǎn)消除抖動(dòng)延時(shí) AJMP KEY1 ;無(wú)鍵按下，返回LK1: ACALL TM12ms ;調(diào)12ms延時(shí)子程序ACALL KS1 ;查有無(wú)鍵按下JNZ LK2 ;鍵（A） 0逐列掃描AJMP KEY1 ;無(wú)鍵按下，返回LK2： MOV R2，#0EFH ;初始列掃描字（

35、0列）送入R2 MOV R4，#00H ;初始列（0列）號(hào)送入R4LK4： MOV A,R2 ;列掃描字送入P1口 MOV P1，A MOV A,P1 ;從P1端口讀入行狀態(tài) JB ACC.1,LONE ;若第1行無(wú)鍵按下，則轉(zhuǎn)查第2行 MOV A，#00H ;若第1行有鍵按下，則行首鍵碼#00H送入AAJMP LKP ;轉(zhuǎn)求鍵碼LONE： JB ACC.2,LTWO ;若第2行無(wú)鍵按下，則轉(zhuǎn)查第3行MOV A，#04H ;若第2行有鍵按下，則行首鍵碼#04H送入AAJMP LKP ;轉(zhuǎn)求鍵碼LTWO： JB ACC.3,LTHR ;若第3行無(wú)鍵按下，則轉(zhuǎn)查第4行MOV A，#08H ;若第3

36、行有鍵按下，則行首鍵碼#08H送入AAJMP LKP ;轉(zhuǎn)求鍵碼LTHR： JB ACC.3,NEXT ;若第4行無(wú)鍵按下，則轉(zhuǎn)查下一行MOV A，#0CH ;若第4行有鍵按下，則行首鍵碼#0CH送入ALKP: ADD A,R4 ;求鍵碼,鍵碼=行首鍵碼+列號(hào) PUSH ACC ;鍵碼進(jìn)棧保護(hù)LK3： ACALL KS1 ;等待鍵釋放 JNZ LK3 ;鍵未釋放，等待 POP ACC ;鍵釋放，鍵碼送入A RET ;鍵掃描結(jié)束，出口狀態(tài)（A）=鍵碼NEXT： INC R4 ;準(zhǔn)備掃描下一列，列號(hào)加1MOV A，R2 ;取列號(hào)送入累加器AJNB ACC.8，KEND ;判斷列掃描是否完成，若完成

37、，則返回RL A ;掃描字左移一位，變成下一列掃描字MOV R2，A ;掃描字送入R2AJMP LK4 ;轉(zhuǎn)入下一列掃描KEND： AJMP KEY1;*判斷鍵是否按下*KS1： MOV P1，#0FH ;RL端口高4位列置0，低四位行置1，做輸入準(zhǔn)備 ;讀入RL端口行狀態(tài) CPL A ;變正邏輯，以高電平表示有鍵按下 ANL A, #0FH ;屏蔽高4位，只能保留低4位行線(xiàn)值RET ;出口狀態(tài):（A） 0時(shí)有鍵按下;*延時(shí)12ms子程序*TM12ms: MOV R7，#18H TM: MOV R6, #0FFHTM6： DJNZ R6，TM6 DJNZ R7，TM RET2.4 LED顯示2

38、.4.1 LED顯示接口電路詳細(xì)設(shè)計(jì)（1）LED靜態(tài)顯示方式 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出去后，數(shù)碼管始終顯示該數(shù)據(jù)(不變)，CPU不再控制LED。到下一次顯示時(shí)，再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。 靜態(tài)顯示的接口電路采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陰極或共陽(yáng)極分別接地或接VCC。這種接法，每個(gè)數(shù)碼管都要單獨(dú)占用一個(gè)并行I/O口，以便單片機(jī)傳送字形碼到數(shù)碼管控制數(shù)碼管的顯示。顯然其缺點(diǎn)就是當(dāng)顯示位數(shù)多時(shí)，占用I/O口過(guò)多【11】。（2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式 動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有數(shù)碼管的8個(gè)筆劃段ag和 d p同名端連在一起,而每一個(gè)數(shù)碼管的

39、公共極COM各自獨(dú)立地受I/O線(xiàn)控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管接收到相同的字形碼。但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管亮，則取決于COM端，COM端與單片機(jī)的I/O口相連接，由單片機(jī)輸出位碼到I/O控制何時(shí)哪一位數(shù)碼管亮。動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，使各個(gè)數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮數(shù)碼管的掃描過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫。但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)【12】。以下為L(zhǎng)ED靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示的比較：優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)顯示位數(shù)較多時(shí)，采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：其穩(wěn)定度不如靜態(tài)顯示方式。而且在顯

40、示位數(shù)較多時(shí)CPU要輪番掃描，占用CPU較多的時(shí)間。所以，由于本系統(tǒng)只涉及到6位顯示輸出，就采用了6位7段數(shù)碼管來(lái)顯示，使用了LED靜態(tài)顯示方式。以下為單片機(jī)控制下的LED顯示接口【13】。圖2-6 單片機(jī)控制下的LED顯示接口2.4.2出貨及顯示的功能驅(qū)動(dòng)流程圖圖2-7 出貨及顯示的功能驅(qū)動(dòng)程序流程圖2.5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.5.1 8255A可編程并行I/O擴(kuò)展接口由于還要實(shí)現(xiàn)顯示，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)等功能，這樣導(dǎo)致I/O接口緊張，考慮到8051自身資源有限，并不能很好的滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求，明顯需要實(shí)現(xiàn)并行接口的擴(kuò)展，在本設(shè)計(jì)中采用了8255A實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展并行I/O接口功能。 5255A是一個(gè)具有兩個(gè)8

41、位（A口和B口）和兩個(gè)4位（C口高/低4位）并行輸出輸入端口的接口芯片。5255A可作為提供TTL電平兼容的接口，如打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)以及需要同時(shí)兩位以上信息工作的一切形式的并行接口，還提供按位控制的功能，5255A能適應(yīng)CPU與I/O接口之間的多種數(shù)據(jù)傳送控制方式要求，如無(wú)條件傳送，應(yīng)答方式傳送和中斷方式傳送。5255A使用方式字、控制字和置位/復(fù)位控制字因而執(zhí)行功能很強(qiáng)。（1）8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有以下幾部分組成：（a）并行I/O端口A、B、C 8255A的內(nèi)部有3個(gè)8位并行I/O口：A口、B口、C口。3個(gè)I/O口都可以通過(guò)編程選擇為輸入口或輸出口，但

42、在結(jié)構(gòu)和功能上有所不同。A口：含有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位輸入鎖存器。B口：含有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位輸入鎖存器（不鎖存）。C口：含有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位輸入鎖存器（不鎖存）。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送不需要聯(lián)絡(luò)信號(hào)時(shí)，這3個(gè)端口都可以用作輸入口或輸出口。當(dāng)A口B口需要有聯(lián)絡(luò)信號(hào)時(shí)，C口可以作為A口和B口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)線(xiàn)。（b）工作方式控制電路：8255A的三個(gè)端口在使用使可分為A、B兩組。A組包括A口8位和C口高4位：B組包括B口8位和C口的低4位。兩組的控制電路中分別有控制寄存器，根據(jù)寫(xiě)入的控制字決定兩組的工作方式，也可對(duì)C口每一位置“1” 或清“0”。（c）數(shù)

43、據(jù)總線(xiàn)緩沖器：數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器是三態(tài)雙向的8位緩沖器，是8255A與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的接口，8255A的D0D7可以和AT89C51單片機(jī)的P0.0P0.7直接相連。數(shù)據(jù)的輸入輸出、控制字和狀態(tài)信息的傳遞，均可通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器進(jìn)行。（b）讀/寫(xiě)控制邏輯：8255A讀/寫(xiě)控制邏輯的作用是從CPU的地址和控制總線(xiàn)上接受有關(guān)信號(hào)，轉(zhuǎn)變成各種控制命令送到數(shù)據(jù)緩沖器及A組和B組的控制電路，控制A、B、C3個(gè)端口的操作【14】。（2）8255A引腳功能圖2-8 8255A的引腳8255A共有40個(gè)引腳，一般為雙列直插DIP封裝，40個(gè)引腳可分為與CPU連接的數(shù)據(jù)線(xiàn)、地址和控制信號(hào)以及與外圍設(shè)備連接的三個(gè)端口

44、線(xiàn)。D0D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)。RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。復(fù)位后，控制寄存器清0，A口、B口、C口被置為輸入方式。：片選信號(hào)，輸入，低電平有效。：讀信號(hào)，輸入，低電平有效。有效時(shí)。：寫(xiě)信號(hào)，輸入，低電平有效。A1A0：端口控制信號(hào)，輸入。2位可構(gòu)成四種狀態(tài)，分別尋址A口、B口、C口和控制寄存器PA0PA7：A口為數(shù)據(jù)線(xiàn)，雙向。PB0PB7：B口為數(shù)據(jù)線(xiàn)，雙向。PC0PC7：C口為數(shù)據(jù)/信號(hào)線(xiàn)，雙向。當(dāng)8255A工作為方式0時(shí)，PC0PC7分為兩組（每組4位）并行I/O數(shù)據(jù)線(xiàn)；當(dāng)8255A工作為方式1或方式2時(shí)，PC0PC7為A口、B口提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。A1A0與 、信號(hào)一起，可確定8

45、255A的操作狀態(tài)，如圖所示：表2-2 8255A功能操作【15】A1A0操 作001010000111000A口數(shù)據(jù)總線(xiàn)B口數(shù)據(jù)總線(xiàn)C口數(shù)據(jù)總線(xiàn)輸入操作00110101111100000000數(shù)據(jù)總線(xiàn)A口數(shù)據(jù)總線(xiàn)B口數(shù)據(jù)總線(xiàn)C口數(shù)據(jù)總線(xiàn)控制口輸出操作x1xx1xX01x11100數(shù)據(jù)總線(xiàn)為高阻態(tài)非法狀態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)為高阻態(tài)禁止操作（3）8255A與8051接口電路 在連接鍵盤(pán)電路采用8255A為擴(kuò)展I/O口時(shí)，要在中間加入一個(gè)74LS373，74LS373是一個(gè)三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，它可以作為8051外部的一個(gè)擴(kuò)展輸入口，借口電路的工作原理是當(dāng)外設(shè)把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)加到74LS 37

46、3的G端，即鎖存端，使輸入數(shù)據(jù)在74LS 373中鎖存，同時(shí)信號(hào)加到8051單片機(jī)的中斷請(qǐng)求端，單片機(jī)響應(yīng)中斷，在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行下面程序： MOV DPTR，#0BFFFH MOVX A，DPTR在執(zhí)行上面的第二條指令時(shí)，P2.6=0，有效，通過(guò)或門(mén)后加到74LS 373的端，即74LS 373的三態(tài)門(mén)控制端，使三態(tài)門(mén)暢通，鎖存的數(shù)據(jù)讀入到累加器A中【16】。電路如圖：圖2-9 8255A與8051接口電路2.5.2 可編程鍵盤(pán)/顯示器接口芯片82798279 是可編程的鍵盤(pán)、顯示接口芯片。它既具有按鍵處理功能，又具有自動(dòng)顯示功能，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。8279內(nèi)部有鍵盤(pán) FIFO （

47、先進(jìn)先出堆棧） /傳感器， 雙重功能的 8*8=64B RAM，鍵盤(pán)控制部分可控制 8*8=64 個(gè)按鍵或 8*8 陣列方式的傳感器。該芯片能自動(dòng)消抖，并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示 RAM容量為 16*8，即顯示器最大配置可達(dá) 16 位 LED數(shù)碼顯示。（1）8279引腳功能 圖2-10 8279管腳及引線(xiàn)功能 （a） 數(shù)據(jù)線(xiàn) DB0DB7 是雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)，在接口電路中與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連，用以傳送 CPU 和8279 之間的數(shù)據(jù)和命令。 （b） 地址線(xiàn) CS=0 選中8279，當(dāng) A0=1 時(shí)，為命令字及狀態(tài)字地址；當(dāng)A0=0 時(shí)，為片內(nèi)數(shù)據(jù)地址，故 8279芯片占用 2個(gè)端口地址。 （c

48、） 控制線(xiàn) CLK：8279 的時(shí)鐘輸入線(xiàn)。 IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線(xiàn)，高電平有效。 RD、WR：讀、寫(xiě)輸入控制線(xiàn)。 SL0-SL3：掃描輸出線(xiàn)，用來(lái)作為掃描鍵盤(pán)和顯示的代碼輸出或直接輸出線(xiàn)。 RL0-RL7：回復(fù)輸入線(xiàn)，它們是鍵盤(pán)或傳感器矩陣的信號(hào)輸入線(xiàn)。 SHIFT：來(lái)自外部鍵盤(pán)或傳感器矩陣的輸入信號(hào)，它是 8279 鍵盤(pán)數(shù)據(jù)的次高位即 D6 位的狀態(tài)，該位狀態(tài)控制鍵盤(pán)上/下檔功能。在傳感器方式和選通方式中，該引腳無(wú)用。 CNTL/S：控制/選通輸入線(xiàn)，高電平有效。鍵盤(pán)方式時(shí)，鍵盤(pán)數(shù)據(jù)最高位（D7）的信號(hào)輸入到該引腳，以擴(kuò)充鍵功能；選通方式時(shí)，當(dāng)該引腳信號(hào)上升沿到時(shí)，把 RL0-RL7 的數(shù)

49、據(jù)存入 FIFO RAM 中【17】。OUTA0-OUTA3：通常作為顯示信號(hào)的高 4 位輸出線(xiàn)。 OUTB0-OUTB3：通常作為顯示信號(hào)的低 4 位輸出線(xiàn)。 BD：顯示熄滅輸出線(xiàn)，低電平有效。當(dāng)/BD=0 時(shí)將顯示全熄滅。（2）8279與單片機(jī)的接口圖2-11 8279與單片機(jī)接口 2.5.3 74LS373芯片介紹74LS373是一種帶有三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，74LS373是帶有三態(tài)門(mén)的八D鎖存器，當(dāng)使能信號(hào)線(xiàn)OE為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許1Q-8Q輸出到OUT1-OUT8，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)斷開(kāi)，輸出線(xiàn)OUT1-OUT8處于浮空狀態(tài)。G稱(chēng)為數(shù)據(jù)打入線(xiàn)，當(dāng)74LS37

50、3用作地址鎖存器時(shí)，首先應(yīng)使三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)OE為低電平，這時(shí)，當(dāng)G端輸入端為高電平時(shí)，鎖存器輸出（1Q-8Q）狀態(tài)和輸入端（1D-8D）狀態(tài)相同；當(dāng)G端從高電平返回到低電平（下降沿）時(shí)，輸入端（1D-8D）的數(shù)據(jù)鎖入1Q-8Q的八位鎖存器中。74LS373的功能表見(jiàn)下表：表2-3 74LS373真值表GDQ0111010000×不變1××高阻態(tài)2.5.4 74LS138芯片介紹74LS138 為3 線(xiàn)8 線(xiàn)譯碼器，共有 54/74S138和 54/74LS138 兩種線(xiàn)路結(jié)構(gòu)型式。其工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（E2)和/(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A0A1A2=110時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。 利用 E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線(xiàn)譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線(xiàn)譯碼器。 若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器?？捎迷?086的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存。2.5.5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)（1）步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖2-12 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖（2）步進(jìn)電機(jī)方向控制與控制模型根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)130BYG350，可以確定為三相步進(jìn)電機(jī)，三相步進(jìn)電機(jī)有3種工作方式：?jiǎn)稳摹㈦p三拍和三相六拍。方向控制如下：