通過(guò)制作《八路鍵控?cái)?shù)碼管》的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目學(xué)會(huì)單片機(jī)的PO口和P2口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及數(shù)據(jù)的輸入/輸出使用方法、鍵盤輸入原理、數(shù)碼管顯示原理等知識(shí)點(diǎn)，為以后制作多功能八路搶答器做好準(zhǔn)備。

　　一、任務(wù)目標(biāo)
　　
　　使用八路直控鍵盤控制一位共陰極數(shù)碼管顯示數(shù)字。

　　二、硬件電路設(shè)計(jì)
　　
　　1．顯示電路設(shè)計(jì)
　　
　　數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字0—9、字符A～F、H、L、P、R、U、Y、符號(hào)“-”及小數(shù)點(diǎn)“．”。

 

　　數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，如下左圖所示為共陰極數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)示意圖。下右圖為共陰極數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

　　共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常，共陰極接低電平（一般接地），其他管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字和字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。

　　我們知道單片機(jī)的PO口可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載（低電平灌輸電流為3.2mA，高電平上拉電流為0）。因此我們選擇單片機(jī)的PO口作為共陰極數(shù)碼管的段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，但是必須外接上拉電阻。數(shù)碼管顯示電路圖如下圖。

　　現(xiàn)在只需要通過(guò)指令控制單片機(jī)的PO口輸出相應(yīng)的高低電平就可以控制數(shù)碼管顯示數(shù)字0～9。

　　如：MOV PO，#06H；顯示數(shù)字1。

　　MOV PO，#5BH；顯示數(shù)字2。

　　數(shù)碼管字型編碼表如下表所示。

　　2．鍵盤電路設(shè)計(jì)
　　
　　常見的鍵盤電路形式有直接編碼輸入鍵盤電路（簡(jiǎn)稱直控鍵盤）和矩陣鍵盤電路，直控鍵盤是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)，直控鍵盤的典型電路如下圖所示。

　　直控鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大，不宜采用，應(yīng)采用矩陣鍵盤，矩陣鍵盤就不詳細(xì)討論了。

　　上圖中按鍵輸入均采用低電平有效，因?yàn)镻2口內(nèi)部自帶了上拉電阻，所以外電路可不接上拉電阻。

　　3．八路鍵控?cái)?shù)碼管電路
　　
　　
　　鍵盤電路作為單片機(jī)的輸入部分，數(shù)碼顯示電路作為單片機(jī)的輸出部分，由鍵盤電路通過(guò)單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示電路的八路鍵控?cái)?shù)碼管電路設(shè)計(jì)如下圖。

 

 

 

三、程序設(shè)計(jì)
　　
　　1．?dāng)?shù)碼管工作原理分析
　　
　　本電路采用的是共陰極數(shù)碼管，接到單片機(jī)的PO口，現(xiàn)在只要向PO口輸出相應(yīng)的字型編碼就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。

　　2．鍵盤工作原理分析
　　
　　P2口作為輸入口使用時(shí)，要先向P2口寫入高電平后才能讀取到正確的輸入電平。在讀取電平的時(shí)候應(yīng)考慮下面幾點(diǎn)：

 

　　(1)檢測(cè)有無(wú)按鍵按下，并采取軟件措施，消除按鍵機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)的影響。一般采用軟件措施：在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms左右的延時(shí)子程序后，再檢測(cè)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)；同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動(dòng)的影響。

　　(2)有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個(gè)按鍵，其間任何按鍵的操作對(duì)系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，且無(wú)論一次按鍵時(shí)間有多長(zhǎng)，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。

　　(3)準(zhǔn)確輸出按鍵值（或鍵號(hào)），以滿足控制功能的要求。

　　3．程序流程圖設(shè)計(jì)
　　
　　根據(jù)數(shù)碼管工作原理的分析和鍵盤工作原理的分析，我們?cè)O(shè)計(jì)的程序流程圖如下圖。

 

 

　　4．程序設(shè)計(jì)
　　
　　本程序?qū)��?huì)用到下面的條件跳轉(zhuǎn)指令：

　　JZ REL；指令功能：A為0跳轉(zhuǎn)指令，既當(dāng)累加器A=OOH時(shí)跳轉(zhuǎn)，否則順序執(zhí)行。

　　其中REL是跳轉(zhuǎn)的相對(duì)偏移量，可以是正，向后跳，也可以是負(fù)，向前跳，不過(guò)不能超過(guò)一個(gè)頁(yè)面。

　　不過(guò)編程者經(jīng)常不寫實(shí)際偏移量而用標(biāo)號(hào)代替，編譯時(shí)，軟件自動(dòng)算出當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的偏移量。

　　JB BIT．REL指令功能：指定位為1跳轉(zhuǎn)指令，即當(dāng)BIT=1時(shí)跳轉(zhuǎn)，否則順序執(zhí)行。

　　其中BIT是一個(gè)位變量，如P1.1，PSW.5等。

　　ORG OOOOH；隨后的指令代碼從OOOOH單元開始存放。

　　LJMP START；轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)START處ORG 0030H；隨后的指令代碼從0030H單元開始存放。

　　START：MOV P0，#OOH；關(guān)閉數(shù)碼管，不顯示任何內(nèi)容。

　　SAOMIAO：MOV P2，#OFFH；對(duì)P2口所有位寫1，也就是處于讀狀態(tài)，確保讀數(shù)正確。

　　CLRA；對(duì)累加器A清零。

　　MOV A，P2；第一次讀取P2口的數(shù)據(jù)，并送入累加器A中。

　　CPL A；對(duì)A按位取反，如果沒(méi)有鍵按下，A為OOH，如果有鍵按下，相應(yīng)的位為1。

　　JZ SAOMIAO；如果A=OOH，說(shuō)明沒(méi)有鍵按下，跳到標(biāo)號(hào)SAOMIAO處繼續(xù)掃描。如果A不等于OOH，說(shuō)明有鍵按下，應(yīng)該調(diào)用10MS的延時(shí)去抖子程序。

　　LCALL DELAY10MS；調(diào)用10MS的延時(shí)去抖子程序。

　　MOVA，P2；第二次讀取P2口的數(shù)據(jù)，并送入累加器A中。

　　CPL A；對(duì)A按位取反，如果沒(méi)有鍵按下，A為OOH，如果有鍵按下，相應(yīng)的位為1。

　　JZ SAOMIAO．；如果A=OOH，說(shuō)明沒(méi)有鍵按下，跳到標(biāo)號(hào)SAOMIAO處繼續(xù)掃描。如果A不等于OOH，說(shuō)明確實(shí)有鍵按下，順序執(zhí)行下面的程序，判斷是哪個(gè)鍵按下了。

　　JB ACC．O，SZO；如果SO鍵按下，  則ACC．0=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字0，否則順序執(zhí)行。

　　JB ACC．1，SZ1；如果S1鍵按下，  則ACC．1=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字1，否則順序執(zhí)行。

　　JB ACC．2，SZ 2；如果S2鍵按下，  則ACC．2=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字2，否則順序執(zhí)行。

　　JB ACC．3，SZ 3；如果S3鍵按下，  則ACC．3=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字3，否則順序執(zhí)行。

　　JB ACC．4，SZ 4；如果S4鍵按下，  則ACC．4=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字4，否則順序執(zhí)行。

　　JB ACC．5，SZ 5；如果S5鍵按下，  則ACC．5=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字5，否則順序執(zhí)行。

　　JB ACC．6，SZ 6；如果S6鍵按下，  則ACC．6=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字6，否則順序執(zhí)行。

　　JB ACC．7，SZ 7；如果S7鍵按下，  則ACC．7=1，轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)字7，否則順序執(zhí)行。

　　LJMP SAOMJAO；跳轉(zhuǎn)到 SAOMJAO處繼續(xù)掃描。

　　SZO：MOVPO，#3FH；顯示數(shù)字0。

　　LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

　　SZ1：MOVPO，#06H；顯示數(shù)字1。

　　LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

　　S22：MOVPO，#5BH；顯示數(shù)字2。

　　LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

　　S23：MOVPO，#4FH；顯示數(shù)字3。

　　LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

　　S24：MOVPO，#66H；顯示數(shù)字4。

　　LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

　　S25：MOVPO，#6DH；顯示數(shù)字5。

　　LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

　　S26：MOVPO，#7DH；顯示數(shù)字6。

　　LJMPSAOMIAO；跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

　　S27：MOVPO，#07H；顯示數(shù)字7。

　　LJMPSAOMIAO：跳轉(zhuǎn)到SAOMIAO處繼續(xù)掃描按鍵。

DELAY10MS：MOVR7，#20；從本行開始，到RET結(jié)束，為10MS延時(shí)去抖子程序。

D1: MOV R6,#250

D2: DJNZ R6,D2

DJNZ R7,D1

RET

END

 

　　四、制作步驟
　　
　　第一步：按照電路原理圖，列出器件清單，并購(gòu)買相應(yīng)的器件材料，正常的價(jià)格是20元以內(nèi)。

　　第二步：焊接成電路板，具體步驟可以參考前面幾期的文章。

　　第三步：使用Keil C51 uVision2編輯源程序，編譯源代碼并生成目標(biāo)程序代碼。再把目標(biāo)程序代碼通過(guò)編程器寫入到單片機(jī)芯片中。

　　第四步：把單片機(jī)芯片插到“八路鍵控?cái)?shù)碼管電路”的緊鎖坐上，并通電、測(cè)試、觀察結(jié)果。按下SO到S7號(hào)按鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示立刻顯示數(shù)字0到7。如果同時(shí)按下2個(gè)按鍵，只會(huì)顯示編號(hào)小的數(shù)字。例如：如同時(shí)按下S5和S6，只會(huì)顯示按鍵編號(hào)為S5對(duì)應(yīng)的數(shù)字“5”，而不會(huì)顯示數(shù)字“6”。

　　本功能的實(shí)現(xiàn)是為了以后我們制作八路搶答器，實(shí)踐當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)同時(shí)按下多個(gè)按鍵的可能性，總會(huì)有時(shí)間差異的。