精密测控与系统课程设计20131100

西南交通大学课程设计名称：微机与单片机课程设计院（系）：机械工程学院专业：测控技术与仪器年级： 2013级指导教师：李艳萍姓名：贺申羽学号： 201311002016年11月一、软件设计任务1了解DICE—5212K开放式综合实验／仿真系统的硬件结构及原理2设计相应的软件程序3利用DICE—5212K开放式综合实验／仿真系统完成硬件、软件调试4完成设计报告二、系统单元模块原理及程序流程图2.1键盘主要功能：通过键盘输入指定要显示的数字。

键盘输入应解决的问题：按键识别、消除按键抖动、串键保护具体说明：①.键盘：它是由一组按压式或触摸式开关构成的阵列。

智能仪表键盘的设置应由该仪表具体的功能来决定，因此，智能仪表往往采用专用的功能键盘。

②.矩阵式键盘：按键电路可以有2种方式：一种方式是直接按键设计，这种设计电路适用于按键较少的控制；另一种方式是矩阵式键盘的设计，它适用于按键数量较多的场合。

矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。

在按键数量较多的场合，矩阵式键盘比独立式键盘要节省很多的I/O口。

图1：矩阵式键盘连接示图③.行扫描法：它是采用步进扫描方式，CPU通过输出口把一个“步进的0”逐行加至键盘的行线上，然后通过输入口检查列线的状态。

由行线、列线电平状态的组合来确定是否有键按下，并确定被按键所处的行、列位置。

2.2LED数码管主要功能：显示经由键盘输入的数字。

具体说明：数码管显示原理通常采用的数码管是七段式和八段式LED数码管，八段比七段多了一个小数点，其他的基本相同。

八段数码管是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。

数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。

本文采用共阴极编码其中两个COM端连在一起，为公共端，共阴数码管要将其接地。

一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线（即a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而各自的公共端称为位选线。

显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。

数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位，dp对应最高位。

所以如果想让数码管显示数字0，那么共阴数码管的字符编码为00111111，即0x3f；共阴极的数码管0~f的段编码为：unsigned char code table[]={//共阴极0~f数码管编码0x3f,0x06,0x5b,0x4f,//0~30x66,0x6d,0x7d,0x07,//4~70x7f,0x6f,0x77,0x7c,//8~b0x39,0x5e,0x79,0x71//c~f};LED动态扫描方式：动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。

其接口电路是把所有显示器的8个笔划段a-h同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受I/O线控制。

CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由I/O控制的，所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。

而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。

动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED将出现闪烁现象。

如频率太高，由于每个LED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取几个ms左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LED使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。

图：LED显示电路图：LED 动态扫描电路 图：按键与显示器组合显示电路2.3DICE-5212K 单片机试验开发系统简介DICE-5212K 多功能单片机实验开发系统是《MCS-51 单片机原理与接口》《C8051 嵌入式单片机控制技术》《自动化控制》《CPLD/FPGA 技术》《传感器控制》等课程教学的最佳配套实验设备。

以小系统、多功能、易扩展为设计思想，系统的地址总线、数据总线、控制总线全部引出，对用户开放，并留有扩展单元（区），这样学校可以从需要出发，灵活选配各种扩展模块，为各类院校的教学实验、课程设计、毕业设计提供了良好的实验开发环境，也是科研、开发工作者的得力助手。

52单片机接口电路按键显示PWM 控制驱动速度反馈直流电机MAX 7219M系统硬件构图2.4 系统开关设置（1）SW1（EA 端）：程序空间选择开关，SW1—>IP,选择 CPU 内部（一般不设置此模式，如果将目标程序通过烧写器写入单片机内部 FALSH ROM 中，要运行写入的程序时需设置到该模式,一般用于工程人员的目标系统开发），SW1—>UP（出厂模式），选择 CPU 外部,此时可脱机运行 EPROM 中固化的程序,也可用仿真器进行联机实验。

(用短路块选择)（2）SW3、SW4、SW5：为键盘/显示选择开关，开关置 ON（出厂模式），键盘/显示控制选择系统配置的 8155 接口芯片，反之由用户选择自定义的 I/O 接口芯片控制，在本机实验中，除 8279 实验外，键盘/显示为出厂模式。

（3）KB1 开关：KB1 开关有两种工作模式，平时都工作在“一般模式”，当我们用到单片机 ISP 在线编程功能时，将 KB1 开关打在“编程模式”。

（ISP 在线可编程 AT89SX 系列单片机）。

（4）KB2 开关（用短路块实现）：为“MCS-51 系统”与“C8051F 系统”读写信号切换开关。

当使用“MCS-51 系统”时，将两个短路插在‘1’和‘2’位置，使用“C8051F 系统”时，将两个短路块插在‘2’和‘3’位置。

（5）JF_1 (IDC34)口为公司 DICE-3000 仿真器专用接口，如果配DICE-KEIL USB 仿真器，该接口无须连接。

2.5可编程并行接口芯片8255A微机系统的信息交换有两种方式：并行通信接口方式和串行通信接口方式。

接口电路在CPU和I/O设备之间起着信号的变换和传输的作用。

8255A可为CPU 与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。

由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，因此，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部电路，使用教方便。

并行接口是在多根数据线上，以数据字节/字与I/O设备交换信息。

在输入过程中，输入设备把数据送给接口，并且使状态线“输入准备好”有效。

接口把数据存放在“输入缓冲寄存器”中，同时使“输入回答”线有效，作为对外设的响应。

外设在收到这个回答信号后，就撤消数据和“输入准备好”信号。

数据到达接口中后，接口会在“状态寄存器”中设置输入准备好标志，或者向CPU发一个中断请求。

CPU可用查询方式或中断方式从接口中读取数据。

接口中的数据被读取后，接口会自动清除状态寄存器中的标志，且撤消对CPU的中断请求。

在输出过程中，每当输出寄存器可以接收数据，接口就会将状态寄存器中“输出准备好”状态置1或向CPU发一个中断请求，CPU可用查询或中断方式向接口输出数据。

当CPU输出的数据到达接口后，接口会清除“输出准备好”状态，把数据送往外设，并向外设发一个“数据输出准备好”信号。

外设受到驱动后，便接收数据，并向接口电路发一个“输出回答”信号，接口收到该回答信号后，又将状态寄存器中“输出准备好”置位，以便CPU输出下一个数据。

三、软件设计3.1程序流程图：3.2键盘扫描显示原理及程序流程图键盘输入的三大问题：1.按键识别：通常有行扫描法和线反转法。

本次采用的是行扫描法。

即如果有键按下，则相应行的值应为低，如果无键按下，由于上拉的作用，行码为高。

这样就可以通过输出的列码和读取的行码来判断按下的是什么键。

2.消除按键抖动：一般的按键所用开关都是机械弹性开关，由于机械触点的弹性作用，按键开关在闭合时不会马上稳定地连接，在断开也不会马上完全的断开，在闭合和断开的瞬间均有一连串的抖动。

按键按下和松开的时候都存在着抖动。

抖动时间的长短因按键的机械特性不同而有所不同，一般为5ms～10ms。

3.串键保护：由于操作不慎，可能会导致同时有几个键同时按下，成为串键。

处理技术有三：①两键同时按下：只有一个键按下才读取键盘，最后仍被按下的是有效的正确按键——软件扫描键盘；当第一个按键未松开时，按第二个按键不产生选通信号。

②n键同时按下：不理会所有按下的键，或者将所有的按键信息存储，然后逐个处理。

③n键锁定：只处理一个键，任何其它按下又松开的键不产生任何代码。

通常第一个按下或最后一个松开的按键产生代码。

程序流程图：四、源代码程序8255各个功能口的地址如下图所示：8255方式控制字如下所示：D7：标志位，D7=1；D6、D5：A组工作方式选择。

0 0 A口和C口高4位工作于方式0。

0 1 A口和C口高4位工作于方式1。

1 * A口工作于方式2。

D4：D4=0，A口为输出口；D4=1，A口为输出口。

D3：D3=0，C口高4位为输出口；D3=1，C口高4位为输入口。

D2：B组工作方式选择。

0 B口和C口低4位工作于方式0；1 B口和C口低4位工作于方式1D1：D1=0，B口为输出口；D1=1，B口为输入口。

D0：D0=0，C口低4位为输出口；D0=1，C口低4位为输入口。

连接方式：用排线将P0口和8255数据端连接起来，用排线将8255的PA 口与SW4、 PB口与SW3连接，用排线将PC口SW5连接起来。

// 数码管按键显示//#include<reg51.h>#include<absacc.h>//--定义使用的IO口--////--定义PA、PB、PC端口及命令端口地址--//#define PA XBYTE[0x0FF28]#define PB XBYTE[0x0FF29]#define PC XBYTE[0x0FF2A]#define COM XBYTE[0x0FF2B]//--定义矩阵键盘使用的8255接口--//#define GPIO_KEY_0 PA#define GPIO_KEY_1 PC#define GPIO_DIG PB//--定义全局变量--//unsigned char code DIG_CODE[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的显示码unsigned char KeyValue;//用来存放读取到的键值unsigned char KeyState; //记录按键的状态，0没有，1有unsigned char DisplayData[8];//用来存放要显示的2位数的值//--声明全局变量--//void Delay10ms(unsigned int c); //误差 0usvoid KeyDown(); //检测按键函数void DigDisplay(); //动态显示函数//main主函数//void main(void){KeyState=0;COM=0X99;while(1){KeyDown();if(KeyState==1){DisplayData[3]=DisplayData[2];DisplayData[2]=DisplayData[1];DisplayData[1]=DisplayData[0];DisplayData[0]=DIG_CODE[KeyValue];KeyState=0;}DigDisplay();}}//数码管显示//void DigDisplay(){unsigned char i;unsigned int j;COM=0X89;for(i=0;i<8;i++){switch(i) //位选，选择点亮的数码管，{case(0):GPIO_KEY_0=0X01; break;//显示第0位case(1):GPIO_KEY_0=0X03; break;//显示第1位case(2):GPIO_KEY_0=0X13; break;//显示第4位default:GPIO_KEY_0=0X33; break;//显示第5位}switch(i){case(0):GPIO_DIG=DisplayData[0];case(1):GPIO_DIG=DisplayData[1];case(2):GPIO_DIG=DisplayData[2];default:GPIO_DIG=DisplayData[3];}//发送段码j=10; //扫描间隔时间设定while(j--);GPIO_DIG=0x00;//消隐}}//检测有无按键按下并读取键值//void KeyDown(void){unsigned int a=0;GPIO_KEY_0=0xff;if(GPIO_KEY_0!=0xff){Delay10ms(1);a++;a=0;if(GPIO_KEY_0!=0xff){KeyState=1;//有按键按下//测试列GPIO_KEY_0=0XFF;// Delay10ms(1);switch(GPIO_KEY_0){case(0X3F): KeyValue=0;break;case(0XCF): KeyValue=15;break;case(0XF3): KeyValue=14;break;case(0XFC): KeyValue=13;break;// default: KeyValue=17; //检测出错回复17意思是把数码管全灭掉。