89C2051單片機在鍵盤顯示裝置中的應用

1引言

在嵌入式計算機系統(tǒng)設計中，經常要考慮鍵盤顯示裝置的設置問題。盡管有多種方案可以滿足鍵盤顯示的要求，但是這些方案都各有其優(yōu)缺點，比如采用專用的鍵盤顯示器管理芯片8279，在系統(tǒng)的按鍵及顯示器位數較多時是一種好的方案，但目前鍵盤的設置趨于簡單化（即采用一鍵多用方式或利用增加鍵和減少鍵來取代數字鍵等），因此，一般系統(tǒng)按鍵不多，其顯示器的位數一般也不超過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，但它沒有按鍵管理功能。此外， PS7219是高性能的多位LED顯示驅動器，可管理8位顯示器，并有很強的顯示管理功能，如位閃、復位等功能，但其售價較高，且不能獨立管理鍵盤。鑒于上述幾個芯片的情況，筆者用89C2051單片機設計了織機監(jiān)測器鍵盤顯示裝置來對織機生產數據進行處理與顯示。以下詳細描述為該織機監(jiān)測器設計的鍵盤顯示裝置。

2硬件電路設計

鍵盤顯示裝置主要由89C2051單片機、譯碼驅動器、按鍵、LED顯示器組成，其原理電路如圖1所示。

2．1 89C2051單片機

89C51單片機P1口的每個引腳都有20mA的吸電流能力，該電流足以驅動共陰極LED顯示器的段片選端，因此可將P1口作為LED的段選線，P3．3、P3．4、P3．5經譯碼驅動后作LED的位選線，同時也可作為鍵盤的掃描線，另外，鍵盤的回饋線接INT0引腳。由于掃位選線（掃描線）為低電平有效，當有鍵按下時，回饋線INT0端將產生低電平信號以申請中斷，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)測器單片機的串行通信線相連。通過它們可在接收到按鍵命令后向監(jiān)測器發(fā)送鍵盤命令，或在接收到監(jiān)測器發(fā)送的數據后，將數據送入顯示緩沖區(qū)。

2．2按鍵設置

這種鍵盤顯示系統(tǒng)所需要設置的八個按鍵分別是：
　?。?）打緯數據鍵：該鍵壓合時可用于顯示當前打緯數（六位）。
　　（2）加時打緯數鍵：該鍵壓合可用于顯示當前的加時打緯數據（六位）。
　?。?）斷緯次數鍵：該鍵壓合以顯示當前斷緯數及斷緯時間，該數據亦為六位，其中前三位是斷緯數據，后三位是斷緯時間。
　?。?）斷經次數鍵：該鍵壓合顯示當前斷經數及斷經時間，該數據為六位，其中前三位是斷經數，后三位是斷經時間。
　　（5）斷邊次數鍵：該鍵壓合顯示當前斷邊數及斷邊時間，共六位。前三位是斷邊數，后三位是斷邊時間。
　?。?）停車次數鍵：該鍵壓合顯示當前的停車時間，該數據共六位。前三位是停車數，后三位是停車時間。
　?。?）查日歷鍵：該鍵壓合可顯示當前時間“年、月、日、時、分、秒”，分兩屏顯示，第一屏是年、月、日，顯示2秒；第二屏是時、分、秒，各占兩個顯示位，顯示2秒。
　?。?）初始化鍵：可用于對機臺的串行EEPROM進行初始化，同時顯示本機臺的ID號。

2．3 LED顯示器

LED顯示電路用了8個LED顯示器，其中1位是顯示標志，1位是標志與數據間的分隔符，其余六 位用來顯示數字。 

2．4譯碼驅動電路

譯碼驅動電路輸入端與89C2051的引腳P3．3、P3．4和P3．5相連，其8個輸出端可作LED的位選信號（同時也是鍵盤的掃描信號）。

3應用軟件設計

該鍵盤顯示裝置的主要程序是LED顯示程序、鍵盤掃描程序和鍵值處理程序。各顯示器的顯示時間可調整定時器T0的定時值來設定。在T0中斷程序中，可通過判斷顯示標志的狀態(tài)來決定向哪個LED發(fā)送數據、更改位選線或更新顯示標志。程序中設有2EH和2FH兩個顯示標志單元；其中2EH為下一次顯示標志單元，該單元中有下一次應選中哪一位LED的信息；2FH為當前顯示標志單元，該單元中存有當前是哪個LED被選中的信息，如在T0中斷中判知2EH的值為＃80H，則表明這次應選中的是最左邊的LED，而下一次應選中的是最左邊的第二個LED。因此，通常設定2EH中的值為＃40H，2FH中的值為＃80H，以表明當前顯示的是最左邊的LED。下面是在T0中斷程序中判定應使哪個LED位選線有效的程序段，其中標號為Y1～Y8的程序是各LED的顯示處理程序。

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由于LED位選信號就是鍵盤的掃描線，因此在有按鍵按下并產生INT0中斷時，便可在INT0中斷程序中通過判定2FH中的位狀態(tài)來確定是哪一個鍵被壓合，從而轉去執(zhí)行鍵程序，以在鍵處理程序中向監(jiān)測器發(fā)送取數命令。

4注意事項

在該鍵盤顯示裝置的設計中，通常需要注意以下幾點：

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

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

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

（4）對于用89C2051單片機設計的鍵盤LED顯示裝置來說，其系統(tǒng)最多可設置16個LED顯示器和16個按鍵。

利用本文所介紹的方法設計的鍵盤顯示裝置具有電路簡單實用、價錢便宜、按鍵顯示器設置靈活、抗干擾能力強等優(yōu)點，因此，可與各類控制器配套使用。

參考文獻
1．MCS－51系列單片機應用系統(tǒng)設計．北京：航空 航天大學出版社，2000：p157～18