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第3章單片機(jī)輸入電路設(shè)計(jì)

3.1鍵盤的輸入電路

鍵盤是最常用的單片機(jī)輸入電路，鍵盤主要分為兩類，一類是獨(dú)立式鍵盤，另一類是矩陣式鍵盤。如圖31(a)所示為獨(dú)立式鍵盤，雖然MSP430單片機(jī)工作電壓為3.3V，其獨(dú)立式鍵盤接的上拉電阻仍為4.8~10kΩ。其工作原理是將對(duì)應(yīng)端口設(shè)置為輸入并上拉，當(dāng)鍵盤未按下，相應(yīng)的端口為高電平，當(dāng)鍵盤被按下時(shí)，相應(yīng)的端口被拉為低電平。在程序中通過查詢方法判斷端口是否為低電平，如果是，就進(jìn)入此鍵盤處理程序。獨(dú)立式鍵盤適合鍵盤數(shù)量較少的場(chǎng)合，因?yàn)檎加脝纹瑱C(jī)的端口較多，比如8個(gè)鍵盤都采用獨(dú)立式鍵盤，就需要占用單片機(jī)8個(gè)端口，而矩陣式鍵盤可以節(jié)省單片機(jī)端口。矩陣式鍵盤見圖31(b)。

圖31獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤

對(duì)于矩陣式鍵盤通常采用掃描法，設(shè)矩陣式鍵盤接單片機(jī)P1口相應(yīng)的端口。其工作原理是，先將P1.7~P1.4口設(shè)置為輸出，其中有一位設(shè)置為低電平，其余設(shè)置為高電平。例如將P1.4設(shè)置為輸出且低電平，將P1.7~P1.5設(shè)置為輸出且為高電平，將P1.3~P1.0口設(shè)置為輸入并上拉，用C語言描述，即P1DIR=0xf0； P1OUT=0xef。 然后讀取P1口數(shù)值，即檢測(cè)P1電壓，如果沒有按鈕按下，則P1口電壓(數(shù)值)保持不變，其數(shù)值仍為0xef，如果在矩陣式鍵盤第4列有按鍵按下，則P1電壓(數(shù)值)發(fā)生變化，不再為0xef，假定標(biāo)志為“0”的鍵盤按下，按鍵造成短路，則單片機(jī)P1.0端口就變成低電平，用C語言描述，即“if((P1IN&0x01)==0)”條件成立，把這個(gè)按鍵取鍵值為0(keyvalue=0)； 如果是標(biāo)志為“4”的鍵盤按下，按鍵造成短路，則單片機(jī)P1.1端口就變成低電平； 即“if((P1IN&0x02)==0)”條件成立，把這個(gè)按鍵取鍵值為4(keyvalue=4)； 同理可以確定標(biāo)志為“8”或“12”的鍵盤。然后再將P1.5設(shè)置為輸出且低電平，P1.7、P1.6、P1.4設(shè)置為輸出且高電平，將P1.3~P1.0口設(shè)置為輸入并上拉，用同樣的方法就能確定第3列鍵盤哪個(gè)鍵盤按下。同理就可以確定第2列、第1列哪個(gè)鍵盤被按下。對(duì)于矩陣式鍵盤，一般情況下，用9個(gè)鍵盤代表0~9的數(shù)值，稱為數(shù)值鍵，而大于9的數(shù)值鍵盤可以代表其他功能，稱為功能鍵。對(duì)于鍵盤操作還有一個(gè)重要問題，即鍵抖動(dòng)現(xiàn)象，簡單說來，雖然只按一下按鍵然后松開，但由于單片機(jī)運(yùn)行程序速度很快，它能多次運(yùn)行鍵盤程序，往往會(huì)認(rèn)為按了多次鍵盤。對(duì)于消除鍵盤抖動(dòng)，有硬件消抖和軟件消抖，最常用的是軟件消抖，有多種方法。其中一種方法是在程序中檢測(cè)到按鍵按下后，延遲一段時(shí)間，在按鍵處理程序結(jié)束后，再延時(shí)一段時(shí)間，實(shí)踐表明能夠很好地解決鍵盤抖動(dòng)問題。

3.2帶函數(shù)和小數(shù)點(diǎn)的計(jì)算器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求有帶函數(shù)和小數(shù)點(diǎn)的計(jì)算器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)采用1602作為顯示。此設(shè)計(jì)有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置問題，如果小數(shù)點(diǎn)位置是變化的，比如顯示3.4或3.48，那么小數(shù)點(diǎn)就發(fā)生變化，稱之為“浮動(dòng)”小數(shù)點(diǎn)； 如果小數(shù)點(diǎn)的位置保持不變，比如顯示3.40或3.48，稱之為“固定”小數(shù)點(diǎn)。市面上的計(jì)算器都是采用“浮動(dòng)”小數(shù)點(diǎn)，編程復(fù)雜得多，本次設(shè)計(jì)采用“浮動(dòng)”小數(shù)點(diǎn)方法。第二個(gè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是具有函數(shù)運(yùn)算，把功能鍵復(fù)用，另加一個(gè)獨(dú)立鍵，當(dāng)按下獨(dú)立鍵盤S1時(shí)，表明鍵盤當(dāng)作了sina、cos、tang等功能用。其設(shè)計(jì)思路是，獨(dú)立鍵S1未按下時(shí)，由于接上拉電阻，P3.0設(shè)置為輸入，則P3.0輸入為高電平，就運(yùn)行四則運(yùn)算程序； 獨(dú)立鍵S1按下時(shí)，則P3.0輸入為低電平，就運(yùn)行函數(shù)程序了。按下復(fù)位鍵盤后，重新開始計(jì)算。當(dāng)出現(xiàn)被除數(shù)為零時(shí)，液晶顯示“error input”。函數(shù)的運(yùn)算，好的方法是加個(gè)頭文件“math.h”，該頭文件包含sina、cos、tang、ctang函數(shù)等運(yùn)算。帶函數(shù)和小數(shù)點(diǎn)的計(jì)算器硬件電路圖如圖32所示。

圖32帶函數(shù)和小數(shù)點(diǎn)的計(jì)算器設(shè)計(jì)電路圖

采用8MHz晶振作為時(shí)鐘源。P4口接矩陣式鍵盤，P3.0接獨(dú)立式鍵盤。程序清單如下：

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define set_rs P1OUT|=BIT3

#define clr_rs P1OUT&=~BIT3

#define set_lcden P1OUT|=BIT5

#define clr_lcden P1OUT&=~BIT5

#define dataout P2DIR=0XFF

#define dataport P2OUT

#define anjian (P3IN&BIT0)

uchar keyvalue；

uchar wei0=0,fuhao=0,flag1=0,flag2=0；

uchar tab1［］={"sin"}；

uchar tab2［］={"cos"}；

uchar tab3［］={"tan"}；

uchar tab4［］={"="}；

uchar dis_flag=0,time_1s_ok；

uint num=0；

uint time=0；

uchar dis_flag；

uint i,j；

int t,a,shu,k；

int jd,jd1,result,result1；

uint time_counter；

void int_clk()

{

unsigned char i；

BCSCTL1&=~XT2OFF； //打開XT振蕩器

BCSCTL2|=SELM1 SELS； //MCLK為8MHz,SMCLK為1MHz

do

{

IFG1&=~OFIFG； //清除振蕩器錯(cuò)誤標(biāo)志

for(i=0； i

_NOP()； //延時(shí)等待

}

while((IFG1&OFIFG)!=0)； //如果標(biāo)志為1，則繼續(xù)循環(huán)等待

IFG1&=~OFIFG；

}

void delay5ms(void)

{

unsigned int i=40000；

while (i != 0)

{

i--；

}

}

void write_com(uchar com) //1602寫命令

{

P1DIR|=BIT3 ；

P1DIR|=BIT5 ；

P2DIR=0xff；

clr_rs；

clr_lcden；

P2OUT=com；

delay5ms( )；

delay5ms( )；

set_lcden；

delay5ms( )；

clr_lcden；

}

void write_date(uchar date) //1602寫數(shù)據(jù)

{

P1DIR|=BIT3 ；

P1DIR|=BIT5 ；

P2DIR=0xff；

set_rs；

clr_lcden；

P2OUT=date；

delay5ms( )；

delay5ms( )；

set_lcden；

delay5ms( )；

clr_lcden；

}

void disp(unsigned char s

{

while(s > 0

{

write_date(s)；

s ；

}

}

void lcddelay

{

unsigned int j；

for(j=400； j>0； j--)；

}

void lcd_pos(unsigned char x,unsigned char y

{

dataport=0x80 0x40x y；

P1DIR|=BIT3 ；

P1DIR|=BIT5 ；

P2DIR=0xff；

clr_rs；

clr_lcden；

delay5ms( )；

delay5ms( )；

set_lcden；

delay5ms( )；

clr_lcden；

}

void init( )

{

clr_lcden；

write_com(0x38)；

delay5ms( )；

write_com(0x0c)；

delay5ms( )；

write_com(0x06)；

delay5ms( )；

write_com(0x01)；

}

void display(unsigned long int num

{

uchar dis_flag=0；

uchar table［7］；

if(num0

{

dis_flag=1；

table［0］=num%10 '0'；

}

else if(num9)

{

dis_flag=2；

table［0］=num/10 '0'；

table［1］=num%10 '0'；

}

else if(num99)

{

dis_flag=3；

table［0］=num/100 '0'；

table［1］=num/10%10 '0'；

table［2］=num%10 '0'；

}

else if(num999)

{

dis_flag=4；

table［0］=num/1000 '0'；

table［1］=num/10 '0'；

table［2］=num/10%10 '0'；

table［3］=num%10 '0'；

}

else if(num9999)

{

dis_flag=5；

table［0］=num/10000 '0'；

table［1］=num/1000%10 '0'；

table［2］=num/10 '0'；

table［3］=num/10%10 '0'；

table［4］=num%10 '0'；

}

else if(num99999)

{

dis_flag=6；

table［0］=num/100000 '0'；

table［1］=num/10000%10 '0'；

table［2］=num/1000%10 '0'；

table［3］=num/10 '0'；

table［4］=num/10%10 '0'；

table［5］=num%10 '0'；

}

else if(num999999)

{

dis_flag=7；

table［0］=num/1000000 '0'；

table［1］=num/100000%10 '0'；

table［2］=num/10000%10 '0'；

table［3］=num/1000%10 '0'；

table［4］=num/10 '0'；

table［5］=num/10%10 '0'；

table［6］=num%10 '0'；

}

if((fuhao==4)&&(flag1==1

{

if(dis_flag

{

write_date('0')；

delay5ms()；

write_date('.')；

delay5ms()；

for(i=0； i

{

write_date('0')；

delay5ms()；

}

}

}

for(i=0； i

{

if((fuhao==1)||(fuhao==2

{

if(i==dis_flag-wei0

{

write_date('.')；

delay5ms()；

}

}

if(fuhao==3

{

if(i==dis_flag-wei02

{

write_date('.')；

delay5ms()；

}

}

if(fuhao==4

{

if(dis_flag>3

{

if(i==dis_flag-3

{

write_date('.')；

delay5ms()；

}

}

}

write_date(table［i］)；

delay5ms()；

}

}

uchar keyscan(void

{

P4OUT=0xef；

if((P4IN&0x0f)!=0x0f

{

delay5ms()；

if((P4IN&0x0f)!=0x0f

{

if((P4IN&0x01)==0

keyvalue=1；

if((P4IN&0x02)==0

keyvalue=2；

if((P4IN&0x04)==0

keyvalue=3；

if((P4IN&0x08)==0

keyvalue=4；

while((P4IN&0x0f)!=0x0f)；

}

}

P4OUT=0xdf；

if((P4IN&0x0f)!=0x0f

{

delay5ms()；

if((P4IN&0x0f)!=0x0f

{

if((P4IN&0x01)==0

keyvalue=5；

if((P4IN&0x02)==0

keyvalue=6；

if((P4IN&0x04)==0

keyvalue=7；

if((P4IN&0x08)==0

keyvalue=8；

while((P4IN&0x0f)!=0x0f)；

}

}

P4OUT=0xbf；

if((P4IN&0x0f)!=0x0f

{

delay5ms()；

if((P4IN&0x0f)!=0x0f