89C2051单片机在键盘显示装置中的应用

1引言

在嵌入式计算机系统设计中，经常要考虑键盘显示装置的设置问题。尽管有多种方案可以满足键盘显示的要求，但是这些方案都各有其优缺点，比如采用专用的键盘显示器管理芯片8279，在系统的按键及显示器位数较多时是一种好的方案，但目前键盘的设置趋于简单化（即采用一键多用方式或利用增加键和减少键来取代数字键等），因此，一般系统按键不多，其显示器的位数一般也不超过8位。这样，采用 8279由于需要较多的外围电路器件，因此显得不是很方便了。而14499是显示器管理芯片，它虽然可以管理四位显示器，但它没有按键管理功能。此外， PS7219是高性能的多位LED显示驱动器，可管理8位显示器，并有很强的显示管理功能，如位闪、复位等功能，但其售价较高，且不能独立管理键盘。鉴于上述几个芯片的情况，笔者用89C2051单片机设计了织机监测器键盘显示装置来对织机生产数据进行处理与显示。以下详细描述为该织机监测器设计的键盘显示装置。

2硬件电路设计

键盘显示装置主要由89C2051单片机、译码驱动器、按键、LED显示器组成，其原理电路如图1所示。

2．1 89C2051单片机

89C51单片机P1口的每个引脚都有20mA的吸电流能力，该电流足以驱动共阴极LED显示器的段片选端，因此可将P1口作为LED的段选线，P3．3、P3．4、P3．5经译码驱动后作LED的位选线，同时也可作为键盘的扫描线，另外，键盘的回馈线接INT0引脚。由于扫位选线（扫描线）为低电平有效，当有键按下时，回馈线INT0端将产生低电平信号以申请中断，从而使其在中断程序中判别键值并执行键处理程序；RXD、TXD引脚与监测器单片机的串行通信线相连。通过它们可在接收到按键命令后向监测器发送键盘命令，或在接收到监测器发送的数据后，将数据送入显示缓冲区。

2．2按键设置

这种键盘显示系统所需要设置的八个按键分别是：
　　（1）打纬数据键：该键压合时可用于显示当前打纬数（六位）。
　　（2）加时打纬数键：该键压合可用于显示当前的加时打纬数据（六位）。
　　（3）断纬次数键：该键压合以显示当前断纬数及断纬时间，该数据亦为六位，其中前三位是断纬数据，后三位是断纬时间。
　　（4）断经次数键：该键压合显示当前断经数及断经时间，该数据为六位，其中前三位是断经数，后三位是断经时间。
　　（5）断边次数键：该键压合显示当前断边数及断边时间，共六位。前三位是断边数，后三位是断边时间。
　　（6）停车次数键：该键压合显示当前的停车时间，该数据共六位。前三位是停车数，后三位是停车时间。
　　（7）查日历键：该键压合可显示当前时间“年、月、日、时、分、秒”，分两屏显示，第一屏是年、月、日，显示2秒；第二屏是时、分、秒，各占两个显示位，显示2秒。
　　（8）初始化键：可用于对机台的串行EEPROM进行初始化，同时显示本机台的ID号。

2．3 LED显示器

LED显示电路用了8个LED显示器，其中1位是显示标志，1位是标志与数据间的分隔符，其余六 位用来显示数字。 

2．4译码驱动电路

译码驱动电路输入端与89C2051的引脚P3．3、P3．4和P3．5相连，其8个输出端可作LED的位选信号（同时也是键盘的扫描信号）。

3应用软件设计

该键盘显示装置的主要程序是LED显示程序、键盘扫描程序和键值处理程序。各显示器的显示时间可调整定时器T0的定时值来设定。在T0中断程序中，可通过判断显示标志的状态来决定向哪个LED发送数据、更改位选线或更新显示标志。程序中设有2EH和2FH两个显示标志单元；其中2EH为下一次显示标志单元，该单元中有下一次应选中哪一位LED的信息；2FH为当前显示标志单元，该单元中存有当前是哪个LED被选中的信息，如在T0中断中判知2EH的值为＃80H，则表明这次应选中的是最左边的LED，而下一次应选中的是最左边的第二个LED。因此，通常设定2EH中的值为＃40H，2FH中的值为＃80H，以表明当前显示的是最左边的LED。下面是在T0中断程序中判定应使哪个LED位选线有效的程序段，其中标号为Y1～Y8的程序是各LED的显示处理程序。

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由于LED位选信号就是键盘的扫描线，因此在有按键按下并产生INT0中断时，便可在INT0中断程序中通过判定2FH中的位状态来确定是哪一个键被压合，从而转去执行键程序，以在键处理程序中向监测器发送取数命令。

4注意事项

在该键盘显示装置的设计中，通常需要注意以下几点：

（1）如与监测器之间的连线较长，最好采用屏蔽线作为与监测器之间的通信线。

（2）外中断INT0应设定为下跳沿触发中断方式，这样，在有键压合时，ITN0引脚从高电平跳变为低电平时只产生一次中断。

（3）INT0引脚与地之间必需接0．1μF左右的小电容，用来抑制按键压合时产生的干扰。

（4）对于用89C2051单片机设计的键盘LED显示装置来说，其系统最多可设置16个LED显示器和16个按键。

利用本文所介绍的方法设计的键盘显示装置具有电路简单实用、价钱便宜、按键显示器设置灵活、抗干扰能力强等优点，因此，可与各类控制器配套使用。

参考文献
1．MCS－51系列单片机应用系统设计．北京：航空 航天大学出版社，2000：p157～18