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若采用8279作为键盘/显示器接口,则可以实现对键盘、显示器自动扫描,8279主要是管理键盘输入和显示器输出的。
8279可编程键盘显示器接口芯片具有动态显示驱动电路简单、不占用CPU的时间、可自动进行键盘扫描、与计算机接口方便、编程容易、系统灵活等特点.当今已成为设计计算机应用系统,特别是实时性较高的测控系统的首选器件之一。
b)8279A的内部结构
图2-18279A的内部结构
图中,IRQ:
中断请求输出线,DB0~DB7:
双向数据总路线(传送命令、数据、状态),
、
:
读写控制输入端,RESET:
复位输入端,CLK:
时钟输入端,
片选,C和/D(A0):
片内寄存器选址,OUTA0~A1、OUTB0~B3:
8位显示输出端,
熄灭显示输出端,SL0~SL3:
公用扫描输出线,RL0~RL7:
键盘回馈输入线,SHIFT:
抵挡键输入线,CNTL/STB:
控制/选通输入线。
另外,8279的键盘接口部分内部有一个8×
8位先进先出的堆栈(FIFO),用来存放键盘输入代码,显示器接口部分内部有一个16×
8位显示RAM,用来显示段数据,能为16位LED显示器(或其它显示器)提供多路扫描接口。
c)8279A的引脚信号和功能
8279可编程键盘显示器接口芯片具有动态显示驱动电路,不占用CPU的时间、可自动进行键盘扫描、与计算机接口方便、编程容易、系统灵活等特点。
8279是可编程的键盘/显示接口芯片。
它既具有按键处理功能,又具有自动显示功能,在单片机系统中应用很广泛。
8279内部有键盘FIFO(先进先出堆栈)/传感器,双重功能的8×
8=64BRAM,键盘控制部分可控制8×
8=64个按键或8×
8阵列方式的传感器。
该芯片能自动消抖并具有双键锁定保护功能。
显示RAM容量为16×
8,即显示器最大配置可达16位LED数码显示。
d)8279的命令字及其格式
8279有三种工作方式:
键盘工作方式、显示工作方式和传感器工作方式。
键盘工作方式:
双键互锁和N键轮回。
双键互锁是指当有两个以上按键同时按下时,只能识别最后一个被释放的按键,并把其键值送入内部FIFORAM中。
N键轮回是指当有多个按键同时按下时,所有按键的键值均可按扫描顺序依次存入FIFORAM中。
显示工作方式:
是指CPU输入至8279内部FIFORAM的数据的输出格式,有8个字符左端入口显示、16个字符左端入口显示、8个字符右端入口显示、16个字符右端入口显示四种方式。
传感器方式:
是指扫描传感器阵列时,一旦发现传感器的状态发生变化就置位INT向CPU申请中断。
选择不同的工作方式均是通过CPU对8279送入命令来进行控制。
8279共有8种命令,命令寄存器为8位,其中D7~D5为命令特征位,D4~D0为命令的控制位。
CPU对8279写入的命令数据为命令字,读出的数据为状态字。
8279共有八条命令,其功能及命令字格式分述如下。
(1)键盘/显示方式设置命令字
命令格式:
D7D6D5D4D3D2D1D0
000DDKKK
其中:
D7、D6、D5=000为方式设置命令特征位。
DD(D4、D3):
用来设定显示方式,如表2-2所示。
D4
D3
显示方式
8个字符显示,左端入口
1
16个字符显示,左端入口
8个字符显示,右端入口
16个字符显示,右入口
表2-2显示方式选择
所谓左入口,即显示位置从最左一位(最高位)开始,以后逐次输入的显示字符逐个向右顺序排列;
所谓右入口,则是显示位置从最右一位(最低位)开始,以后逐次输入显示字符时,已有的显示字符依次向左移动。
KKK(D2、D1、D0):
用来设定七种键盘/显示扫描方式,如表2-3所示。
D2
D1
D0
键盘/显示扫描方式
编码扫描键盘,双键锁定
译码扫描键盘,双键锁定
编码扫描键盘,N键轮回
译码扫描键盘,N键轮回
编码扫描传感器矩阵
译码扫描传感器矩阵
选通输入,编码显示扫描
选通输入,译码显示扫描
表2-3键盘/显示扫描方式
(2)时钟编程命令
D7D6D5D4D3D2D1D0
001PPPPP
D7、D6、D5=001为时钟命令特征位。
PPPPP(D4、D3、D2、D1、D0)用来设定外部输入CLK时钟脉冲的分频系数N。
N取值范围为2~31。
如CLK输入时钟频率为2MHZ,PPPPP应被置为10100(N=20),才可获得8279内部要求的100KHZ的时钟频率。
(3)读FIFO/传感器RAM命令
010AIXAAA
D7、D6、D5=010为读FIFO/传感器RAM命令特征位。
该命令字只在传感器方式时使用。
在CPU读传感器RAM之前,必须用这条命令来设定所读传感器RAM中的地址。
AAA(D2、D1、D0)为传感器RAM中的八个字节地址。
AI(D4)为自动增量特征位。
当AI=1时,每次读出传感器RAM后地址自动加1使地址指向下一个存储单元。
这样,下一个数据便从下一个地址读出,而不必重新设置读FIFO/传感器RAM命令。
在键盘工作方式中,由于读出操作严格按照先入先出顺序,因此,不需使用这条命令。
(4)读显示RAM命令
011AIAAAA
D7、D6、D5=011为读显示RAM命令字的特征位。
该命令字用来设定将要读出的显示RAM地址。
AAAA(D3、D2、D1、D0)用来寻址显示RAM中的存储单元。
由于位显示RAM中有16个字节单元,故需要4位寻址。
AI=1时,每次读出后地址自动加1,指向下一地址。
(5)写显示RAM命令
100AIAAAA
D7、D6、D5=100为写显示RAM命令字的特征位。
在写显示RAM之前用这个命令字来设定将要写入的显示RAM地址。
AAAA(D3、D2、D1、D0)为将要写入的显示RAM中的存储单元地址。
AI=1时,每次写入后地址自动加1,指向下一次写入地址。
(6)显示禁止写入/消隐命令
101XIW/AIW/BBL/ABL/B
D7、D6、D5=101为显示禁止写入/消隐命令特征位。
IW/A、IW/B(D3、D2)为A、B组显示RAM写入屏蔽位。
当A组的屏蔽位D3=1时,A组的显示RAM禁止写入。
因此,从CPU写入显示器RAM数据时,不会影响A的显示。
这种情况通常在采用双4位显示器时使用。
因为两个四位显示器是相互独立的。
为了给其中一个四位显示器输入数据而又不影响另一个四位显示器,因此必须对另一组的输入实行屏蔽。
BL/A、BL/B(D1、D0)为消隐设置位。
用于对两组显示输出消隐。
若BL=1,对应组的显示输出被消隐。
当BL=0,则恢复显示。
(7)清除命令
110CDCDCDCFCA
D7、D6、D5=110为清除命令特征位。
清除显示RAM方式如表2-4所示。
清除方式
×
将全部显示RAM清为00H
将全部显示RAM置为20H,A组输出0010,B组输出0000
将全部显示RAM置为FFH
D0=0不清除,D0=1按上述方法清除
表2-4显示RAM清除方式
CF(D1)用来置空FIFO存储器,当CF=1时,执行清除命令后,FIFORAM被置空,使INT输出线复位。
同时,传感器RAM的读出地址也被置为0。
CA(D0)为总清的特征位。
它兼有CD和CF的联合效能。
在CF=1时,对显示的清除方式由D3、D2的编码决定。
显示RAM清除时间约需160us。
在此期间状态字的最高位Du=1,表示显示无效。
CPU不能向显示RAM写入数据。
(8)结束中断/错误方式设置命令
111EXXXX
D7、D6、D5=111为该命令的特征位。
此命令有两种不同的作用。
①作为结束中断命令。
在传感器工作方式中使用。
每当传感器状态出现变化时,扫描检测电路就将其状态写入传感器RAM,并启动中断逻辑,使INT变高,向CPU请求中断,并且禁止写入传感器RAM。
此时,若传感器RAM读出地址的自动递增特性没有置位(AI=0),则中断请求INT在CPU第一次从传感器RAM读出数据时就被清除。
若自动递增特征已置位(AI=1),则CPU对传感器RAM的读出并不能清除INT,而必须通过给8279写入结束中断/错误方式设置命令才能使INT变低。
因此,在传感器工作方式中,此命令用来结束传感器RAM的中断请求。
②作为特定错误方式设置命令。
在8279已被设定为键盘扫描N键轮回方式以后,如果CPU给8279又写入结束中断/错误方式设置命令(E=1),则8279将以一种特定的错误方式工作。
这种方式的特点是:
在8279的消抖周期内,如果发现多个按键同时按下,则FIFO状态字中的错误特征位S/E将置1,并产生中断请求信号和禁止写入FIFORAM。
上述八种用于确定8279操作方式的命令字皆由D7D6D5特征位确定,输入8279后能自动寻址相应的命令寄存器。
因此,写入命令字时唯一的要求是使数据选择信号A0=1。
e)8279的状态字及其格式
8279的FIFO状态字,主要用于键盘和选通工作方式,以指示FIFORAM中的字符数和有无错误发生。
其格式为:
DUS/EOUFNNN
Du(D7)为显示无效特征位。
当Du=1表示显示无效。
当显示RAM由于清除显示或全清命令尚未完成时,Du=1,此时不能对显示RAM写入。
S/E(D6)为传感器信号结束/错误特征位。
该特征位在读出FIFO状态字时被读出。
而在执行CF=1的清除命令时被复位。
当8279工作在传感器工作方式时,若S/E=1,表示传感器的最后一个传感器信号已进入传感器RAM;
而当8279工作在特殊错误方式时,若S/E=1则表示出现了多键同时按下错误。
O、U(D5、D4)为超出、不足错误特征位。
对FIFORAM的操作可能出现两种错误:
超出或不足。
当FIFORAM已经充满时,其它的键盘数据还企图写入FIFORAM,则出现超出错误,超出错误特征位O(D5)置1;
当FIFORAM已经置空时,CPU还企图读出,则出现不足错误,不足错误特征位U(D4)置1。
F(D3)表示FIFORAM中是否已满标志,若F=1表示已满。
NNN(D2、D1、D0)表示FIFORAM中的字符数据个数。
f)数据输入/输出格式
对8279输入/输出数据不仅要先确定数据地址口,而且数据存放也要按一定格式,其格式在键盘和传感器方式有所不同。
(1)键盘扫描方式数据输入格式
键盘的行号、列号及控制键格式如下:
图2-2键盘的行号、列号及控制键格式
控制键CNTL、SHIFT为单独的开关键。
CNTL与其它键连用作特殊命令键,SHIFT可作上、下挡控制键。
(2)传感器方式数据输入格式
此种方式8位输入数据为RL0~RL7的状态。
格式如下:
RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0
2.74LS138译码器
1)74LS138译码器在本设计中的作用
扫描计数器采用编码工作方式
2)74LS138译码器的功能分析
74LS138是3/8译码器,即对3个输入信号进行译码。
得到8个输出状态。
G1,G2A,G2B,为数据允许输出端,G2A,G2B低电平有效。
G1高电平有效。
A,B,C为译码信号输出端,Y0~Y7为译码输出端,低电平有效。
图2-374LS138图2-4功能表
3)74LS138译码器的技术参数
极限值
电源电压-----------------------------------------------------7V
输入电压74LS138---------------------------------------------7V
工作环境温度74LS138------------------------------------0~70℃
贮存温度-------------------------------------------65~150℃
3.74LS240
1)74LS240译码器在本设计中的作用
本设计实验中主要是为增加LED的驱动电流
2)74LS240译码器的功能分析
74LS240TTL八反相三态缓冲器/线驱动器
引出端符号:
1A,2A输入端
三态允许端(低电平有效)
1Y~8Y输出端
图2-574LS240逻辑图
输入
输出
A
Y
L
H
X
Z
表2-574LS240功能表
3)74LS240译码器的技术参数
极限值:
电源电压………………………………………….7V
输入电压………………………………………….5.5V
输出高阻态时高电平电压………………………….5.5V
工作环境温度
74LS240………………………………….0~70℃
存储温度………………………………………….-65~150℃
4.小键盘
1)小键盘在本设计中的作用
本设计中,小键盘用于输入请求楼层号。
2)小键盘的功能分析
通常使用的键盘是矩阵结构的。
对于4×
4=16个键的键盘,采用矩阵方式只要用8条引线和2个8位端口便完成键盘的连接。
如图,这个矩阵分为4行4列,如果键5按下,则第1行和第1列线接通而形成通路。
如果第1行线接低电平,则键5的闭合,会使第1列线也输出低电平。
矩阵式键盘工作时,就是按行线和列线的电平来识别闭合键的。
图2-54×
4键盘矩阵图
行扫描法识别按键的原理如下:
先使第0行接低电平,其余行为高电平,然后看第0行是否有键闭合。
这是通过检查列线电位来实现的,即在第0行接低电平时,看是否有哪条列线变成低电平。
如果有某列线变为低电平,则表示第0行和此列线相交位置上的键被按下;
如果没有任何一条列线为低电平,则说明第0行没有任何键被按下。
此后,再将第1行接低电平,检测是否有变为低电平的列线。
如此重复地扫描,直到最后一行。
在扫描过程中,当发现某一行有键闭合时,也就是列线输入中有一位为0时,便退出扫描,通过组合行线和列线即可识别此刻按下的是哪一键。
实际应用中,一般先快速检查键盘中是否有键按下,然后再确定按键的具体位置。
为此,先使所有行线为低,然后检查列线。
这时如果列线有一位为0,则说明必有键被按下,采用扫描法可进一步确定按键的具体位置。
5.七段LED显示器
1)LED作用
LED发光二级管(Light-EmittingDiode),在本设计中采用7段数字发光二级管,做为终端显示。
显示时间的分秒。
2)LED功能分析
物理构造:
LED发光二级管,采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成,其内部结构为一个PN结,具有单向导电性。
图2-6LED结构图
数字成像:
将七个发光管进行组合,排列成数字图形8,再根据需要控制七个管的亮与灭,即可显示出定义数字。
字型
ABCD
abcdefgbp
OX
0000
11111100
3f
0001
01100000
06
2
0010
11011010
5b
3
0011
11110010
4f
4
0100
01100110
66
5
0101
10110110
6d
6
0110
00111110
7d
7
0111
11100000
07
8
1000
11111110
7f
9
1001
11100110
6f
1010
11101110
77
B
1011
00111110
7c
C
1100
10011100
39
D
1101
01111010
5e
E
1110
10011110
79
F
1111
10001110
71
表2-6LED数码表
3)LED技术参数
表2-7LED技术参数表
6.DAC0832数模转换芯片:
DAC0832的作用:
本实验中DAC0832的作用是将系统中的数字信号转换为电压信号给直流电机供电。
7.硬件总逻辑图及其说明
图2-7硬件接线图
图中8279的地址由
和A0决定,故数据口地址为7FFEH,命令口地址为7FFFH。
所接的16个按键,扫描线接在74HC138的译码输出端
和
上,当
为0(SL2SL1SL0=000)时,扫描第1列按键,当
为0(SL2SL1SL0=001)扫描第2列按键,故0~7号按键的键值为00H~07H,8~15号按键键值为08H~0FH。
当某一按键被按下后,键值就自动进入缓冲区,当8279内部RAM不空时由INT输出高电平告知CPU取走,故INT连接CPU的中断输入需加一反向器。
8279键盘配置最大为8×
8,若要配置64个按键,其它列扫描线可分别连至
至
上,形成8行8列的按键扫描电路。
图中显示部分段选码由8279的OUTA3~OUTA0、OUTB3~OUTB0通过驱动器74LS240提供,位选码由SL2~SL0经3-8译码器通过驱动器74LS240提供。
三、控制程序设计
1.控制程序设计思路
初始化板卡以及8279,电机初始转速置为0档。
先调用扫描键盘以及显示函数,若有按键按下,将按下的键值以及相对应的档速显示到LED。
同时电机的转速也相应做出改变,以此循环,若有新的按键按下,则显示新的键值和转速。
2.程序流程图
根据程序设计思路,画出程序流程图,并加以修改直至满意为止。
图3-1主控程序流程图
3.控制程序
.MODELTINY
PCIBAR3EQU1CH;
8位I/O空间基地址(它就是实验仪的基地址,也为DMA&
32BITRAM板卡上的8237提供基地址)
Vendor_IDEQU10EBH;
厂商ID号
Device_IDEQU8376;
设备ID号
DAC0832InitEQU00H;
DAC0832初始输入值
.STACK200
.DATA
IO_Bit8_BaseAddressDW?
msg0DB'
BIOS不支持访问PCI$'
msg1DB'
找不到StarPCI9052板卡$'
msg2DB'
读8位I/O空间基地址时出错$'
;
***************************************
CMD_8279DW00B1H;
8279命令字、状态字地址(片选CS5:
0B0H--0BFH)
DATA_8279DW00B0H;
8279读写数据口的地址
LED_TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H
DB080H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
DB0FFH
LED_TAB为字符码表,共阳极接法的字型码:
字符0--f及暗码
******************************
DA0832DW00E0H;
DAC0832端口地址(CS2:
0E0H--0EFH)
xiDB2
STEP_GRADEDB0;
步进电机
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- 传输 控制器