|
1 引言 BCD碼又稱(chēng)二/十進(jìn)制碼，即二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制碼，在設計、測試數字電路硬件過(guò)程或是面對帶有BCD碼接口的集成電路時(shí)，常常希望方便、快速地產(chǎn)生BCD碼來(lái)完成當前的工作，檢驗硬件電路的正確性，例如鎖相頻率合成集成電路MC145163P帶有4位BCD編碼接口，用于設置環(huán)路N分頻器，通過(guò)本文介紹而制作完成后的BCD發(fā)生器可以提供4位BCD編碼輸出，方便地控制每位BCD輸出，可以快速地得到BCD編碼而完成測試或輸出BCD編碼接到集成電路的BCD編碼接口，無(wú)需頻繁跳線(xiàn)。 另外，BCD編碼有8421碼、2421碼、余3碼等多種形式，本文以常見(jiàn)的8421碼為例介紹電路的實(shí)現和程序的編寫(xiě)。如果對程序略加修改則可以很方便地實(shí)現其他類(lèi)型的編碼方式（如2421碼）。本電路以AT89C2051為核心設計了4×4的矩陣鍵盤(pán)（S0-S15），這樣只需在鍵盤(pán)上按下相應的按鍵（S0-S9）即可以產(chǎn)生一個(gè)對應（十進(jìn)制0-9）的BCD碼，通過(guò)設置切換按鍵（S10-S13）可以隨意地控制4位中任意的一位，期間用數碼管實(shí)時(shí)地顯示當前BCD碼對應的十進(jìn)制數。 電路功能和特點(diǎn)： 4位BCD編碼輸出，利用單片機口線(xiàn)可以擴展位數。 改變軟件中鍵號0-鍵號9（即S0-S9對應功能）的程序可以實(shí)現其他編碼形式（如2421碼）。參見(jiàn)軟件部分。 電路以常用的8421碼為例，并有數碼顯示出對應的十進(jìn)制數（也可以省略）。 完整的4×4的矩陣鍵盤(pán)掃描執行程序，可以移植到其他應用電路中。 BCD編碼由鎖存器實(shí)現信號鎖存，并引出接口，方便連接其他電路。 “位”控制和0-9編碼輸出互不影響，直接按下功能鍵就可以得到需要的BCD編碼輸出和“位數”選擇。 2 電路框圖 電路原理圖如圖1所示。 3 電路分析 AT89C2051的P1口組成4×4矩陣鍵盤(pán)（S0-S15），其中P1.0-P1.3作為行線(xiàn)，P1.4-P1.7作為列線(xiàn)，設計鍵盤(pán)掃描程序可以達到預先設想的功能（見(jiàn)軟件設計部分）。按下S0-S9可以產(chǎn)生0-9十進(jìn)制數對應的BCD碼，S10-S13用作4位BCD碼的切換按鍵，S14、S15暫未使用，可以不安裝，P3.3-P3.0是BCD碼的數據輸出線(xiàn)，從電路中可以看出，因為功用鍵盤(pán)而實(shí)現4位BCD編碼輸出，顯然P3.3-P3.0作為數據總線(xiàn)而同時(shí)并接在4個(gè)D鎖存器（4042），通過(guò)S10-S13來(lái)切換，對于4個(gè)D鎖存器（U3-U6）每次只有一個(gè)有效而把P3.3-P3.0的數據“讀入”然后鎖存。實(shí)際上S10-S13控制P3.4和P3.5的狀態(tài)（P3.4和P3.5共有4種組合）并通過(guò)2-4線(xiàn)譯碼器（U2；74LS139）得到對應的U3-U6的有效信號，表1是S10-S13控制所對應的各芯片狀態(tài)，可見(jiàn)，U3-U6中任意一個(gè)（例如U3）處于有效狀態(tài)而“讀入”P(pán)3.3-P3.0數據時(shí)，其余的（U4/U5/U6）處于鎖存狀態(tài)，保留原來(lái)數據，因此使用者可以在任意一位中改變所希望的BCD碼輸出。 U2（74LS139）是2-4線(xiàn)譯碼器，功能見(jiàn)表1，他的輸入端B，A分別接至P3.4，P3.5，輸出端Y0-Y3取決于輸入端的組合，每種組合下只有一個(gè)輸出端（Y0-Y3）以低電平有效輸出。U3-U6是D鎖存器，主要是其中的5腳和6腳關(guān)系決定他們的工作狀態(tài)，查閱資料得知，當5腳和6腳邏輯電位相同時(shí)，該芯片可以把D3-D0數據輸出到Q3-Q0；當5腳和6腳邏輯電位不同時(shí)，該芯片處于鎖存原來(lái)數據的狀態(tài)，而不會(huì )“讀入”當前的D3-D0數據，電路中把U3-U6的6腳固定接低電位，而5腳分別用U2（74LS139）的輸出信號來(lái)控制，不難實(shí)現“可以單獨實(shí)現對各位BCD碼的設置”。4511是譯碼驅動(dòng)，接共陰數碼管顯示當前每位的BCD碼所對應的十進(jìn)制數，方便觀(guān)察，顯示部分很簡(jiǎn)單，此處不在贅述，同時(shí)，顯示部分在電路上不是必須的，可省略，BCD碼通過(guò)J3和J2引出，之所以用兩個(gè)鏈接器是為了更靈活、方便使用。 4 軟件設計 主要是實(shí)現鍵盤(pán)處理，程序中必須確認是哪一個(gè)按鍵被按下，然后轉到相應的處理程序中執行，實(shí)際上該程序是一個(gè)完整的鍵盤(pán)掃描程序，如果改動(dòng)其中的處理子程序完全可以應用到其他的控制電路中，下文附有詳細的程序和說(shuō)明供參考，圖2是流程圖。 鍵盤(pán)掃描程序的任務(wù)簡(jiǎn)單講就是：首先確認是否有按鍵按下，然后通過(guò)掃描判斷來(lái)得到是在哪一行的按鍵，最后通過(guò)比較預先設定的4行表格查找并計算得到具體的按鍵，從而轉到相應的功能程序。 （1）置列線(xiàn)為輸入狀態(tài)（P1.4-P1.7為1），行線(xiàn)（P1.0-P1.3）先為0，即設定的P1.7-P1.0等于F0H并把該狀態(tài)保存，接這讀入當前P1口狀態(tài)，不難理解，只要有按鍵（任何一個(gè)）按下，P1口的狀態(tài)肯定不是原來(lái)設定的P1.7-P1.0等于F0H，通過(guò)判斷就可以實(shí)現第一步的目的：首先確認是否有按鍵按下？ （2）從第一行（P1.0行）開(kāi)始一步步掃描，找出并確認按鍵在哪一行，掃描的方法步驟見(jiàn)表2。行線(xiàn)每次只有一個(gè)為0，例如第1次掃描時(shí)設定P1.0為0，而P1.1-P1.3為1，顯然，在當前掃描過(guò)程中按下按鍵如果不是P1.0行，那么P1口狀態(tài)始終是FEH，因此表2說(shuō)明中強調“只有任一次比較P1口不等于該數值，說(shuō)明當前按鍵就在該行”就是這樣的含義，其余各次比較也是一樣道理，通過(guò)這樣的判斷，可以實(shí)現查找按鍵所在得行數。 （3）程序中定義了4個(gè)表KEYVALTAB1-KEYVALTAB4，分別存放的數據用來(lái)為比較程序服務(wù)而指示出各行的按鍵具體位置，表3列出按鍵標號和比較數據對應關(guān)系，在R2中存放行號的起始值，R0用來(lái)存放在每一行中查到按鍵的具體位置（R0范圍是0-3），各行查找時(shí)比較的數據見(jiàn)表（3）。讀寫(xiě)可以簡(jiǎn)單分析就可以得到結果，假設通過(guò)程序先判斷按鍵在第一行，顯然如果S0按下，P1.7-P1.0的狀態(tài)是11101110（S1連接于P1.0和P1.4），也就是表3中S0→EEH。 （4）KEYCALCU子程序中通過(guò)乘3運算用于散轉指令JMP，注意LJMP是3字節指令，各按鍵對應的功能程序安排在一起串LJMP，所以通過(guò)乘3運算才能正確對應到各按鍵的執行目標功能程序。 關(guān)于各鍵的相應處理功能就較簡(jiǎn)單，只要對應不同的按鍵輸入相應的控制命令，對于S0-S9是控制P3.3-P3.0不同的狀態(tài)以得到所對應的BCD編碼，對于S10-S13則是控制P3.4，P3.5的狀態(tài)以實(shí)現對U3-U6的控制，限于篇幅，詳細內容可以參見(jiàn)程序，程序開(kāi)始執行時(shí)是逐個(gè)控制4位BCD編碼輸出，對應的數碼管依次顯示，初始狀態(tài)為0001，0000，0000，0000 4位BCD碼分別從J3，J2引出，數碼管顯示為1，0，0，0。 5 4×4鍵盤(pán)掃描程序 |
