一種有效的中斷輸入和LED動態(tài)顯示方法

1 引 言
動態(tài)顯示多采用專用芯片8279擴展鍵盤和LED顯示器，該方式可實現(xiàn)鍵盤的中斷方式或查詢方式輸入，但體積和功耗都較大。其他方式的擴展則難以實現(xiàn)動態(tài)顯示，并且編程復(fù)雜，為克服以上缺陷，本文提出了在P1口的部分口線上實現(xiàn)2X8陣列的中斷方式鍵盤輸入和脫機硬件動態(tài)顯示的新方法。

2 原 理

2．1 硬件設(shè)計

硬件原理電路如圖1所示。在8031(1C1)的P1．0～P1．4低5位口線和外部中斷INTl上實現(xiàn)鍵盤輸入和LED顯示器的擴展，其他口線全部留給用戶使用。P1．0，P1．1分別為鍵盤擴展芯片74LSl64(1C2)和LED驅(qū)動芯片MCl4499(1C3)的公共時鐘和公共數(shù)據(jù)線，P1．2，P1．3分別連接IC3，IC4的使能端EN。EN＝1時，IC3，IC4封閉，CPU可對IC2進(jìn)行復(fù)位、搜索準(zhǔn)備和搜索鍵號等操作，IC2的數(shù)據(jù)打人在軟件上保證為前沿觸發(fā)。

CPU欲對IC3操作時，令EN＝0，打開IC3，然后采用后沿觸發(fā)的方式將數(shù)據(jù)寫入IC3，寫完后，再令EN=1，封閉IC3，IC3在封閉狀態(tài)下，內(nèi)部的BCD-8段譯碼器自動地將內(nèi)部的BCD代碼譯成LED段數(shù)據(jù)，并且自動、動態(tài)循環(huán)地驅(qū)動LED工作?？诰€P1．3，P1．4分別為鍵盤低8位和高8位的行線，2個行線分別接與門g5的2個輸入端。系統(tǒng)上電后，CPU首先運行初始化程序，將P1．3，P1．4分別置1，向IC2打人8個0，即全零狀態(tài)，確保任一鍵按下時，g5均輸出為0，從而使任一鍵盤輸入向CPU的中斷申請有效。

常用的鍵盤輸入多采用4×4陣列式16鍵輸入方式，如果需要顯示則需要擴展芯片，增加了設(shè)備的體積和復(fù)雜性。1×8的8鍵輸入，往往造成鍵數(shù)不夠使用，至于2×8的陣列，只是在一些文獻(xiàn)上提出采用多個74LSl64擴展1×8鍵盤和靜態(tài)顯示的設(shè)想，沒有論證和設(shè)計成形的東西，并且提出的是在串行口上擴展，用戶若需要使用串行口則較麻煩。

本方案在P1口部分口線上實現(xiàn)鍵盤和顯示的串行數(shù)據(jù)傳送，采用完全附合IC2和IC3時序要求的模擬編程時鐘實現(xiàn)串行通信，給用戶提供了較大的方便。并且體積小、功耗低、硬件簡單、容易編程、實用可靠。

IC3(MCl4499)是一種硬件動態(tài)LED顯示器驅(qū)動器件，在數(shù)據(jù)打入、使能端電平升起后，能自動地以動態(tài)方式驅(qū)動LED工作。顯然，他除了節(jié)省功耗，同時還節(jié)省機時，即只要不更換顯示數(shù)據(jù)，CPU就無需對IC3操作。本方案充分利用了動態(tài)顯示的主要特點。

IC2擴展鍵盤，采用中斷方式，無鍵按下時，CPU執(zhí)行用戶程序，中斷處理一個鍵號，只需25ms左右，大大節(jié)省了機時。有關(guān)MCl4499的封裝、時序要求、數(shù)據(jù)格式及真值表請參考有關(guān)文獻(xiàn)。

2．2 軟件設(shè)計 主程序的基本流程如圖2所示。系統(tǒng)上電運行主程序，初始化時先向IC2寫人8個0，即全零狀態(tài)。用戶按任意鍵，將使CPU進(jìn)人中斷服務(wù)程序，此后，先將全0標(biāo)志清零，再將IC2置為7個1、個位為。的搜索狀態(tài)，然后采用循環(huán)移位方式搜索鍵號，求出鍵值，改寫顯示，最后返回主程序，并向主程序交付參數(shù)。從中斷返回時，主程序查得全零標(biāo)志必然為0，因此運行一此全零初始化程序，使IC2重新置成全零狀態(tài)，以便響應(yīng)再次的鍵盤中斷。接著查本次鍵值是否為執(zhí)行鍵，不為執(zhí)行鍵則返回，為執(zhí)行鍵則前4位鍵必然已經(jīng)得到，CPU便根據(jù)第1位功能鍵所鍵入的后3位參數(shù)執(zhí)行用戶程序。

圖3是中斷服務(wù)程序流程圖。

R6是列查詢計數(shù)器，每查詢一列，R6自動減1，8列判斷完畢，沒得到鍵號則返回。對每一列，都要對兩行分別判斷是否為0，延遲12ms是消抖動，對一行、二行在同一列所得到的鍵采用不同的運算方法，從而準(zhǔn)確地算出鍵值，等待到鍵釋放后，位標(biāo)志自動增1，記住鍵位，以便數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序能夠知道所得鍵值是一組數(shù)據(jù)的第幾位。

數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)中斷服務(wù)程序所指定的位數(shù)，將本次中斷所得到的數(shù)據(jù)按照要求排列在約定的顯示數(shù)據(jù)存儲單元相應(yīng)的位上，以便顯示子程序提??；并根據(jù)鍵值確定返回數(shù)據(jù)；并將反回數(shù)據(jù)放置在約定的返回數(shù)據(jù)存儲區(qū)相應(yīng)單元內(nèi)，以便主程序查閱。顯示子程序按照硬件時序要求將顯示數(shù)據(jù)打人LED驅(qū)動器IC3或IC4，然后，先返回數(shù)據(jù)處理子程序，接著再返回中斷服務(wù)程序。

最后再從中斷服務(wù)程序返回主程序。數(shù)據(jù)處理子程序流程圖，如圖4所示。

他被中斷服務(wù)程序調(diào)用，完成顯示數(shù)據(jù)的排序和反回數(shù)據(jù)的處理以及兩種數(shù)據(jù)的約定存儲。顯示子程序的流程如圖5所示。他被數(shù)據(jù)處理子程序調(diào)用，完成向LED驅(qū)動器IC3或IC4打人顯示數(shù)據(jù)。

在主程序中，根據(jù)用戶目標(biāo)系統(tǒng)及外部情況變化，CPU執(zhí)行用戶其他程序，只有從中斷服務(wù)程序返回后，第一次判別時，才執(zhí)行一次全零初始化程序，將IC2清為全零狀態(tài)，無鍵按下時，中斷服務(wù)程序、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示子程序均不執(zhí)行。顯然，CPU在執(zhí)行主程序過程中也總是跳過零初始化程序。

2．3 調(diào) 試

在圖1硬件電路中，應(yīng)注意LED必須為共陰極的數(shù)碼管，根據(jù)LED大小不同，可適當(dāng)減小陽極驅(qū)動電阻，或增加門電路驅(qū)動功率。Cost也要選擇合適，以顯示器LED不閃爍為準(zhǔn)。

軟件調(diào)試應(yīng)注意中斷觸發(fā)方式，原則上后沿觸發(fā)、電平觸發(fā)均可，但一定要注意后沿觸發(fā)時，中斷服務(wù)程序內(nèi)就不必對中斷標(biāo)志清零。

3 結(jié) 語

本文所提出的方法，在多個應(yīng)用項目中使用用戶剩余的端口空間大，軟件移植方便，硬件變易掛接。