C8051F單片機實(shí)驗系統設計
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1．3 電源及下載電路
單片機和FPGA均采用3．3V／1．2V穩壓源供電，兩者均可通過(guò)JTAG接口進(jìn)行在線(xiàn)調試。
FPGA和單片機以典型的三總線(xiàn)連接進(jìn)行數據通信及控制，單片機內部集成的數字／模擬資源和FPGA剩余的引腳通過(guò)插針引出，供用戶(hù)使用。將以上模塊有機結合起來(lái)，形成一個(gè)性能優(yōu)越的開(kāi)發(fā)平臺，能夠滿(mǎn)足不同層次的設計需求。
2 硬件電路設計
在單片機系統的人機交互部分通常有液晶顯示器(LCD)、鍵盤(pán)和存儲器等外設，因此需要用大量的標準邏輯器件對單片機進(jìn)行擴展，這些器件的組合使用會(huì )導致設計周期長(cháng)、可維護性差，用FPGA來(lái)實(shí)現單片機的外圍接口電路，能大大簡(jiǎn)化電路結構，節省CPU資源。
2．1 鍵盤(pán)接口模塊
因為按鍵機械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì )馬上穩定的導通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì )馬上斷開(kāi)，因而在閉合及斷開(kāi)的瞬間都會(huì )伴隨一連串的抖動(dòng)，對于靈敏度較高的電路，這種抖動(dòng)可能會(huì )造成誤動(dòng)作而影響操作正確性。常用的去抖動(dòng)的方法為延時(shí)去抖動(dòng)法，即檢測出鍵閉合后執行一個(gè)延時(shí)程序，產(chǎn)生5～lO ms的延時(shí)；讓前沿抖動(dòng)消失后，再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認為真正
有鍵按下。當檢測到按件釋放后，也要給5～10 ms的延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后，才能轉入該鍵的處理程序。
對FPGA編程完成消除抖動(dòng)及按鍵識別，由抖動(dòng)消除模塊、鍵盤(pán)掃描電路、鍵盤(pán)譯碼電路、按鍵數據寄存器等組成。
鍵盤(pán)接口電路的工作流程為：采取逐行掃描法，FPGA周而復始地對鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，當有鍵按下時(shí)，先對按鍵進(jìn)行延時(shí)去抖處理，將按鍵信號存入寄存器，掃描信號來(lái)臨時(shí)，根據按鍵掃描碼查找鍵碼表，并將其送回給單片機。程序流程如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/173130.htm
2．2 液晶顯示模塊
液晶顯示器(LCD)以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，在便攜式儀表和低功耗應用系統中得到越來(lái)越廣泛的應用。
LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點(diǎn)陣式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數字的簡(jiǎn)單顯示，不能滿(mǎn)足圖形曲線(xiàn)和漢字顯示的要求；而點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數字，還可以顯示各種圖形、曲線(xiàn)及漢字，并且可以實(shí)現屏幕上下左右滾動(dòng)，動(dòng)畫(huà)功能，反轉，閃爍等功能，用途十分廣泛。
點(diǎn)陣式LCD分為帶漢字字庫和不帶漢字字庫兩種，帶字庫LCD若要顯示漢字只要傳給漢字內碼，而不帶字庫LCD顯示漢字時(shí)要先求出漢字字模，然后跟顯示圖形一樣顯示漢字。
本開(kāi)發(fā)系統采用博控公司生產(chǎn)的NS240*128A點(diǎn)陣圖形型LCD，不帶中文字庫。由于液晶顯示器是典型的慢速設備，如果直接與高速的單片機相連時(shí)，會(huì )浪費大量的時(shí)間，可以考慮在單片機和液晶顯示器中間加入FPGA，由FPGA直接驅動(dòng)和控制液晶顯示器。液晶顯示模塊框圖如圖3所示。
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