DZ230閉路電視管理系統(tǒng)

DZ230閉路電視管理系統(tǒng),dz230,閉路電視,管理,系統(tǒng) I摘要傳統(tǒng)的閉路電視系統(tǒng)，其管理方式是人工獨(dú)立管理分布在各房間的閉路電視，不但管理過(guò)于分散而且人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，在大型的閉路電視系統(tǒng)中，該問(wèn)題更加突出。本設(shè)計(jì)的閉路電視管理系統(tǒng)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，該系統(tǒng)只需要在主機(jī)端有一個(gè)用戶便能單獨(dú)和群體控制 100 臺(tái)閉路電視，提高了閉路電視系統(tǒng)的管理效率，大大減輕了用戶的負(fù)擔(dān)。本 次 設(shè) 計(jì) 的 閉 路 電 視 管 理 系 統(tǒng) 是一 個(gè) 利 用 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 實(shí) 現(xiàn) 由 主 機(jī) 端 控 制 分 布 在 各 個(gè) 房 間 的 終 端 閉 路 電 視 。單 片 機(jī) 具 有 體 積 小 、 集 成 度 高 、 功 能 強(qiáng) 、 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 、 可 靠 性 高 、 價(jià) 格 低廉 、 開(kāi) 發(fā) 較 為 容 易 等 獨(dú) 特 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 所 以 采 用 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 閉 路 電 視 管 理系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) ， 使 系 統(tǒng) 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 安 裝 維 護(hù) 簡(jiǎn) 便 ， 易 于 推 廣 等 諸 多 優(yōu) 點(diǎn) 。 本設(shè)計(jì)的閉路電視管理系統(tǒng)使用 89C51 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)閉路電視的弱電控制強(qiáng)電，并可以根據(jù)用戶的要求獨(dú)立和群體控制 100 臺(tái)閉路電視。關(guān)鍵詞：獨(dú)立控制 群體控制 控制器IIAbstractThe traditional closed-circuit television system, its management is independent of the management of the closed-circuit television in every room, not only management but also too dispersion of labour-intensive, large-scale closed-circuit television system. the issue more prominent.The design of the CCTV monitoring system a very good solution of this issue, the system only need to have a mainframe-users will be able to separate control group and 100 closed-circuit television to improve the efficiency of the management of closed-circuit television system, greatly reducing the burden on users . The design of the CCTV management system is the use of a microcontroller applications from a mainframe-controlled distribution terminals in various rooms of the closed-circuit television. 89C51is small in size, high integration, strong function, anti-jamming ability, high reliability and low prices, relatively easy to develop unique advantages, the use of 89C51 system to achieve the design of the CCTV management system, System is simple structure, installation and maintenance is simple and easy to promote, and many other advantages.The design of the CCTV management system using the 89C51 on closed-circuit television to achieve the strong, weak control, and can be independent in accordance with the requirements of users and groups control 100 closed-circuit television.Key words: independent control groups control ControllerIII目錄1.前言 .I1.1 序言 .11.2 課題來(lái)源及背景 .11.3 閉路電視管理系統(tǒng)的發(fā)展和概況 .11.4 研制閉路電視管理系統(tǒng)的意義 .22.整體設(shè)計(jì)思路和方案 .32.1 設(shè)計(jì)概述 .32.2 方案論證 .32.2.1 設(shè)計(jì)原理 .32.2.2 方案的選擇及本方案的特點(diǎn) .32.3 閉路電視管理系統(tǒng)的整體框圖 .53.閉路電視管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .73.1 主機(jī)設(shè)計(jì) .73.1.1 單片機(jī)的選擇 .73.1.2 外擴(kuò) I/O 接口電路 .103.1.3 顯示設(shè)備 .113.1.4 輸入設(shè)備 .133.1.5 看門狗電路 .153.1.6 對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) .163.2 終端電路設(shè)計(jì) .163.2.1 12 位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器 4040.163.2.2 邏輯電路設(shè)計(jì) .173.2.3 開(kāi)關(guān)量接口設(shè)計(jì) .193.2.4 閉路電視管理系統(tǒng)電路圖 .214.軟件設(shè)計(jì) .224.1 軟件完成的任務(wù) .224.2 閉路電視管理系統(tǒng)的軟件模塊設(shè)計(jì) .224.2.1 主機(jī)程序設(shè)計(jì) .224.2.2 顯示程序 .234.2.3 鍵盤掃描程序 .245.結(jié)論及展望 .265.1 結(jié)論 .265.2 閉路電視管理系統(tǒng)的發(fā)展方向 .26參考文獻(xiàn) .28附錄 1：閉路電視管理系統(tǒng)主機(jī)電路圖 .29IV附錄 2：閉路電視管理系統(tǒng)終端電路圖 .3011.前言1.1 序言隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的公司，政府機(jī)關(guān)，學(xué)校，工廠等企事業(yè)單位使用了閉路電視。但是，隨著閉路電視的增加，其管理難度越來(lái)越大，為了解決這個(gè)問(wèn)題，許多人研究開(kāi)發(fā)了各類的閉路電視系統(tǒng)。在過(guò)去，閉路電視系統(tǒng)的管理是人工獨(dú)立管理分布在各房間的閉路電視，不但管理過(guò)于分散而且人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，在大型的閉路電視系統(tǒng)中，該問(wèn)題更加突出。本設(shè)計(jì)的閉路電視管理系統(tǒng)解決了各閉路電視處于不同房間，不易管理的問(wèn)題。該系統(tǒng)只需要在主機(jī)端有一個(gè)用戶便能單獨(dú)和群體控制 100 臺(tái)閉路電視，不再需要花費(fèi)大量的人力來(lái)管理閉路電視，提高了閉路電視系統(tǒng)的管理效率，大大減輕了用戶的負(fù)擔(dān)。而且，閉路電視管理系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行擴(kuò)展，以控制更多的閉路電視。本設(shè)計(jì)的閉路電視管理系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的要求獨(dú)立和群體控制 100 臺(tái)閉路電視。其功能要求使用單片機(jī) 89C51 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)閉路電視的弱電控制強(qiáng)電。閉路電視管理系統(tǒng)要控制 100 臺(tái)電視，而且還要求獨(dú)立控制和群體控制。如果主機(jī)與每臺(tái)終端并行連接的話，將需要大量的端口和連接線路。這不僅會(huì)造成系統(tǒng)造價(jià)的上升，還不便安裝和維護(hù)，所以不可行。那么，就用主機(jī)接出一條主信號(hào)線，將各終端并聯(lián)在主信號(hào)線上。由主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，各終端的控制器根據(jù)信號(hào)判斷工作與否。這樣不僅節(jié)約成本，還便于安裝和維護(hù)。1.2 課題來(lái)源及背景閉路電視系統(tǒng)是很多學(xué)校、工廠、企業(yè)等單位常用的一種系統(tǒng)，主要用于各單位自辦電視節(jié)目的播放，以及教學(xué)、會(huì)議、活動(dòng)實(shí)況的直播。目前在各級(jí)中小學(xué)普及閉路電視教學(xué)系統(tǒng)已成為蓬勃之勢(shì)。國(guó)家教委已將閉路電視教學(xué)系統(tǒng)作為各類學(xué)校電化教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)配備，并以此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各學(xué)校進(jìn)行考核。如最近進(jìn)行的全國(guó)千所試點(diǎn)校評(píng)估工作中,就已將閉路電視系統(tǒng)作為一項(xiàng)必要條件進(jìn)行考核。在閉路電視管理系統(tǒng)的應(yīng)用中，用戶常常要對(duì)各個(gè)接收端的收看時(shí)間和收看內(nèi)容進(jìn)行管理，本系統(tǒng)充分滿足了客戶的這一需求。 1.3 閉路電視管理系統(tǒng)的發(fā)展和概況由于技術(shù)條件所限，傳統(tǒng)的閉路電視管理系統(tǒng)采用的方式是：各終端教室2有專門的教師值班，必須配備電話，需要使用設(shè)備的教師通過(guò)電話與主控室取得聯(lián)系,主控室手工操作把播出內(nèi)容放入錄像機(jī)、VCD、DVD 機(jī)中進(jìn)行播放，而后教師手工切換到那個(gè)頻道。這種傳統(tǒng)的交互方式存在以下致命缺點(diǎn)：1使用傳統(tǒng)的閉路雙向系統(tǒng)，容易造成資源浪費(fèi),不利于教學(xué)內(nèi)容的共享性同一個(gè)素材只能由一個(gè)教室使用，其它教師必須等待播出結(jié)束后才可以使用采用我們的雙向交互系統(tǒng)，教學(xué)素材數(shù)字化以后存儲(chǔ)在視頻服務(wù)器中，同一素材可以被幾十個(gè)教室同時(shí)使用，每個(gè)教室可對(duì)其進(jìn)行完全不同的操作，這種方式既避免了素材的磨損和信號(hào)衰減，又最大限度地共享了資源這在傳統(tǒng)的閉路系統(tǒng)上是絕對(duì)無(wú)法想象的。2使用傳統(tǒng)的閉路雙向系統(tǒng)，除閉路線以外，還需要另外配置電話線和電話機(jī)，給布線施工帶來(lái)諸多麻煩。3使用傳統(tǒng)的閉路雙向系統(tǒng)，教師處于被動(dòng)地位，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與播出內(nèi)容之間的實(shí)時(shí)交互。對(duì)教師利用閉路電視進(jìn)行教學(xué)帶來(lái)了很大的被動(dòng)和困難，帶來(lái)了教學(xué)設(shè)備的閑置和浪費(fèi)，從而削弱了閉路電視系統(tǒng)的功能。隨著新技術(shù)的發(fā)展，各種新設(shè)備大量涌現(xiàn)，教師在各個(gè)教室任意并發(fā)點(diǎn)播的必要性就越來(lái)越大。本設(shè)計(jì)中的對(duì)講機(jī)方便了各教室與主控室的聯(lián)系，提高了閉路電視系統(tǒng)的利用率。1.4 研制閉路電視管理系統(tǒng)的意義閉路電視及雙向控制系統(tǒng)一方面可以接入衛(wèi)星電視信號(hào)，向系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)播各類電視節(jié)目，如中央一套、中央二套、中央三套、中國(guó)教育一套、中國(guó)教育二套、中國(guó)教育三套及各省衛(wèi)星節(jié)目；一方面可以通過(guò)安裝在教室的機(jī)頂盒和機(jī)房的 12-64 路多通道視頻服務(wù)器等點(diǎn)播各類教學(xué)課件（目前這類教學(xué)課件在市場(chǎng)上十分普遍，覆蓋各科類和各年級(jí)） ；同時(shí)亦可以通過(guò)該套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)校長(zhǎng)電視講話、各類會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)直播，轉(zhuǎn)播電視示范教學(xué)等諸多功能。大力建設(shè)閉路電視教學(xué)及雙向控制系統(tǒng)是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展需要。現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)就是要引進(jìn)電視教學(xué)、多媒體教學(xué)、遠(yuǎn)程教學(xué)等現(xiàn)代化教學(xué)模式。而閉路電視教學(xué)及雙向控制系統(tǒng)無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)這種教學(xué)模式簡(jiǎn)捷實(shí)用的方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在過(guò)去短短幾年時(shí)間里，就有超過(guò)六萬(wàn)所中小學(xué)安裝了閉路電視教學(xué)系統(tǒng)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)各級(jí)中小學(xué)在安裝閉路電視方面也顯示出了旺盛勢(shì)頭。32.整體設(shè)計(jì)思路和方案2.1 設(shè)計(jì)概述隨 著 計(jì) 算 機(jī) 與 信 息 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 在 越 來(lái) 越 多 的 場(chǎng) 合 得 到廣 泛 的 應(yīng) 用 。 在 微 機(jī) 的 大 家 族 中 ， 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) 異 軍 突 起 ， 發(fā) 展 迅 速 。 目前 單 片 機(jī) 已 成 為 工 控 領(lǐng) 域 、 軍 事 領(lǐng) 域 及 日 常 生 活 中 最 廣 泛 使 用 的 計(jì) 算 機(jī) 。 而使 用 單 片 機(jī) 制 作 的 閉 路 電 視 管 理 系 統(tǒng) 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 起 了 很 大 的 作 用 。 使 用 者根 據(jù) 自 己 的 需 求 ， 通 過(guò) 在 主 控 室 控 制 分 布 在 各 處 的 終 端 來(lái) 控 制 閉 路 電 視 ， 大大 提 高 了 管 理 效 率 和 減 輕 了 勞 動(dòng) 負(fù) 擔(dān) 。本設(shè)計(jì)的閉路電視管理系統(tǒng)要求可以獨(dú)立和群體控制 100 臺(tái)閉路電視,使用單片機(jī) 89C51 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)閉路電視的弱電控制強(qiáng)電。如果主機(jī)與每臺(tái)終端并行連接的話，將需要大量的端口和連接線路。這不僅會(huì)造成系統(tǒng)造價(jià)的上升，還不便安裝和維護(hù)，所以不可行。那么，就用主機(jī)接出一條主信號(hào)線，將各終端并聯(lián)在主信號(hào)線上。由主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，各終端的控制器根據(jù)信號(hào)判斷工作與否。這樣不僅節(jié)約成本，還便于安裝和維護(hù)。本系統(tǒng)可以分為二部分：主機(jī)部分，鍵盤輸入需要控制的閉路電視編號(hào)，輸入確定后，單片機(jī)得到輸入信號(hào)，顯示出當(dāng)前的電視機(jī)編號(hào)，并發(fā)出脈沖信號(hào)。主機(jī)由單片機(jī) 89C51，I/O 擴(kuò)展8255，顯示器 LED 和鍵盤組成；終端部分，得到主機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)，經(jīng)計(jì)數(shù)器到邏輯電路，判斷控制器編號(hào)，如果是主機(jī)想控制的控制器，該控制器動(dòng)作，并通過(guò)固態(tài)繼電器控制電視機(jī)和對(duì)講機(jī)打開(kāi)。反之，則不動(dòng)作。控制器由計(jì)數(shù)器 4040，邏輯電路，雙向光耦合固體繼電器 MOC3016 等部分組成。對(duì)講機(jī)采用半雙工工作方式，方便終端用戶與主控制室聯(lián)系。2.2 方案論證2.2.1 設(shè) 計(jì) 原 理獨(dú)立控制：當(dāng)主機(jī)發(fā)出打開(kāi)某臺(tái)電視機(jī)時(shí)，則在鍵盤輸入這臺(tái)電視機(jī)的編號(hào)。例如我們想打開(kāi)電視機(jī) 1，則由鍵盤輸入 001，主機(jī)便發(fā)出控制脈沖信號(hào)“0 0000 0001”，由主信號(hào)線發(fā)送到控制器。經(jīng)計(jì)數(shù)器 4040 輸出,Q1Q8 分別輸出電平為“高，低，低，低，低，低，低，低”Q9 輸出電平為“低” 。Q9 在這里是主機(jī)對(duì)控制器實(shí)現(xiàn)群控時(shí)使用的端口。在主機(jī)對(duì)單個(gè)控制器發(fā)送指令時(shí)，脈沖的最后一位總是“0” 。所以在此時(shí)，Q9 總是輸出低電平。Q1Q8 經(jīng)過(guò) 8 輸入與非門 4068 得到低電平信號(hào)使 PNP 結(jié)三極管 N1 和 N2 導(dǎo)通，三極管 N1 的導(dǎo)通4使光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器工作，電視電源線路導(dǎo)通，電視開(kāi)。在這里對(duì)電視機(jī)電源的控制要求比較高，因?yàn)殚]路電視的工作電源是 220V 交流電源，本設(shè)計(jì)采用發(fā)光二極管/光觸發(fā)可控硅型光電隔離器和雙向可控硅來(lái)控制閉路電視電源；三極管 N2 的導(dǎo)通使觸點(diǎn)式繼電器工作，打開(kāi)對(duì)講機(jī)，由于對(duì)講機(jī)對(duì)工作環(huán)境和電源要求不高，其工作電壓只有 12V，幾乎不對(duì)系統(tǒng)造成干擾。所以在這里不需要使用光電隔離器作抗干擾手段，使用一般的觸點(diǎn)式繼電器即可。終端用戶也可以按下開(kāi)關(guān) ST，主動(dòng)與主機(jī)用戶通話。要停止控制器工作，關(guān)斷閉路電視電源，主機(jī)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯電路判別后，控制器作關(guān)斷動(dòng)作。當(dāng) 4068 輸出高電平時(shí)，N2 關(guān)斷。繼電器無(wú)工作電流，刀閘分離，對(duì)講機(jī)關(guān)斷。此時(shí)終端用戶仍然可以按下開(kāi)關(guān) ST，主動(dòng)與主機(jī)用戶通話。又 4068 輸出低電平，則 N1 關(guān)斷。此時(shí)可控硅無(wú)正向電壓，關(guān)斷。可控硅關(guān)斷后，光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器無(wú)工作電壓，停止工作。雙向可控硅關(guān)斷，閉路電視電源關(guān)斷，閉路電視停止工作。群體控制：當(dāng)主機(jī)要實(shí)現(xiàn)群控，要所有的閉路電視啟動(dòng)，就發(fā)送脈沖“1 0000 0000”，Q9 輸出高電平，控制器實(shí)現(xiàn)群控動(dòng)作，繼而打開(kāi)全部 100 臺(tái)電視機(jī)。2.2.2 方案的選擇及本方案特點(diǎn)本 次 設(shè) 計(jì) 的 閉 路 電 視 管 理 系 統(tǒng) 要 求 能 夠 獨(dú) 立 和 群 體 控 制 100 臺(tái) 閉 路 電視 。 其 功 能 要 求 使 用 單 片 機(jī) 89C51 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 閉 路 電 視 的 弱 電 控 制 強(qiáng) 電 。閉 路 電 視 管 理 系 統(tǒng) 要 控 制 100 臺(tái) 電 視 ， 而 且 還 要 求 能 獨(dú) 立 控 制 和 群 體 控制 。 如 果 要 主 機(jī) 與 每 臺(tái) 終 端 并 行 連 接 的 話 ， 將 需 要 大 量 的 端 口 和 連 接 線 路 。這 不 僅 會(huì) 造 成 系 統(tǒng) 造 價(jià) 的 上 升 ， 還 不 便 安 裝 和 維 護(hù) ， 所 以 不 可 行 。 那 么 ， 就用 主 機(jī) 接 出 一 條 主 信 號(hào) 線 ， 將 各 終 端 并 聯(lián) 在 主 信 號(hào) 線 上 。 由 主 機(jī) 發(fā) 出 控 制 信號(hào) ， 各 終 端 的 控 制 器 根 據(jù) 信 號(hào) 判 斷 工 作 與 否 。 這 樣 不 僅 節(jié) 約 成 本 ， 還 便 于 安裝 和 維 護(hù) 。要 實(shí) 現(xiàn) 上 面 的 第 二 種 方 案 ， 首 先 需 要 將 各 控 制 器 編 號(hào) ， 以 便 識(shí) 別 主 機(jī) 的控 制 信 號(hào) 。 控 制 器 的 編 號(hào) 由 控 制 器 中 的 邏 輯 電 路 實(shí) 現(xiàn) 。 該 邏 輯 電 路 主 要 由 邏輯 非 門 和 邏 輯 與 非 門 組 成 ， 這 將 在 本 文 的 后 面 介 紹 。 由 鍵 盤 輸 入 需 要 控 制 的閉 路 電 視 編 號(hào) ， 輸 入 確 定 后 ， 單 片 機(jī) 得 到 輸 入 信 號(hào) ， 顯 示 出 當(dāng) 前 控 制 的 電 視機(jī) 編 號(hào) ， 并 發(fā) 出 脈 沖 信 號(hào) 。 各 個(gè) 控 制 器 得 到 主 機(jī) 發(fā) 出 的 脈 沖 信 號(hào) 后 ， 經(jīng) 計(jì) 數(shù)器 到 邏 輯 電 路 ， 如 信 號(hào) 是 本 機(jī) 編 號(hào) ， 則 動(dòng) 作 ； 否 則 不 動(dòng) 作 。 控 制 器 得 到 信 號(hào)后 ， 通 過(guò) 固 態(tài) 繼 電 器 控 制 電 視 機(jī) 。 當(dāng) 需 要 群 控 100 臺(tái) 閉 路 電 視 時(shí) ， 由 鍵 盤 上一 個(gè) 特 定 的 按 鍵 輸 入 信 號(hào) ， 主 機(jī) 得 到 信 號(hào) 后 ， 發(fā) 出 群 控 的 特 定 脈 沖 信 號(hào) 。 控5主 機(jī)控制器 1 控制器 2 控制器 100控制器 3電視機(jī) 1 電視機(jī) 2 電視機(jī) 3 電視機(jī) 100制 器 接 收 到 群 控 信 號(hào) ， 經(jīng) 確 認(rèn) 后 動(dòng) 作 ， 固 態(tài) 繼 電 器 控 制 電 視 機(jī) 。 為 了 便 于 主機(jī) 用 戶 與 終 端 用 戶 通 信 ， 在 設(shè) 計(jì) 中 引 入 了 簡(jiǎn) 單 的 對(duì) 講 機(jī) 。 該 對(duì) 講 機(jī) 主 要 用 于主 機(jī) 用 戶 與 終 端 用 戶 通 話 ， 方 便 兩 者 間 交 流 。 本方案符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)群體控制和獨(dú)立控制 100 臺(tái)電視機(jī)，提高了閉路電視系統(tǒng)的管理效率；總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了連接線路，便于安裝和維護(hù)，并節(jié)約了成本；主要功能特點(diǎn)： 1、 預(yù)排收看時(shí)間表中心控制室可按照每天收看的時(shí)間和內(nèi)容預(yù)排收看時(shí)間表，到時(shí)定時(shí)打開(kāi)各個(gè)點(diǎn)的電視機(jī)進(jìn)行收看。 2、 電視機(jī)電源控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求自動(dòng)或手動(dòng)對(duì)一個(gè)、幾個(gè)或全體電視接收點(diǎn)授權(quán)，打開(kāi)電視機(jī)的電源，控制管理電視接收點(diǎn)對(duì)電視節(jié)目的收看。 3、收看頻道控制當(dāng)閉路電視系統(tǒng)用于教育教學(xué)節(jié)目播放時(shí)，可通過(guò)主控系統(tǒng)對(duì)每個(gè)接收點(diǎn)收看的頻道進(jìn)行控制， 綜上所述，選擇這套方案進(jìn)行設(shè)計(jì)是合理有效的。2.3 閉路電視管理系統(tǒng)的整體框圖圖 2.1 閉路電視管理系統(tǒng)整體框圖 16單片機(jī)89C51鍵盤44顯示LED計(jì)數(shù)器 4040邏輯電路固態(tài)繼電器電視機(jī)外擴(kuò) I/O 口8255A繼電器對(duì)講機(jī)主機(jī)部分 終端部分圖 2.2 閉路電視管理系統(tǒng)整體框圖 273.閉路電視管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 主機(jī)設(shè)計(jì)3.1.1 單片機(jī)的選擇Intel 公 司 單 片 機(jī) 是 目 前 應(yīng) 用 最 廣 、 品 種 最 多 的 單 片 機(jī) 。 MCS-51 系 列是 Intel 公 司 在 MCS-48 系 列 的 基 礎(chǔ) 上 在 80 年 代 初 推 出 的 高 性 能 的 8 位 單 片機(jī) 。 MCS-51 系 列 單 片 機(jī) 特 別 適 用 于 實(shí) 時(shí) 控 制 、 智 能 儀 表 、 主 從 結(jié) 構(gòu) 的 多 機(jī) 系統(tǒng) 等 領(lǐng) 域 ， 是 工 業(yè) 檢 測(cè) 、 控 制 領(lǐng) 域 中 最 理 想 的 8 位 單 片 機(jī) 4。MCS-51 具 有 如 下 一 些 特 點(diǎn) ： 集 成 度 高 。 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 。 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 方 便 。 可 靠 性 高 。 處 理 功 能 強(qiáng) 、 速 度 高 。 容 易 產(chǎn) 品 化 。本次設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)是 89C51，89C51 單片機(jī)是 ATMEL 公司生產(chǎn)的一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器，89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。89C51 單片機(jī) 21為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 1主要特性： 與 MCS-51 兼容；4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽命：1000 寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年；全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz ；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；128*8 位內(nèi)部 RAM；32 位可編程 I/O 線；兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5 個(gè)中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 。2管腳說(shuō)明： 8VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè)TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此9時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。 3振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 4芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 5.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：8 位 CPU；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；32 根 I/O 線；外部存貯器尋址范圍ROM、RAM64K；2 個(gè) 16 位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5 個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；全雙工串行口；布爾處理器；本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī)晶振為 6MHZ,為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。10EA/VP31X119X218RESET9 RD 17WR 16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD11RXD10U289C51圖 3.1 89C51 單片機(jī)引腳圖3.1.2 外 擴(kuò) I/O 接 口 電 路由于 89C51 單片機(jī) I/O 資源有限，所以需要外擴(kuò) I/O 接口電路，M CS-51 單片 機(jī) 進(jìn) 行 擴(kuò) 展 I/O 接 口 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 要 注 意 以 下 幾 個(gè) 問(wèn) 題 ：1 熟 悉 MCS-51 本 身 的 P0P3 口 的 特 性 及 指 令 功 能 。2 分 析 清 楚 要 擴(kuò) 展 的 借 口 芯 片 的 功 能 、 結(jié) 構(gòu) 及 能 力 。3 在 進(jìn) 行 硬 件 設(shè) 計(jì) 時(shí) 要 注 意 借 口 電 平 及 驅(qū) 動(dòng) 能 力 。4 設(shè) 計(jì) 驅(qū) 動(dòng) 程 序 要 注 意 ， 防 止 總 線 上 的 數(shù) 據(jù) 沖 突 。本設(shè)計(jì)中用到的接口芯片是 8255A，完 全 勝 任 I/O 口 擴(kuò) 展 的 需 求 。該芯片是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程并行 I/O 接口芯片，它具有 3 個(gè) 8 位的并行 I/O 口，3 種工作方式，可通過(guò)編程改變器功能，因而使用靈活方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與外圍設(shè)備連接時(shí)的中間接口電路。8255A 可執(zhí)行功能很強(qiáng)，內(nèi)容豐富的兩條命令（方式字和控制字）為用戶如何根據(jù)外界條件（IO 設(shè)備需要哪些信號(hào)線以及它能提供哪些狀態(tài)線）來(lái)使用 8255A 構(gòu)成多種接口電路，為組建微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供了靈活方便的編程環(huán)境。它不僅作為并行接口用于 Intel 公司的 CPU 系列，還可用于其他幾乎所有 CPU20以及單片機(jī)。是一種名副其實(shí)的通用并行接口芯片。8255A 執(zhí)行命令過(guò)程中和執(zhí)行命令完畢之后，所產(chǎn)生的狀態(tài)，保留在狀態(tài)字中，以供查詢。8255A PC 口的使用比較特殊，除作數(shù)據(jù)口外，當(dāng)工作在 1 方式和 2 方式時(shí)，它的部分信號(hào)線 19被分配作專用聯(lián)絡(luò)信號(hào)；PC 口可以進(jìn)行按位控制；在 CPU 取 8255A 狀態(tài)時(shí)，PC 口又作111，2 方式的狀態(tài)口用等等。D0D7：雙向數(shù)據(jù)線。CPU 通過(guò)它向 8255A 發(fā) 送命令、數(shù)據(jù)；8255A 通過(guò)它向 CPU 回送狀態(tài)、數(shù)據(jù)。CS：選片信號(hào)線，該信號(hào)低電平有效，由系統(tǒng)地址總線經(jīng) I / O 地址譯碼器產(chǎn)生。CPU 通過(guò)發(fā)高位端口地址信號(hào)使它變成低電平時(shí)，才能對(duì) 8255A 進(jìn)行讀寫操作。當(dāng)為高電平時(shí)，切斷 CPU 與芯片的聯(lián)系。A1，A0：芯片內(nèi)部端口地址信號(hào)線，與系統(tǒng)地址 總線低位相連。該信號(hào)用來(lái)尋址 8255A 內(nèi)部寄存器。兩位 地址，可形成片內(nèi)四個(gè)端口地址。RD：讀信號(hào)線，該信號(hào)低電平有效CPU 通過(guò) 執(zhí)行 IN 指令，發(fā)讀信號(hào)將數(shù)據(jù)或狀態(tài)信號(hào)從 8255A 讀至 CPU。WR：寫信號(hào)線，該信號(hào)低電平有效， CPU 通過(guò)執(zhí)行 OUT 指令，發(fā)寫信號(hào)，將命令代碼或數(shù)據(jù)寫入 8255A。RESET：復(fù)位信號(hào)線，該信號(hào)高電平有效。它清除控制寄存器并將 8255A的 A、B、C 三個(gè)端口均置為輸入方式；輸出寄存器和狀態(tài)寄存器被復(fù)位，并且屏蔽中斷請(qǐng)求；24 條面向外設(shè)的信號(hào)線呈現(xiàn)高阻懸浮狀態(tài)。D034D133D232D331D430D529D628D727PA0 4PA1 3PA2 2PA3 1PA4 40PA5 39PA6 38PA7 37PB0 18PB1 19PB2 20PB3 21PB4 22PB5 23PB6 24PB7 25PC0 14PC1 15PC2 16PC3 17PC4 13PC5 12PC6 11PC7 10RD5WR36A09A18RESET35CS6U38255圖 3.2 8255A 引腳圖3.1.3 顯 示 設(shè) 備在 單 片 機(jī) 6應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 ， 顯 示 器 是 最 常 用 的 輸 出 設(shè) 備 。 常 用 的 顯 示 器 有 ：12發(fā) 光 二 極 管 顯 示 器 （ LED） 、 液 晶 顯 示 器 （ LCD） 和 熒 光 管 顯 示 器 。 近 年 也 開(kāi)始 使 用 簡(jiǎn) 易 的 CRT 接 口 ， 顯 示 一 些 漢 字 及 圖 形 。 前 三 種 顯 示 器 都 有 兩 種 顯 示結(jié) 構(gòu) ： 段 顯 示 （ 7 段 、 “米 ”字 型 等 ） 和 點(diǎn) 陣 顯 示 （ 57、 58、 88 點(diǎn) 陣等 ） 。 而 發(fā) 光 二 極 管 18顯 示 又 分 為 固 定 顯 示 和 可 以 拼 裝 的 大 型 字 段 顯 示 ， 此外 還 有 共 陽(yáng) 極 之 分 。LED 顯 示 器 是 由 若 干 個(gè) 發(fā) 光 二 極 管 組 成 ， 當(dāng) 發(fā) 光 二 極 管 導(dǎo) 通 時(shí) ， 相 應(yīng) 的一 個(gè) 點(diǎn) 或 一 個(gè) 筆 畫 發(fā) 光 ， 控 制 不 同 組 合 的 二 極 管 導(dǎo) 通 ， 就 能 顯 示 出 各 種 字 符 。在 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 通 常 使 用 的 是 七 段 LED。LCD（ 液 晶 顯 示 器 ） 是 一 種 極 低 功 耗 顯 示 器 ， 其 應(yīng) 用 特 別 廣 泛 。 從 電 子表 到 計(jì) 算 器 ， 從 袖 珍 式 儀 表 到 微 型 計(jì) 算 機(jī) 以 及 一 些 文 字 處 理 機(jī) ， 都 可 以 利 用液 晶 顯 示 器 。 LCD 本 身 不 發(fā) 光 ， 它 只 是 調(diào) 節(jié) 亮 度 。 LCD17利 用 液 晶 的 扭 曲 向 列 效 應(yīng) 制 成 。熒 光 顯 示 管 是 在 真 空 容 器 中 封 入 陰 極 （ 直 熱 式 燈 絲 ） 、 柵 極 （ 金 屬 網(wǎng) ）和 陽(yáng) 極 （ 涂 有 熒 光 體 的 導(dǎo) 體 ） 的 一 種 三 極 電 子 管 。 熒 光 管 顯 示 器 利 用 熱 電 子轟 擊 熒 光 粉 發(fā) 光 顯 示 ， 有 亮 度 大 、 功 耗 低 等 特 點(diǎn) 。在 本 次 的 設(shè) 計(jì) 中 只 需 要 顯 示 閉 路 電 視 的 編 號(hào) ， 所 以 用 LED 顯 示 器 作 為 系統(tǒng) 的 顯 示 器 足 夠 了 。74LS47 是 BCD-7 段譯碼器，是數(shù)字集成電路，用于將 BCD 碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，然后我們就能看到從 0-9 的數(shù)字。 74LS47 譯碼器原理：譯碼為編碼的逆過(guò)程。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過(guò)來(lái)。實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。74LS47 是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用。前 面 對(duì) 顯 示 器 的 設(shè) 計(jì) 只進(jìn) 行 了 原 理 方 面 的 分 析 ,沒(méi) 有 涉 及 到 LED 的 驅(qū) 動(dòng) 問(wèn) 題 。 實(shí) 際 上 這 是 顯 示 器 設(shè)計(jì) 中 一 個(gè) 非 常 重 要 的 環(huán) 節(jié) 。 因 為 如 果 驅(qū) 動(dòng) 能 力 差 ,顯 示 器 亮 度 就 低 ； 且 驅(qū) 動(dòng)器 16長(zhǎng) 期 在 負(fù) 荷 下 運(yùn) 行 很 容 易 損 壞 。 下 簡(jiǎn) 要 介 紹 選 擇 LED 驅(qū) 動(dòng) 器 時(shí) 應(yīng) 注 意的 問(wèn) 題 。顯 示 分 為 靜 態(tài) 顯 示 、 動(dòng) 態(tài) 顯 示 和 硬 件 譯 碼 顯 示 三 種 方 式 ,由 于 這 兩 種 方式 有 本 質(zhì) 的 不 同 ,因 此 在 選 擇 LED 驅(qū) 動(dòng) 器 時(shí) ,一 定 要 分 清 顯 示 方 式 .如 果 是 靜 態(tài) 顯 示 7,則 LED 驅(qū) 動(dòng) 器 的 選 擇 較 為 簡(jiǎn) 單 ,只 要 驅(qū) 動(dòng) 器 的 驅(qū) 動(dòng) 能力 與 顯 示 器 的 工 作 電 流 相 匹 配 即 可 .而 且 只 需 考 慮 段 的 驅(qū) 動(dòng) .因 為 ,共 陽(yáng) 極 接+5V,而 共 陰 極 接 地 ,所 以 位 的 驅(qū) 動(dòng) 無(wú) 須 考 慮 .動(dòng) 態(tài) 顯 示 則 不 然 ,由 于 一 位 數(shù) 據(jù) 的 顯 示 是 段 和 位 選 信 號(hào) 共 同 配 合 完 成 的 ,因 此 必 須 同 時(shí) 考 慮 段 和 位 的 驅(qū) 動(dòng) 能 力 ,而 且 段 的 驅(qū) 動(dòng) 能 力 決 定 位 的 驅(qū) 動(dòng) 能 力 。段 的 驅(qū) 動(dòng) 能 力 是 由 顯 示 器 的 亮 度 決 定 的 ,通 過(guò) 發(fā) 光 二 極 管 的 電 流 越 大 ,其 亮 度13A7 B1C2 D6LT3 BI/RBO4RBI5a 13b 12c 11d 10e 9f 15g 14U674LS47a bfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgU7 DPY_7-SEGa bfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgU8 DPY_7-SEGa bfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgU9 DPY_7-SEGD034 D133D232 D331D430 D529D628 D727PA0 4PA1 3PA2 2PA3 1PA4 40PA5 39PA6 38PA7 37PB0 18PB1 19PB2 20PB3 21PB4 22PB5 23PB6 24PB7 25PC0 14PC1 15PC2 16PC3 17PC4 13PC5 12PC6 11PC7 10RD5 WR36A09 A18RESET35CS6U38255A7 B1C2 D6LT3 BI/RBO4RBI5a 13b 12c 11d 10e 9f 15g 14U574LS47A7 B1C2 D6LT3 BI/RBO4RBI5a 13b 12c 11d 10e 9f 15g 14U474LS474721也 就 越 高 .對(duì) 于 靜 態(tài) 顯 示 器 ,當(dāng) 某 位 點(diǎn) 亮 時(shí) ,此 位 中 點(diǎn) 亮 的 段 通 過(guò) 恒 定 的 電 流 ；而 對(duì) 于 動(dòng) 態(tài) 顯 示 器 15,此 電 流 卻 是 以 一 定 的 脈 沖 方 式 出 現(xiàn) 的 ,其 峰 值 電 流 不能 真 實(shí) 地 反 映 二 極 管 的 亮 度 ,而 必 須 以 與 脈 沖 占 空 比 有 關(guān) 的 平 均 值 電 流 來(lái) 考慮 。硬 件 譯 碼 顯 示 是 利 用 硬 件 譯 碼 器 來(lái) 代 替 軟 件 求 得 顯 示 代 碼 的 方 法 ， 只 要把 BCD 碼 （ 或 十 六 進(jìn) 制 碼 ） 從 相 應(yīng) 的 端 口 輸 出 即 可 。 近 年 來(lái) ， 廠 家 已 生 產(chǎn) 出許 多 專 用 顯 示 芯 片 ， 例 如 ， MOTOROLA 公 司 生 產(chǎn) 的 BCD-七 段 譯 碼 芯 片MC14558； 同 時(shí) 具 有 譯 碼 14及 驅(qū) 動(dòng) 功 能 的 MC14547 和 74 系 列 的74L47， 74LS48， 74LS49； 還 有 鎖 存 、 譯 碼 、 驅(qū) 動(dòng) 三 位 一 體 的 器 件 ，MC14513， MC14495， MC14499； 也 有 將 鎖 存 器 、 譯 碼 器 、 驅(qū) 動(dòng) 器 和 顯 示 器四 者 合 一 ， 組 成 一 個(gè) 只 寫 存 儲(chǔ) 器 式 顯 示 模 塊 。 閉 路 電 視 管 理 系 統(tǒng) 所 的 顯 示 要求 并 不 高 ， 顯 示 位 數(shù) 也 只 有 三 位 ， 所 以 我 將 采 用 74LS47 來(lái) 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 靜 態(tài) 硬件 譯 碼 顯 示 電 路 。Intel8255A 為 擴(kuò) 展 接 口 ， 利 用 8255 的 B 口 、 C 口 作 為 輸 出 口 并 鎖 存 器 。由 于 BCD 碼 為 4 位 二 進(jìn) 制 數(shù) ， 故 每 個(gè) 口 可 控 制 兩 位 LED 顯 示 器 ， 每 位 顯 示 器與 8255 口 之 間 均 接 一 片 74LS47（ BCD-七 段 譯 碼 轉(zhuǎn) 換 電 路 ） 用 來(lái) 完 成 BCD 碼-七 段 顯 示 碼 的 轉(zhuǎn) 換 。 此 電 路 稱 作 3 位 LED 靜 態(tài) 硬 件 譯 碼 顯 示 電 路 。圖 3.3 顯示電路143.1.4 輸 入 設(shè) 備 44 鍵 盤鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣；它是一種廉價(jià)的輸入設(shè)備。一個(gè)鍵盤，通常包括有數(shù)字鍵（09） ，字母鍵（AZ）以及一些功能鍵。操作人員可以通過(guò)鍵盤向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、地址、指令或其它的控制命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話 13。本設(shè)計(jì)中共有 15 個(gè)按鍵，分別為數(shù)字鍵 09，開(kāi)，關(guān)，復(fù)位，群體開(kāi)關(guān)，電源開(kāi)關(guān)，數(shù)字鍵可以輸入 1100 電視機(jī)編號(hào)， “開(kāi)” “關(guān)”分別控制電視機(jī)的開(kāi)與關(guān)，群體開(kāi)關(guān)用于需要打開(kāi)所有的電視機(jī)的情況。1 2 34 5 6群體開(kāi)7 8 9 電 源開(kāi) 0 關(guān) 復(fù) 位圖 3.4 鍵 盤 面 板 圖1.鍵盤類型本鍵盤 3為行列式(矩陣式)鍵盤接口，用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，行列式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的 I/O 口線。行列式鍵盤工作原理：無(wú)鍵按下，該行線為高電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，行線電平有列線的電平來(lái)決定。由于行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，必須將行、列線信號(hào)配合起來(lái)并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。2.電路連接方式本設(shè)計(jì)電路連接方式為掃描法 ，能快捷的確定按鍵所在的行列值，只需兩步。第 1 步：列線輸出為全低電平，則行線中電平由高變低的所在行為按鍵所在行。第 2 步：行線輸出為全低電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。方法介紹如下：15D034 D133D232 D331D430 D529D628 D727PA0 4PA1 3PA2 2PA3 1PA4 40PA5 39PA6 38PA7 37PB0 18PB1 19PB2 20PB3 21PB4 22PB5 23PB6 24PB7 25PC0 14PC1 15PC2 16PC3 17PC4 13PC5 12PC6 11PC7 10RD5 WR36A09 A18RESET35CS6U38255R25.1kR35.1kR55.1kR45.1k+5V1 2 3 位位位4 5 6 位位位位位08 97位首先把所有的列線均置為低電平，檢查各行線電平是否有變化，如果有變化，則說(shuō)明有鍵被按下，如果沒(méi)有變化，則說(shuō)明無(wú)鍵被按下。上述識(shí)別具體按鍵的方法叫做掃描法，即先把某一列置低電平，其余列為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行線電平為低電平，則可確定此交叉線處按鍵被按下。3.如何消除按鍵的抖動(dòng)常用軟件來(lái)消除按鍵抖動(dòng)?；舅枷耄簷z測(cè)到有鍵按下，鍵對(duì)應(yīng)的行線為低，軟件延時(shí) 10ms 后，行線如仍為低，則確認(rèn)該行有鍵按下。 當(dāng)鍵松開(kāi)時(shí)，行線變高，軟件延時(shí) 10ms 后，行線仍為高，說(shuō)明按鍵已松開(kāi)。采取以上措施，躲開(kāi)了兩個(gè)抖動(dòng)期 t1 和 t3 的影響。圖 3.5 鍵盤電路3.1.5 看 門 狗 電 路在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 8,由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來(lái)自外界電磁場(chǎng)的干擾,造成程序的跑飛,而陷入死循環(huán),程序的正常運(yùn)行被打斷,由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)工作,會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮,便產(chǎn)生了一種專門16MR1V CC 2G ND3P FI4P F0 5W D I 6R ES T 7W D 08U 1MA X8 1 3L用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片,俗稱看門狗 5。圖 3.6 MAX813L看門狗電路的應(yīng)用,使單片機(jī)可以在無(wú)人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作,其工作原理是:看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè) I/O 引腳相連,該 I/O 引腳通過(guò)程序控制它定時(shí)地往看門狗的這個(gè)引腳上送入高電平(或低電平),這一程序語(yǔ)句是分散地放在單片機(jī)其他控制語(yǔ)句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段不進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí),寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行,這個(gè)時(shí)候,看門狗電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來(lái)的信號(hào),便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào),使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位,即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開(kāi)始執(zhí)行,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位.本次設(shè)計(jì)中，我采用的是美國(guó) MAXIM 公司生產(chǎn)的 MAX813L 進(jìn)行看門狗電路的設(shè)計(jì)，MAX813L 的內(nèi)部看門狗定時(shí)時(shí)間為 1.6s，如果在 1.6s 內(nèi) WDI 引腳保持為固定電平（高或低） ，看門狗定時(shí)器輸出端變?yōu)榈忘c(diǎn)平，二極管導(dǎo)通，使低電平加到端，MAX706P 產(chǎn)生 RESET 信號(hào)使 89C51 復(fù)位，直到復(fù)位后看門狗被清零WDO 才變?yōu)楦唠娖?。?dāng) WDI 有一個(gè)跳變沿信號(hào)時(shí)，看門狗定時(shí)器被清零。將 DI接到 P1.5 上，在程序中只要在小于 1.6s 時(shí)間內(nèi)將該口線取反一次，即能使定時(shí)器清零而重新計(jì)數(shù)，不產(chǎn)生超時(shí)溢出程序正常運(yùn)行。當(dāng)程序跑飛，不能執(zhí)行產(chǎn)生 WDI 的跳變指令，直到 1.6s 因超時(shí)溢出而變低，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)使程序復(fù)位3.1.6 對(duì) 講 機(jī) 的 設(shè) 計(jì)我 們 將 在 這 里 簡(jiǎn) 單 介 紹 一 下 對(duì) 講 機(jī) 的 工 作 方 式 。由 于 在 閉 路 電 視 管 理 系 統(tǒng) 中 引 入 對(duì) 講 機(jī) 9只 是 方 便 主 機(jī) 用 戶 與 終 端 用 戶交 流 ， 對(duì) 其 工 作 要 求 不 高 ， 所 以 在 本 次 設(shè) 計(jì) 中 對(duì) 講 機(jī) 將 采 用 半 雙 工 方 式 工 作 。主 機(jī) 用 戶 在 講 話 時(shí) 終 端 用 戶 只 能 聽(tīng) 而 不 能 講 話 ； 當(dāng) 終 端 用 戶 講 話 時(shí) 主 機(jī) 用 戶不 能 講 話 。 即 該 對(duì) 講 機(jī) 系 統(tǒng) 只 能 有 一 端 講 另 一 端 聽(tīng) ， 不 能 同 時(shí) 講 、 聽(tīng) 。 為 了節(jié) 約 成 本 和 維 護(hù) 方 便 ， 對(duì) 講 機(jī) 只 在 主 機(jī) 端 設(shè) 一 個(gè) 功 率 放 大 器 。 而 終 端 就 不 用再 重 復(fù) 裝 設(shè) 了 。 該 放 大 器 作 用 是 將 音 頻 信 號(hào) 放 大 ， 使 揚(yáng) 聲 器 工 作 穩(wěn) 定 。173.2 終端電路設(shè)計(jì)3.2.1 12 位 二 進(jìn) 制 串 行 計(jì) 數(shù) 器 40404040 是12 位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器。所有的計(jì)數(shù)器為主從觸發(fā)器。計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。CR 為高電平時(shí)，對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零。由于在時(shí)鐘輸入端使用斯密特觸發(fā)器，對(duì)脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制，所有輸入和輸出均經(jīng)過(guò)緩沖。引腳介紹：CP 時(shí)鐘輸入端CR 清除端Q0Q11 計(jì)數(shù)器脈沖輸出端VDD 正電源Vss 地表 3-1 4040 功能表CLK RST Q1-Q12 0 不變 0 加 1 1 清成全“0”C LK1 0R ST1 1Q1 9Q2 7Q3 6Q4 5Q5 3Q6 2Q7 4Q8 1 3Q9 1 2Q10 1 4Q11 1 5Q12 1IC 14 04 0圖 3.7 計(jì)數(shù)器 4040 引腳圖3.2.2 邏 輯 電 路 設(shè) 計(jì)我 們 在 前 面 已 經(jīng) 介 紹 過(guò) 計(jì) 數(shù) 器 的 工 作 方 式 。 但 是 ， 只 是 這 樣