基于低功耗单片机的数码显示系统
Rajesh Kannan Megalingam, Sreenath P S, Devidayal Soman, Jessin P A, Srikanth S Amrita Vishwa Vidyapeetham, Kollam, Kerala, India
Email: rajeshm@amritapuri.amrita.edu, sreenathpsmallan@ieee.org, dayal3656@gmail.com, jessinrules@gmail.com,
摘要：在许多公共场合经常需要排队而产生很多不便，像在超市、银行、食堂等等，这就要求采取许多办法来加快速度并解决问题。在本文中，我们展示了一种基于低功耗单片机的智能标记号码显示系统来解读上述比便问题。本系统采用两套显示单元来显示00—99的两位数字信号，一个显示用户，另一个显示顾客。运用本系统，顾客不必再排队而只需等待顾客自己的号码显示在顾客显示屏上即可。本系统包含两个部分：一个显示单元、一个微机处理单元。微机处理单元中的软件通过PIC16F877A单片机来执行。如果令单片机置于睡
眠模式可使系统处于节电模式。人通过一个外围键盘与单片机交互联系。每套显示单元都包含两位七段显示，并从集电极开路的BCD译码器获得输入信号。此处提到的低功耗记号数字显示系统从某种意义上说其独特之处在于通过单片机进入睡眠模式来节省电能的。
关键词：睡眠、低功耗、令牌数字显示
Ⅰ：前言
在我们大学校园食堂里使用麦克风来喊令牌号码的，由于发音产生了很多疑惑，就像十七和七十发音很像。还有当顾客里柜台很远是也很难挺清楚口头的声音。大家都知道，视觉比声音更能引起人们的注意，所以就急需一个令牌数字显示系统来解决问题。令牌数字基于先到先得分布，以满足顾客的服务要求。服务人员只要在在系统中输入要在数码显示屏上显示的内容并予以提示即可。顾客也不需再去排队，因为他们的次序已经确定。他们可以交谈放松知道他们的号码显示在显示屏上。
本系统独特之处从某种意义上说在于不使用时我们把系统置于低功耗模式，来减少电能消耗。在文章的前一部分，我们给出了系统的概述，紧随的是各个模块的简单工作流程。在文章的后一部分中，我们给出了测试方法、工具使用、调试以及实验结果，绘制了电能消耗的平面图。 978-0-7695-3938-6/09 $25.00 ? 2009 IEEE DOI 10.1109/ICMENS.2009.42
Ⅱ：系统概述
图片1：基于PIC单片机的令牌号码显示系统的方框图
如图一所示：令牌号码显示系统主要有六个模块组成。包括：PIC单片机– 16F877A、键盘、显示单元、74LS47BCD七段译码器、
5v/12v电压源。以下是对每个模块的详细描述。 ? ·微控制器 - PIC16F77A[1]
? PIC16F77A[1]是一种常用的微控制器，尤其是在自动控制、工业电器、民用消费领域。我们用40DIP引脚封装的PIC16F877A ，其工作电压为+5V，工作频率为4MHZ。这里我们运用单片机睡眠指令是系统进入功率下降模式。
⑴． 低功耗或是功率降低模式
⑵． 通过执行睡眠指令进入低功耗或是功率降低模式
。在睡眠指令执行前I/O端口维持原先状态（驱动电平高、低或是高阻态），在最低功耗模式下，I/O端口被置于VDD或是VSS，确保没有外部电路电流进入。活动的MCLR端始终置于逻辑高电平。系统从睡眠模式唤醒需要从MCLR端或者PORTB输入中断信号。
IEEE
Compter Society
图片2：键盘接口电路
B : 键盘
本系统采用4×3矩阵键盘来减少I/O接口数，此处只需7而不是12.大键盘效果更好。
4×3键盘内部电路如图2所示，4根行线由RB7—RB4通过内部上拉电阻来启用，三根列线连接RB1—RB3，由他们分别
置低电平来轮流选中个根列线由此扫描矩阵键盘。因为有上拉电阻存在，键盘按键通常保持开的状态而视为逻辑1.如果一个按键所连接的列线为低电平，行线也是低电平，这意味着一旦缩小关键行已检测到列:行列交叉口就是已知的。330Ω电阻限制了开关电流。
·消除抖动
按键是一种具有弹簧效应的机械装置。当一个按键被按下/松开，需要几毫秒来处理开/关的状态。在过渡期间，由于机械振动这种接触会频繁的产生和消除，按键的震动持续时间和高频率和按键的结构有关。在震动期间，按键的状态是无法确定的。这种震动与反弹无论是使用专用硬件还是软件都可以消除。
在这里采用软件来消除按键抖动。其中一种用来消除按键反弹以及按键和电子器件连接产生的噪声的方法是调用消除反弹子程序。子程序不断扫描按键的状态并存储直到一段短时间内查询开关状态没有改变，它才返回按键的状态。通常情况下，假定在一段延时时间内，开关的状态不会改变。延时时间的长短取决于键盘质量、环境噪声和处理速度。 C : 显示
其中一种最常用的数字显示方法是运用7端数码管来显示十进制数字0--9，它能够很容易的为操作者和用户所理解。该显示单元包含一个BCD七段译码电路和两位数码管。