沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）
有BCD 译码、闪烁、移位等功能；同时还可以进行64 键的键盘扫描；CH451 通过1 线或者可以级联的4 线串行接口与单片机等交换数据；并且提供上电复位和看门狗等监控功能。本系统的设计主要应用CH451芯片来实现LED显示和键盘扫描功能，同时采用4线与单片机进行通讯连接，因此下面对这两项功能进行简单说明。
3.4.1显示驱动功能：
CH451对LED采用动态扫描驱动，从DIG0到DIG5，如果有一个引脚吸入电流其它引脚则不再吸入电流。因其有强大的电流驱动级,故可以直接驱动共阴极LED。段引脚SEG6~SEG0分别对应着LED的段G到段A，小数点由段驱动引脚SEG7控制，字驱动引脚DIG5~DIG0分别连接6个LED的阴极。实际上，在系统板上的LED并不是同时显示的，而是从左到右依次被点亮和显示的，由于LED之间显示的时间差特别小，人的肉眼是无法分辨出来的，故在LED显示的时候我们看到的是连续的LED数字显示。这样一来我们就可以方便的编写程序，来实现所要达到的功能。
CH451默认工作在不译码方式，这时候多数应用于发光二极管阵列的显示驱动。当然我们可以通过设定使其工作在BCD译码方式，这种方式主要应用于LED驱动，单片机只要给出二进制数BCD码，CH451将对其译码后直接驱动LED显示相应的字符，使得单片机自身不再需要进行译码操作，简化了单片机的运算和处理。本系统的设计中就是采用这样的方法，使用CH451的BCD译码方式来驱动LED显示功能[14]。如图3-8所示。
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图3-8 显示驱动CH451
3.4.2键盘扫描功能：
CH451的键盘扫描功能支持8×8的矩阵键盘扫描。其在矩阵扫描期间，SEG7~SEG0引脚均带有内部带有下拉电阻，这些引脚用于行扫描输；DIG5~DIG0引脚用于列扫描输出。需要注意的是当启动键盘扫描功能后，DOUT引脚的功能将会由串行接口的数据变为键盘中断以及数据输出。
键盘扫描是定期在显示驱动过程中插入的。在键盘扫描期间，DIG5～DIG0 引脚按照DIG0 至DIG5 的顺序依次输出高电平，其余5 个引脚依次输出低电平；此时SEG7～SEG0 引脚的输出被禁止，当没有键被按下时，SEG7～SEG0 都被下拉为低电平；当有键被按下时，例如连接DIG5 与SEG6 的键被按下，则当DIG5 输出高电平时SEG6 检测到高电平；CH451实行两次扫描，只有两次扫描结果相同时，按键才会被确认，这样做的目的就是为了防止键盘因抖动而误判断。一旦CH451检测到有效按键，则其会记录下按键，并会通过DOUT产生中断，这个时候单片机可以读取按键的代码，确定那个按键被按下。在没有检测到新的有效按键之前，CH451不会再产生任何有效中断。简言之，CH451不支持组合键，同一时刻只能有一个有效按键被按下。
CH451 所提供的按键代码为7 位，位2～位0 是列扫描码，位5～位3 是行扫描码，位6 是状态码（键按下为1，键释放为0）。事实上单片机可以在任何时候读取按键代码，但是通常情况下单片机都会在CH451产生有效中断时读取按键代码。此外，假如想知道按键何时被释放，单片机可以用查询的方式来实现。键盘模块如图3-9所示。
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图3-9 键盘模块
3.5 报警电路设计
本系统的设计中要求对满足相应条件时提供蜂鸣器发生报警，要求条件为：测定温度大于80℃。压力大于70kPa.在这种情况下即认为车辆散热系统不符合安全要求，此时系统必须发声提示用户当前状态，使得用户在知晓当前情况后进行相应的调整，保证设备的正常运行。蜂鸣器电路的揭发特别简单，只要将其接到单片机的I/O口上，通过内部软件程序的编写即可完成规定的要求。外部电路清晰简单，内部发声的程序也不难，只要将相应的程序加到准确的位置，在正确的时候进行调用即可。蜂鸣器与单片机的连接如图3-10所示。
图3-10 蜂鸣器与单片机的连接
3.6 本章小结
本章主要论述了系统整体的设计，分为压力采集模块、温度采集模块、单片机系统以及使用CH451芯片实现的数码显示和键盘扫描。在每一部分的设计中涉及到各个部分的内部基本结构，基本功能，和基本的实现要求等内容，使得用户对系统的每一个部分都有清晰鲜明的认识和理解，对功能的实现有深入的认识，做到原理功能都了然于心。
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第4章 系统的软件设计
单片机系统的设计可以说是层出不穷，但是单片机的程序设计却比较有其自身的特点。单片机系统的设计上必须兼顾软件和硬件各自的特点，硬件电路设计一般都是视具体需要而设计的，通用性不强，既定的硬件电路决定了软件的编写难易程度和一系列的编写要求，所以软件的编写受制于硬件，基于这一点考虑，硬件电路的设计要合理，从而方便软件的编写和运行。当然在一些时候相应软件的编写可以代替硬件实现一些功能，但是这样的话一般会以牺牲单片机的运行速度问代价的。总的来说如果可以讲硬件设计与软件设计有机结合起来，不但可以保证运行速度还可以使得软件的编写清晰简单。
在软件设计中，用户通常要根据硬件电路的实际情况来编写软件，受制于相应的电路和连接方式。在这样的情况下，软件的设计一般会将程序分成若干功能模块，然后写相应模块的程序，最后在主程序中进行调用，这样的软件设计清晰易懂，良好的软件设计就应该是这样一个流程。
4.1 系统主程序流程图
本设计中系统的主控制器是C8051F020单片机，系统的工作的过程基本上可描述为：系统上电后，完成各部分的初始化工作。初始化主要包括DS18B20模块初始化，MPX2100压阻式传感器测压模块初始化，单片机相应设置初始化，CH451数码显示驱动芯片初始化等。初始化结束后，系统进入正常工作状态，测压、测温开始进行，温度，压力的上下限初始值由程序设定好，单片机控制各个部分做出相应操作，并将数据在LED上予以显示和控制蜂鸣器是否发出报警信号。系统上电复位后，不再需要人工干预，系统会自己正常工作。系统内部软件会对当前温度和压力做出相应判断，完成设计之初的各项功能。整个系统完全自动化，整个系统程序调试完成后，装入系统运行调试，通过后系统就会像人的大脑一样工作，使用者只需要查看显示数据就可以知道被控对象的当前状态，系统使用方便简单。主程序的流程图如图4-1所示。
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开始 系统初始化
温度采集 压力采集 温度键是否按下 是 执行温度子程序 否 温度是否超出范围 否 压力键是否按下 是 执行压力子程序 是 蜂鸣器报警 否 压力是否超出范围 否 是 蜂鸣器报警 20