河南科技大学本科毕业设计（论文）
§2.2.1 主控芯片选择
码表主要以单片机为主控芯片，而能是想其功能的芯片却有很多，本设计选用的是SST89E516RD。
SST89E516RD是8位集成存储器的51系列兼容单片机，和51系列单片机软件兼容、开发工具兼容、管脚也兼容。SST89E516RD片内有两块SuperFlash EEPROM，分为64K主块(Block0)和8K次块(Block1)。Block0的地址范围是0000H～ffffH；Block1的地址范围是10000h～11fffh。做仿真器时Block1存储区烧写SoftICE仿真监控程序。
SST89E516RD具有在应用可编程(IAP)和在系统可编程(ISP)的功能，其中IAP是通过串口实现的。由于SST89E516RD具有两块独立的SuperFlash程序存储区，当监控程序在Block1存储区中运行时可以改写Block0程序存储区中的程序，使用在线SoftICE模式，不需要反复的将调试程序下载到单片机中，避免了单片机的老化损坏，可方便的与Keil C实现SoftICE在线仿真调试功能[3]。
§2.3 数据处理并显示模块
§2.3.1 多位LED数码管显示
1. 数码管动态显示
有多位LED数码管显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由FPGA的一个8位的I/O口控制，而每一位LED数码管的公共阴极或者公共阳极分别由FPGA的其它的I/O口线控制。对于8位的LED数码管显示，可用采用程序控制的方法，通过不断的移位发送选中要显示的数码管。可见在整个显示模块中至少要9根I/O口线。因为是动态显示，所以需要定时刷新LED数码管。为了稳定的显示，在多位LED数码管显示时需要有很高的数据刷新频率，否则会导致显示效果有些闪烁[4]。
2. 数码管静态显示
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在多位LED数码管显示时，为了能够显示效果较好，简化电路，把每一位LED数码管的公共阴极或公共阳极通过串行限流电阻后接地或者接+5V，而每位LED数码管的段选线(a、b、c、d、e、f、h)与一片74LS164的4位并行输出口相连接。因为FPGA是并行工作的，故此时FPGA同时发送36个数据用于锁定9个显示的数码管。这样不用通过不断地刷新来改变显示数据，也没有延时，数码管也不会因为频率低而闪烁，只有FPGA发送的数据改变时数码管才发生相应改变。
§2.3.2 128*64 LCD显示
1. 128*64LCD串口方式显示
当PSB脚接低电位时，模块将进入串行模式。从一个完整的串行传输流程来看，一开始先传输起始字节，它需先接收到五个连续的?1?（同步位字符串），在起始字节，此时传输计数将被重置并且串行传输将被同步，再跟随的两位字符串分别指定传输方向位(RW)及寄存器选择位(RS)，最后第八位则为?0?。在接收到同步位及RW和RS资料的起始字节后，每一个八位的指令将被分为两个字节接收到：高4位(DB7~DB4)的指令资料将会被放在第一个字节的LSB（最低有效位）部分，而低4位(DB3~DB0)的指令资料则会被放在第二个字节的LSB部分，至于相关的另四位则都为?0?。
2. 128*64LCD并口方式显示
当PSB脚(OCMJ4X16A/B)接高电位时，模块将进入并行模式，在并列模式下可由指令DL FLAG 来选择8位或4位接口，主控制系统将配合(RS , RW , E , DB0～DB7)来达成传输动作。
从一个完整的流程来看，当下设定地址指令后(CGRAM,DDRAM)若要读取数据时需先DUMMY READ一次，才会读取到正确数据，第二次读取时则不需DUMMY READ ，除非再进行下设定地址指令才需再次DUMMY READ。在4位传输模式中，每一个八位的指令或数据都将被分为两个字节动作：较高4位(DB7~DB4)的资料将会被放在第一个字节的(DB7~DB4)部分，而较低4位(DB3~DB0)的资料则会被放在第二个字节的(DB7~DB4)部分，至于相关的另四位则在4位传输模式中DB3~DB0接口未使用。
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鉴于并口传输方式可以大大地减少系统对时钟的考虑，并且可以提高系统的效率以及减少延时带来的误差，故采用并口传输方式。
并口传输信号时如图2-2示。
图2-2 LCD并口传输信号图
本设计采用的是128*64LCD液晶显示。 主要参数：
（1）工作电压(VDD)：4.5～5.5V。 （2）逻辑电平：2.7～5.5V。 （3）LCD驱动电压(Vo)：0～7V。
（4）工作温度(Ta)：0～55℃(常温)/-20～75℃（宽温）。 （5）保存温度(Tstg)：-10～65℃(常温)/-30～85℃(宽温)。
§2.4 键盘部分及所需芯片选择
键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘。
编码键盘：由硬件逻辑电路完成必要的键识别工作与可靠性措施。每按一次键，键盘自动提供被按键的读数，同时产生一选通脉冲通知微处理器，一般还具有反弹跳和同时按键保护功能。这种键盘易于使用，但硬件比较复杂，对于主机任务繁重之情况。
非编码键盘：只简单地提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为简单，但占用CPU较多时间。有：独立式按键结构、矩阵式按键结构[5]。
首先，确定键盘编码方案：采用编码键盘或非编码键盘。随后，确定键
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盘工作方式：采用中断或查询方式输入键操作信息。然后，设计硬件电路。非编码键盘系统中，键闭合和键释放的信息的获取，键抖动的消除，键值查找及一些保护措施的实施等任务，均由软件来完成。
键盘是单片机系统设计中一种主要的信息输入接口，合理的设计，不仅可以节省系统的设计成本，更可使仪器设备的操作变得更为简单、方便，很大程度上提高系统综合性能。
本设计中，码表要设置很多参数，所以需要输入很多数据，所以本设计中的键盘部分是选用的ZLG7290 I2接口键盘。键盘只需要12个，分别为0~9十个数和小数点以及确认键[6]。
§2.4.1 ZLG7290芯片特点
选用的ZLG7290具有以下特点：
（1） I2C串行接口，提供键盘中断信号，方便与处理器接口。 （2） 可驱动8位共阴数码管或64只独立LED和64个按键。 （3） 可控扫描位数可控任一数码管闪烁。
（4） 提供数据译码和循环，移位，段寻址等控制。 （5） 8个功能键，可检测任一键的连击次数。
（6） 无需外接元件即直接驱LED，可扩展驱动电流和驱动电压。 （7） 提供工业级器件，多种封装形式PDIP24，SO24。
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第3章 系统硬件设计
§3.1 系统设计图
ZLG7920 芯片 键盘 AT24C02 128*64LCD显示器 SST89E516主控芯片 喇叭 传感器
图3-1 系统框图
本设计采用的是128*64液晶显示器，以ZLG7290作为控制芯片的键盘，以SST89E516作为系统的主控芯片。
§3.2 SST89E516主控芯片
§3.2.1 芯片一般通用暂存器
ACC：最重要的暂存器，运算资料转移都透过ACC。 PC：程式计数器，记载着程式下一个待执行指令位址。 B暂存器：用于乘法，除法指令的辅助暂存器。 PSW程式状态字组：记录程式云作时，CPU各种状态。
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