南华大学电气工程学院毕业设计（论文）
时，I/O 口浪费大电路结构显得复杂。因此，此键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
矩阵式按键结构适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。矩阵键盘工作原理：行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键，行线处于高电平状态，有键按下，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平为低，则行线电平为低，列线电平为高，则行线电平为高。矩阵式按键结构的优点就是节约单片机I/O口，适用于按键比较多的场合。
在本设计当中，由于只需要三个按键，所以采用独立式键盘结构，当按键被按下时，I/O 口电平为低 ；松开时， I/O 口电平为高。电路连接图如图 3.6所示：
图3.6 独立式键盘
3.4.2 液晶输出显示
液晶显示屏具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等诸多优点。在袖珍式仪表和低功耗应用系统中，LCD得到越来越广泛的应用字符型液晶显示 屏，是一种用5 * 7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为 1 行 16个字、2行16个字、2 行20个字等，本设计以常用的2行16个字的LCD1602液晶模块作为数据显示模块。LCD1602采用标准的16脚接口，其引脚功能如表3.8所示：
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表3.8 LCD1602接口引脚及其功能
引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1. 主要管脚介绍
VO：液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
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符号 Vss Vdd VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 LEDA LEDK 状态 输入 输入 输入 三态 三态 三态 三态 三态 三态 三态 三态 输入 输入 功 能 电源地 电源+5V 液晶驱动电源 寄存器选择 读、写操作 使能信号 数据总线（LSB） 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线（MSB） 背光+5V 背光地 南华大学电气工程学院毕业设计（论文）
RS：寄存器选择，高电平时选择数据寄存器；低电平时选择指令寄存器。 R/W：读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址；当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
E：使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 2. LCD1602与AT89S51 的I/O口电路连接如图3.7所示：
图3.7 LCD1602硬件连接图
3.5 报警电路
一个良好的系统是需要报警的，否则可能会造成安全事故。本设计的声光报警电路图如图3.8所示：
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图 3.8 声光报警电路
若出现安全故障或超温情况，则输入P1.0由低电平变为高电平，红色指示灯D6亮，同时扬声器发出声音。
3.6 串行通信接口
在微机系统中，CPU与外部设备的基本通信方式有两种：并行通信和串行通信。并行通信是一组数据的各数据位在多条线上同时被传输。其优点是：传输速度快，信息率高；适合于外部设备与微机之间进行大量和快速的信息交换。其缺点是：传输的成本比较高，抗干扰能力差。串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。串行通信的优点是节省传输线，特别是在远距离通信中，缺点是数据传送效率低。
RS-232C为最常用的串行接口标准，它能很方便地把各种计算机、外部设备和测量仪器有机连接起来，构成一个测量、控制系统，实现数据通信。串行接口可靠传输时的最大通信速度和传送距离指标之间具有相关性，适当降低通信速度，可以提高通信距离，反之亦然。采用RS-232C标准进行单向传输时，最大
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传输速率为20K bit/s最大传送距离为15米。
由于PC机输出的是标准的RS-232C 电平，而单片机输出的是TTL电平，故须采用MAX232芯片将TTL电平与RS-232C电平进行转换。MAX232为线路驱动器接收器，使用单SV电源供电，配接4个1uF电解电容，可完成RS-232C电平与TTL电平之间的转换，转换完毕的串口信号TXD, RXD直接和AT89S51的串行口连接，硬件连接如图3.8所示：
图3.8 RS232串口通信电路图
3.7 电源模块设计
因为单片机的工作电源为+5V且底层电路功耗很小。所以在单片机电源设计中常使用输出电压固定的集成稳压器，作为稳压器件。这种集成稳压器只有输入、输出和公共引出端三个端口，故称为三端稳压器。采用三端稳压7805即可制作输出为+5V 的电源，为单片机提供正常工作电源，也可以为其它模块提供电源。本设计中所采用的直流稳压电路如图3.9所示：
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