自动立体停车库控制系统设计方案

1 自动立体停车库控制系统设计方案 1 引 言 近几年来，随着我国国民经济和汽车制造业的迅速发展，汽车保有量快速增长。北京、上海等大城市以每年 15 万辆的速度增加，而道路建设及停车位的建设远低于此。停车难所导致的占道停车、占用绿地停车，不仅使交通堵塞问题更加严重，而且涉及到投资环境和城市环境，日益引来各方人士的关注。如果停车难问题和交通拥挤问题得不道妥善解决，将同时影响了轿车进入家庭的步子，影响汽车制造业的迅速发展，影响国民经济的稳步持续发展。 1997年，深圳注册车辆 40万辆，异地注册在深圳行驶车辆 12万 辆，停车位仅 4万多个，北京机动车保有量近 140 万辆，加上每天几十万辆进京车辆，而公共停车位仅 8万多个。广州市机动车辆保有量为 90万辆，外地进市车辆 10万辆，共 100万辆，仅有停车位 9万个。专家指出只有公共停车位置达到机动车辆总数的 15 25%左右，才能缓解停车难问题。 进入 21世纪以来，随着我国社会与经济的发展，轿车特别是私家轿车的生产量和社会保有量迅速增加。近几年来，我国私人购车占售车总量的比例大幅递增，到 1999年己经达到了 50%，中国汽车需求量和保有量出现了加速增长的趋势。 2000到 2002年实际汽车 保有量分别为 平均增长率分别达到了 12%、 2003年汽车保有量达到 2353万辆，比 2002 年 增长 以上事实说明， 2004着汽车数量日益剧增，解决停车问题日益严重，尤其是居民小区、大型公共消费场所等，寸土如金，停车场向空间发展，己势在必行。根据有关市场调查，目前在大中型城市对立体车库的年需求量至少为 10万个车位，但该类产品供应量很少，国内只 有30 家左右企业的少量产品供应市场。外国的相关公司看好这一巨大的市场，目前有产品向中国出口，但是其价格高，使用成本与收费高，使国内市场难以接受，限制了其推广使用。在我国，除北京、上海等特大城市外，沿海工业发达、人口密集的城市和地区也已经陆续开始安装和使用立体停车库，表现出强劲的市场需求。 立体车库的国内外发展现状： 立体车库在国外，尤其在日本已有近 30 至 40 年的历史，无论在技术上还是在经验上均己获得了成功。美、德、日、韩等国家的产品代表了国际的领先水平，国内立体车库多为进口德国和韩国的产品。在西欧、东南亚、 韩国和日本得到了广泛的应用，形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。 我国于 90 年代初开始研究开发立体车库，距今己有 20 几年的历史。由于很多新建小区内住户与车位的配比为 1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体车库以其平均单车占地面积小的特性，己被广大用户接受。立体车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性： 首先，立体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据 40 平方米的面积，如果采用双层立体车库，可以使地面的使用率提高80%例如采用地上多层立体车库， 50 平方米的地面积上便可存放 10 辆车，这可以大 2 大地节省有限的土地资源，少量节省建设开发成本。 其次，立体车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 在立体车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。立体车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下 都可以随机设立立体车库。这为目前车库短缺的小区解决停车难的问题提供了有效途径。 所以从技术、市场、政策等诸多因素分析，自动立体车库项目已经具备了良好的开发条件，具有重要的现实意义。 立体车库的种类比较多，目前国内外比较流行的型式有 : 该类的主要特点在于 : 置灵活，建设周期短。 防、外装修、建设、地基等投资少。 造简单，安全可靠。 候时间短。 作噪声低。 关、住宅小区配套停车场的使用。 韩国 和德国公司的这类产品比较多，二层升降横移式立体车库特别适应于原有地库自走式停车场的改造工程。多层升降横移式主要适应于高度不受限制的平面自走式停车场的改造，结构简单且都已模块化。 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需求较多的客户使用。 垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升 式立体车库一般高度较高 (几十米 )，对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。 此类型的车库具有如下特点 : 个泊位面积可停 6至 10辆车。 防可利用消防栓。 装修、消防等投资少，建设周期短。 行安全可靠。 停车业在国外已有近三十年的发展史，在我国大部分技术是引进的，不仅起步晚，也不很成熟，但市场潜力很大，有待于我们去拓展。本论文是针对目前国内停车行业的发展状况而设计的车位控制系统。车位控制系统 对要存入车辆完成车号输入、车号显示、存储、 3 选择最优车位及将确定的车位信号传输等功能；对取出车需完成车号输入、车号查找、显示确定车位及车位信号的传输等功能。车位控制系统的控制功能分三部分：第一部分为共享功能：车号输入功能，车号显示功能。第二部分是存车信号处理功能。车号的存储功能，存入车辆的最优存入车位的选择功能，最优存入车位的显示功能，最优车位的信号处理和传输功能，第三部分为取车信号处理功能：需取出车辆车号的查找功能，需取出车辆的车位号显示功能，需取出车辆的车位号的信号传输功能。 4 2 系统总体方案设计 控制原理 车位控制系统主要实现了对各种数据的处理，对车牌号的存储及定位处理，选取最优车位时对寻优轨迹的数据处理以及车牌号查找时的数据查找等的处理。微处理器需处理不同数据，有时也较繁杂。各种数据不能随意乱存放，必须根据具体数据的特点按一定的规则来组织和存放。本文根据各数据元素之间的相互关系，对数据进行了有效的组织，解决了数据存储方式，并设计出对应的数据处理算法。各数据元素之间的相互关系有两层含意：一种指各数据元素之间的抽象关系，即逻辑关系 ，如先后关系、层次关系等；另一种指在计算机中存放地址之间的关系，即存储结构。逻辑关系只考虑数据元素之间逻辑上的先后次序，不分上下层次，称为线性结构。如数据元素之间在逻辑上还有上下层关系或元素之间互相联系的情况不规则，不能简单地用线性关系来表达时，属于非线性结构。 逻辑结构最终必须以某种具体的形式实现，这种具体的形式就是“存储结构”，可用四种基本方法来实现。第一种为“顺序存储”，即将各数据元素按逻辑上的顺序存入在一段连续的空间内，并使逻辑上相邻的元素在想象空间上相邻；第二种为“链式存储”，各数据元素存放地址不 受约束，可以连成一片，也可以分散在不连续的若干个地址上，通过链接指针表示各元素相邻的关系；第三种为“索引存储”，在这种存储方式中保存有一个索引表，索引表的每一项由两部分组成，其中一项表示数据元素的关键字，另一项中保存有对应数据元素的实际存放地址；第四种为“散列存储”，即直接利用数据元素的关键字来计算该数据元素的实际存放地址。 车位控制系统处理的数据之间在逻辑上只有先后次序，不分上下层次，都属于线性结构，存储结构上则各有不同。 数据元素的逻辑设计和存储设计完成之后要确定算法。数据处理都有一定目的，实现这个目的 的处理方法称为算法。 控制功能 本文所研究的车位控制系统的控制功能分三部分：第一部分为共享功能；第二部分是存车信号处理功能；第三部分为取车信号处理功能。 1 享控制功能 共享功能是指无论存车或取车都需应用的功能。主要有： 将要存入或取出的车辆的车牌号从键盘上输入； 将从键盘上键入的车牌号码在显示器上显示出来，以便确认是否输入正确。 车信号处理功能 存车信号处理功能是指车位控制系统在有车辆需存入车库时所应完成的功能，主要包括 以下几项： 5 将键盘上输入的车牌号码存入单片机的存储器中； 根据现有的车辆存入情况选择最优存入车位的功能； 将已选定的最优车位在显示器上显示出来的功能； 将选定的最优车位转换成信号并将信号传输给存取车控制系统的功能。 车信号处理功能 取车信号处理功能是指停车库中已存入车辆需取出时所需功能，主要有以下几项： 根据输入的车牌号码，在已存入车辆 中查找需取出车辆的位置； 将需取出车辆的存放车位号在显示器上显示出来； 将需取出车辆的车位号处理后传输给存取车控制系统的功能。 方案设计 车位控制指对要存入车辆完成车号输入、车号显示、存储、选择最优车位及将确定的车位信号传输等功能；对取出车需完成车号输入、车号查找、显示确定车位及车位信号的传输等功能。 图 2件结构框图 控制面板是车位控制部分的组成部分之一，面板上有输入键和显示器，输 入键包括数字键、字母键及存取车控制键。显示器是 8 位的，六位用来显示车牌号，两位显示车位号。为了实现车位控制系统和各项控制功能，本文设计了一个微处理器专用控制系统，主要由单片机、储存器、显示器、键盘和接口芯片组成。图 2 系统的硬件总图如图 2 单片机程序存储器数据存储器监视器键 盘停车位显示器控制面板显示 6 图 2统总硬件图 30130231K 14 王小军 3 系统硬件设计 单片机的发展趋势 现在可 以说 是 单片机百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从 8位、 16位到 32位，数不胜数，应有尽有，有与主流 列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。 2 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： 031推出时的功耗达 630现在的单片机普遍都在 100着对单片机功耗要求越来越高，现在的各个单片机制造商基本都采用了 补金属氧化物半导体工艺 )。 89高密度金属氧化物半导体工艺 )和 补高密度金属氧化物半 导体工艺 )。 由于其物理特征决定其工作速度不够高，而 具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗蓄电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器 (片内数据存储器 (只读程序存储器 (并行和串行通信接口、中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如 A/脉宽调制电路 )、 门狗 )、有些单片机将 晶 )驱 动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。 3现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中 面封装 )越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以 核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有 以 有着强劲的发展势头，中国台湾的 于其低价质优的优势，也占据一定的市场份额。此外还有 本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。 单片机的选择 美国 司 1980 年推出了 列高档 8 位单片机。提高了芯片的集成度，性能上大为提高，增加了多种片内硬件功能，并扩展了功能单元的种类和数量。 4 输出口 8 ，尤其是它有一个全双工的串行口。 4对程序存储器是内外总空间为 64 5个中断源， 分为 2个优先级，每个中断源的优先级是可编程的，它的堆栈位置也是可编程的，堆栈深度可达 128 字节。 个 16 位的定时 /计数器，通过编程可以实现四种工作模式。 个 16位的定时 /计数器。 32个通用寄存器，以适应多种中断或子程序嵌套的要求。 要表现在 法、除法、比较、堆栈操作和多种位操作指令。 5当振荡器频率最高时（ 12大 部分指令执行时间为 1s，少部分为 2s，乘除指令的执行时间也只有 4s。 特别值得一提的是 实际上是一个完整的一位微计算机，这个一位的微机有自己的 寄存器、 I/八位微机和一位微机结合在一起，是微机技术上的一个突破。一位机在开关决策、逻辑电路仿真和实时测控方面非常有效，而八位机在运算处理、智能仪表常用的数据采集方面有明显的长处。在 布尔处理器 ） 的硬件资源是复合在一起的，二者相辅相成，这是 的精美之处，也是一般微机所不具备的。 89引脚介绍 掌握 片机，应首先了解 引脚，熟悉并牢记各引脚的功能。 6制造工艺为 单片机都采用 40 只引脚的双列直插封装（ 式 ,目前大多数为此类封装方式。制造工艺为 8031/897采用方行封装方式，为 44只引脚（其中 4只是无用的） ） 如图 37 40只引脚按其功能来分，可分为如下 3类： 1. 电源及时钟引脚： 2. 控制引脚： 、 、 3. I/个 8位 I/ 下面结合图 3 电源及时钟引脚 1电源引脚与时钟引脚 电源引脚接入单片机的工作电源 (1)0引脚 )：接 +5 (2)0引脚 )：接地。 9 图 392个时钟引脚 接晶体与片内的反相放大器构成了 1个振荡器，它为单片机提供了时钟信号。 2个时钟引脚也可以外接独立的晶体振荡器。 用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到 部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频 ，如晶振为 12钟频率就为 68晶振的频率可以在 1容取 30号同样为 其后面还有频率编号，有 12,16,20,24家在购买和选用时要注意了。如 44综上分析，此次设计中的最小系统的设计采用 89 (1)19引脚）：接外部晶体振荡器的 1个引脚。该引脚内部是 1个反相放大器的输入端。这个反相放大器构成了 片内振荡器。如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。 (2)18引脚）：接外部晶体振荡器的另一端，在该引脚内部接至内部反相放大器的输出端。若采用外接晶体振荡器时，该引脚接收晶体振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。 控制引脚 此类引脚提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 (1)引脚 )： 复位信号输入断，高电平有效。当单片机运行时，在此引脚加上持续时间大于 2个机器周期的高电平时候，就可以完成复位操作。在单片机正常工作时，此引 脚应 低电平。 0 备用电源的输入端。当主电源 低到某一规定值的低电平时，将 +5内部 保证片内而使单片机在复位后能继续正常运行。 (2)单片机上电正常工作后， 单片机访问外部存储器时， 位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号。即使不访问外部锁存器， 频率为时钟振 荡频率的 1/6。如果有脉冲信号输出，则单片机基本上是完好的。 应该注意的是，每当 2个机器周期中 次，即丢失 1个 冲。因此，严格来说，用户不宜用 个 为本引脚的第二功能。在对片内 引脚作为编程脉冲输入端。 (3) ：程序存储器允许输出控制端。在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出脉冲下降沿作为读外部程序存储器的选通信号。此引脚接外部程序存储器的 端。 端可以驱动 8个 如果检查一个 片机应用系统上电后， 否正常到外部程序存储器读取指令码，可用示波器检查 端有无脉冲输出。 (4) / 功能为内外程序存储器选择控制端。 当 引脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在 序计数器）值超过0超出片内程序存储器的 4自动转向执行外部程序存储器内的程序。 当 引脚为低电平时，单片机则只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。对于 8031来说，因其无内部程序存储器，所以该引脚必须接地，这样只能选择外部程序存储器 。 本引脚的第二功能。在对 751 内 于施加较高的编程电压。 10对于 89加在 12V。 I/O 口引脚 (1)向 8位三态 I/口可作为地址总线（低 8位）及数据总线分时复用口，可驱动 8个 (2)8位准双向 I/驱动 4个 (3)8位准双向 I/地址总线（高 8位）复用，可驱动 4个 (4)8位准双向 I/功能复 用口，可驱动 4个 这里要特别注意准双向与双向三态口的差别。 个 8位准双向的I/口线在片内均有固定的上拉电阻。当这 3个准双向 I/向该口先写 1，另外准双向 I/空”状态，故称为准双向三态 I/ 11 片机最小应用系统设计 此次设计选用 8989片本身就是一个最小系统。 11在能满足系统的性能要求情况下，可优先考虑采用此种方案。用这种芯片构成的最小系统简单且可靠。用 89片机构成的最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，该系统与其他最小系统相比，省去了外扩程序存储器的工作，该最小应用系统只能用作一些小型的数字量的测控单元。单片机最小系统电路如图 3 2所示： 图 39起程序跑飞，可能会使程序陷入死循环。指令和软件技术不能使失控的程序摆脱死循环的困境，这时系统将完全瘫痪。如果操作人员不在场，可按下人工复位按钮，强制系统复位。但操作人员不可能一直监视着系统，即使监视 着系统，也往往是在引起不良后果之后才进行人工复位。能不能不要人来监视，就能使系统摆脱死循环，重新执行正常的程序呢？这可采用“看门狗”技术来解决这一问题。 12 “看门狗”技术就是使用一个计数器来不断计数，监视程序循环运行。若发现时间超过已知的循环设定时间，则认为系统陷入了死循环，这时计数器溢出，然后强迫系统复位，在复位入口 0000系统运行进入正轨。 另外，在单片机系统运行时，有可能会发生电源掉电的意外情况，一些重要的数据可能丢失。这时需要系统应首先检测到电源的变化，然后通过切换 电路把备用电池接入系统，以保护 目前看门狗电路和掉电保护电路，都已经集成在一片微处理器监控芯片中。因此 类芯片集成化程度高，功能齐全，具有广阔的应用前景。在单片机应用系统中使用微处理器监控芯片，可以大大提高单片机应用系统的抗干扰能力和可靠性。 1)复位电路 2 微处理器在上电、掉电及低压供电时，监控器产生脉冲信号这可以保证微处理器实现上电自动复位；当供电电压过低时，防止 源电压 着 续升高， 13当 是要滞后一个复位脉冲宽度 （ 约 200后再变为高电平。 当 使以后 是要延迟一个复位脉冲宽度。掉电时， 2)监视电路 此次设计选用 14看门狗电路计数器定时电路，在 平，宽 度可小至 50，定时器开始计数。若 且清零。当定时器启动后，若在 入脉冲，监控器将输出一个复位信号，引脚 低电平，同时定时器清零，只要 时器将一直停止工作。 +5就需要合理选择电阻 所以 路图如下： 图 3 监视电路原理图 示、键盘电路的设计 常用的 示器为 8段（或 7段， 8段比 7段多了 1个小数点“ ）。每一个段对应 1 个发光 2 极管。这种显示器有共阳极和共阴极两种，共阴极 示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。同样，共阳极 常此公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接 低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。为了使 示器显示不同的符号或数字，就要把不同段的发光二极管点亮，这样就要为 示器提供代码，这些代码可使 应的段发光，从而显示不同字型，因此称该代码为段码（或字型码）。 3 显示器电路设计 由 位的 根位选线和 8码线控制显示字符的字型，而位选线为各个 控制该 点亮显示器有静态和动态两种方法： 所谓的静态显示，就是当显 示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，例如 7段显示器 a、 b、 c、 d、 e、 显示 0。这种显示方式每一位都需要有一个 8 位输出口控制。静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度且字符不闪烁，所以可由 8255的输出口直接驱动。在单片机串行口方式 0应用中，也是采用静态显示方法。当显示器位数较少时，采用静态显示的方法是合适的。当位数较多时，用静态显示所需要的 I/般采用动态显示方法。 1)静态显示方式：各位的共阴极或共阳极连接在一起并接地；每位的段码线分别与一个 8 位的锁存器输出相连。 之所以称为静态显示，是因为各个 显示字符一经确定，相应锁存器所存的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。正因如此，静态显示器的亮度都较高。这种显示方式接口编程容易，付出的代价是占用的口线较多。如果显示器的位数增多，则需要增加锁存器。因此在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。 2)动态显示方式：在多位 示时，为简化硬件电路，通常将所有位的段码线相应段并联在一起，由一个 8 位 I/O 口控制，形成段码线的多路复用，而各位的共阳极或共阴极分别由相应的 I/O 线控制，形成各位的分时选通。若 要各位 够同时显示出与本位相应的显示字符，就必须采用动态显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要显示的字符的段码。这样，在同一时刻 ， 位 的只有选通的那一位显示出字符，而其他位则是熄灭的，同样在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态， 在段码线上输入将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位显示出相应的字符，虽然这些字 符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于示器的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果。 光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太短，则发光太弱，人眼无法看清，但也不能太长，因为要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用 外，显示位数增多，也将占用大量的 此动态显示实质是以牺牲 间来换取器件的减少的。综上所述，此次设计选动态显 示是最合适的方法。显示原理图如图 3 14 图 3示电路 15 键盘电路的设计 行列式（也称矩阵式）键盘用于按键数目较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。 1 个 3 3 的行、列结构可以构成 1 个具有 9 个按键的键盘。同理 1个 4 4 的行、列结构可以构成 1 个 16 个按键的键盘等等。如图所示。很明显，在按键数目较多的场合，行列式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的 I/ 图 3 4键盘 (1)行列式键盘工作原理： 按键设置在行、列线交点上，行、列分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到 +5按键按下时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线的电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则行线电平亦为高。这一点是识别行列式键盘是否按下的关键。由于行列式键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在的行和列的电平。因此各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来处理，才能确定闭合键的位 置。 下面以图 3号键被按下为例，来说明此键是如何被识别出来的。 当 3 号键被按下时，与 3 号键相连的行线电平将由与此键相连的列线电平决定，而行线电平在无按键按下时处于高电平状态。如果让所有的列线处于低电平，很明显，按键所在的行电平将被接成低电平，根据此行电平的变化，便能判定此行一定有按键被按下。但还不能确定是键 3被按下，因为如果键 3不被按下，而同一行的键 2、 1或 0之一被按下，均会产生同样的效果。所以，行线处于低电平只能得出某行有按键被按下的结论。为进一步判定到底是哪一列的按键被按下，可采用扫描法来识别。 即在某一时刻只让 1 条列线处于低电平，其余所有列线处于高电平。当第一列为低电平，其余各列为高电平时，因为是键 3 被按下，所以 1 行仍处于高电平状态；而当第二列为低电平，其余各列为高电平时，同样我们会发现第 1行仍处于高电平状态；直到让第 4列为低电平，其余各列为高电平时，因为此时 3 号键被按下，所以第一行的电平将由高电平转换到第 4 列所处的低电平，据此可以判断第 1行第 4列的交叉点处的按键，即 3号键被按下。 根据上面的分析，很容易想到识别键盘有无键盘被按下的方法，此方法分 2 步进行： 16 第 1 步，识别键盘有无键被按下；第 2 步，如有 键盘被按下，识别出具体的按键。分别介绍如下： 首先把所有的列线均置为低电平，检查各行线是否有变化，如果有变化，则说明有键被按下，如果没有变化，则说明无键被按下。 其次先把某一列置低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线为低电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下。 (2)键盘的工作方式 单片机应用系统中，键盘扫描只是单片机的工作内容之一。单片机在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。键盘工作方式的选取应根据实际应用系统中 作的忙、闲情况而定。其原则是既要保 证能及时响应按键操作，又不要过多的占用 常键盘工作方式有三种：编程扫描、定时扫描、中断扫描。 11 1)编程扫描方式 这种方式就是只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，反复的扫描键盘，等待用户从键盘上输入命令或数据，来响应键盘的输入请求。图为 1个 4 4矩阵键盘通过 8255扩展 I/9盘采用编程扫描方式工作， 8255的 位输出逐行扫描信号， 输入 4 位列信号，均为低电平有效。 8255 的 分别接于地址线 与 、 分别与 89R 和 相连。 1检查 位状态，若 ，则说明键盘无键按下；若不完全为 1，则说明键盘有可能有键按下。 2用软件延时 10消除按键抖动的影响。确实有按键按下时，进行下一步。 3在键盘扫描子程序中，首先判断键盘上有无键按下。其方法为 ，判断按下键的行号。根据前面的介绍的方 法，逐列置 0 扫描，读入行线的状态，最后确定按键列号。 4等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。 2)定时扫描的工作方式 单片机对键盘的扫描也可以采用定时扫描方式，即每隔一定的时间对键盘扫描一次。在这种扫描方式中，通常利用单片机内的定时器，产生 10定时中断， 应定时器溢出中断请求，对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键，并执行相应键的处理功能程序。 3)中断工作方式 为了进一步提高单片机扫描键盘的工作效率，可采用中断扫描方式，即只有在键盘有按键按下时，才执行键盘扫描程序并执行该按键功能程序， 如果无按键按下，单片机将不理睬键盘。 锁存器 74绍 本次设计选用的锁存器为 74是一种带有三态门的 8引脚如图 3引脚说明如下： 8位数据输入线。 8位数据输出线。 17 据输入锁存选通引脚，高电平有效。当该信号为高电平时，外部数据选通到内部锁存器，下降沿到来时，数据锁存到锁存器中。 当 “1” 时，锁存器输出端同输入端；当 1” 变 “0” 时，数据输入锁存器中。 ： 输出允许端 。 当 为 “0” 时，三态门打开；当 为 “1” 时，三态门关闭，输出呈高阻状态。 在 片机系统 中，常采用 74为地址锁存器使用，其中输入端 0 口，输出端提供的是低 8 位地址， 接至单片机的 地址锁存允许信号出允许端 接地，表示输出三态门一直打开。 图 3742732 存储器芯片介绍 2732 的引脚介绍 址线引脚。地址线引脚的数目由芯片的存储容量来定，用来进行单元选择。 据线引脚。 选输入端。 图 32732的引脚 8 输出允许控制端； 编程时，编程电压（ +25V）输入端