C8051F單片機實驗系統(tǒng)設計
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1．3 電源及下載電路
單片機和FPGA均采用3．3V／1．2V穩(wěn)壓源供電，兩者均可通過JTAG接口進行在線調試。
FPGA和單片機以典型的三總線連接進行數據通信及控制，單片機內部集成的數字／模擬資源和FPGA剩余的引腳通過插針引出，供用戶使用。將以上模塊有機結合起來，形成一個性能優(yōu)越的開發(fā)平臺，能夠滿足不同層次的設計需求。
2 硬件電路設計
在單片機系統(tǒng)的人機交互部分通常有液晶顯示器(LCD)、鍵盤和存儲器等外設，因此需要用大量的標準邏輯器件對單片機進行擴展，這些器件的組合使用會導致設計周期長、可維護性差，用FPGA來實現單片機的外圍接口電路，能大大簡化電路結構，節(jié)省CPU資源。
2．1 鍵盤接口模塊
因為按鍵機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關在閉合時不會馬上穩(wěn)定的導通，在斷開時也不會馬上斷開，因而在閉合及斷開的瞬間都會伴隨一連串的抖動，對于靈敏度較高的電路，這種抖動可能會造成誤動作而影響操作正確性。常用的去抖動的方法為延時去抖動法，即檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序，產生5～lO ms的延時；讓前沿抖動消失后，再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認為真正
有鍵按下。當檢測到按件釋放后，也要給5～10 ms的延時，待后沿抖動消失后，才能轉入該鍵的處理程序。
對FPGA編程完成消除抖動及按鍵識別，由抖動消除模塊、鍵盤掃描電路、鍵盤譯碼電路、按鍵數據寄存器等組成。
鍵盤接口電路的工作流程為：采取逐行掃描法，FPGA周而復始地對鍵盤進行掃描，當有鍵按下時，先對按鍵進行延時去抖處理，將按鍵信號存入寄存器，掃描信號來臨時，根據按鍵掃描碼查找鍵碼表，并將其送回給單片機。程序流程如圖2所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/173130.htm
2．2 液晶顯示模塊
液晶顯示器(LCD)以其微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點，在便攜式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。
LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現屏幕上下左右滾動，動畫功能，反轉，閃爍等功能，用途十分廣泛。
點陣式LCD分為帶漢字字庫和不帶漢字字庫兩種，帶字庫LCD若要顯示漢字只要傳給漢字內碼，而不帶字庫LCD顯示漢字時要先求出漢字字模，然后跟顯示圖形一樣顯示漢字。
本開發(fā)系統(tǒng)采用博控公司生產的NS240*128A點陣圖形型LCD，不帶中文字庫。由于液晶顯示器是典型的慢速設備，如果直接與高速的單片機相連時，會浪費大量的時間，可以考慮在單片機和液晶顯示器中間加入FPGA，由FPGA直接驅動和控制液晶顯示器。液晶顯示模塊框圖如圖3所示。
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