【摘要】在研制、開發(fā)鋼箍機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)常規(guī)的鍵盤/顯示器接口電路進(jìn)行了細(xì)致的
分析，采用Intel 8279實(shí)現(xiàn)了鍵盤/顯示器的擴(kuò)展。該接口電路設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定
性強(qiáng)，可靠性高，編程容易，具有一定的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：鋼箍機(jī)，微機(jī)控制， 8279芯片，鍵盤/顯示器擴(kuò)展
1引言
微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛，但用于建筑機(jī)械并不多見，而用來控制
專門的鋼箍成型機(jī)則是首創(chuàng)。抗震能力是建筑物的一項(xiàng)重要指標(biāo)，并且要求越來越高，不僅特
殊建筑如此，就連普通建筑也有具體的指標(biāo)。鋼箍是建筑物混凝土澆筑過梁、立柱不可缺少
的構(gòu)件，它起到加固的作用，在任何一項(xiàng)建筑工程中，其用量都非常大。然而，迄今為止，
鋼箍成型的方法基本上采用手工彎曲。這種方法效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成品尺寸誤差
大，而且只能彎曲單匝的平面鋼箍，難以彎曲多邊形鋼箍。用單匝平面箍加固的混凝土梁、
柱，其抗震性能差。我們研制的螺旋鋼箍成型機(jī)，采用微型計(jì)算機(jī)控制，能夠按照操作員的
指令自動(dòng)、成批地彎曲各種技術(shù)要求的螺旋形鋼箍，當(dāng)然加工平面鋼箍就更簡(jiǎn)單了。所謂
螺旋形鋼箍，它是由若干匝（可根據(jù)具體要求加工，一般6～10匝施工較為方便）單箍相
連、用一條不間斷的鋼筋彎曲而成。在工地上施工時(shí)，首先將它套在鋼筋骨架上，然后拉伸
開來成螺旋狀繞于骨架之上，再綁扎定位，讓其成為一體，使建筑物的抗震性能得到很大程
度的提高。鍵盤和顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)既普遍又重要的組成部分，在螺旋鋼
箍機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中也是必需的組成部分，通過它來實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、顯示運(yùn)行狀態(tài)及
結(jié)果、傳送指令等，是人工干預(yù)和監(jiān)控系統(tǒng)的主要手段，該系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到
系統(tǒng)的整體性能。
2硬件結(jié)構(gòu)及功能
在鋼筋行進(jìn)的軌道上裝有測(cè)量輪，并通過軟軸與傳感器相連測(cè)量其進(jìn)料長(zhǎng)度，當(dāng)進(jìn)到規(guī)定長(zhǎng)
度（鋼箍之某邊長(zhǎng)）時(shí)，斷開快、慢進(jìn)料電磁離合器，停止進(jìn)料，啟動(dòng)制動(dòng)離合器，停0.5s
之后啟動(dòng)彎曲器。因?yàn)閺澢髟趬簭濅摻畹倪^程中鋼筋會(huì)向前抽動(dòng)，雖然其量很小，但也
會(huì)影響加工精度。另外，停止進(jìn)料后，由于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的原因，有抖動(dòng)現(xiàn)象，馬上彎曲也
會(huì)造成誤差，必須有短暫的穩(wěn)定時(shí)間，待穩(wěn)定下來之后再進(jìn)行彎曲動(dòng)作，并且在彎曲過成中保
持制動(dòng)狀態(tài)，一直到彎曲動(dòng)作完畢為止。彎曲器的軸通過與之相連的軟軸與傳感器相連，當(dāng)彎
到規(guī)定角度（鋼箍的某個(gè)彎角）時(shí)，斷開彎曲電磁離合器。再重新進(jìn)料、彎曲，每次進(jìn)料的長(zhǎng)度
就是鋼箍的邊長(zhǎng)，彎曲的角度則是鋼箍的角度，各邊長(zhǎng)和角度值可以不同（具體數(shù)據(jù)可根據(jù)
施工要求確定）。在完成由若干匝所構(gòu)成的一個(gè)螺旋型鋼箍時(shí)，斷開進(jìn)料、彎曲離合器，啟動(dòng)
切刀切斷鋼筋，至此，一個(gè)完整的螺旋型鋼箍就完成了。接著系統(tǒng)自動(dòng)地繼續(xù)往下進(jìn)行，直到
該批作業(yè)全部完成為止。每批作業(yè)的數(shù)量、鋼箍的形狀（鋼箍的邊數(shù)）、尺寸（各邊長(zhǎng)和各角度都可任
意)可由操作人員通過控制系統(tǒng)的小鍵盤輸入。由于該套設(shè)備對(duì)適時(shí)性要求并不很高，運(yùn)算量也
不太大，8位機(jī)可勝任，故選用MCS-51為核心，外擴(kuò)8K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32K程序區(qū)（為擴(kuò)充
功能留有余地選得大些）。
MCS-51系列單片機(jī)具有4個(gè)8位的I/O，即P0、P1、P2、P3。從原理上說，這4個(gè)口均可用作雙
向并行I/O接口，但在實(shí)際應(yīng)用中，P0口和P2口常被用作擴(kuò)展總線，P3口的某些位又常用作它
的第二功能，特別是無ROM型的單片機(jī)。所以，若一個(gè)MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)需要連接較
多的并行輸入輸出外圍設(shè)備（如打印機(jī)、鍵盤、顯示器等），就必須擴(kuò)展并行接口。常
用的MCS-51并行接口擴(kuò)展電路有：8255A、Zilog-PIO、8155、8156、87C75PF等。其中，又
以8255A最為常用。8255A是INTEL公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，具備3個(gè)8位的并行I
/O口，有三種工作方式，可通過編程設(shè)定，因而使用起來靈活方便，通用性強(qiáng)，常作為單片
機(jī)與許多外圍設(shè)備連接時(shí)的中間電路。如8255A可作為編程器接口，將RAM 6116中的數(shù)據(jù)固化
到EPROM 2732中，而應(yīng)用得最多的則是鍵盤/顯示器擴(kuò)展電路。但對(duì)于這種用法，需設(shè)計(jì)消
抖電路或編制消抖子程序，相對(duì)而言，復(fù)雜程度較高。INTEL 8279是一種通用可編程鍵盤/顯示器
接口芯片，可直接與INTEL微型單片機(jī)接口，在我們?cè)O(shè)計(jì)的鋼箍機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中就采用8
279來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的鍵盤/顯示器擴(kuò)展功能，降低了電路的復(fù)雜度，提高了穩(wěn)定性及可靠性。
8279能自動(dòng)完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤控制部分提供一種掃描工作方式，可與
64個(gè)按鍵的矩陣鍵盤連接，能對(duì)鍵盤進(jìn)行自動(dòng)掃描、自動(dòng)消抖、自動(dòng)識(shí)別出按下的鍵并給出
編碼，能同時(shí)按下雙鍵或Ｎ鍵實(shí)行保護(hù)，其接收鍵盤上的輸入信息存入內(nèi)部FIFO緩
沖器，并可在有鍵輸入時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷。8279提供了按掃描方式工作的顯示接口，其內(nèi)部有一個(gè)1
68的顯示緩沖器，能對(duì)8位或16位LED自動(dòng)進(jìn)行掃描，將顯示緩沖器的內(nèi)容在LED上顯示出
來。
在螺旋鋼箍機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中采用了4×4物理鍵陣（部分鍵是復(fù)用的），除0～9數(shù)字鍵外，
還擴(kuò)展了工作、修改/進(jìn)料、確認(rèn)、設(shè)置、彎曲、切斷、↑、↓等功能鍵，并根據(jù)自動(dòng)/手動(dòng)的
不同狀態(tài)采用多鍵復(fù)用技術(shù)。當(dāng)某一鍵按下時(shí)，系統(tǒng)采集不同的掃描鍵值，從而區(qū)別不同
的鍵號(hào)，以實(shí)現(xiàn)鍵的定位。鍵位排布情況如圖1所示。有六位LED顯示管，設(shè)定時(shí)顯示輸入的
數(shù)據(jù)，在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)地顯示工作狀態(tài)，已經(jīng)完成的個(gè)數(shù)、匝數(shù)以及邊數(shù)，作業(yè)完成顯示END
表示結(jié)束，從而在設(shè)定工作額定值和處于工作的過程中，都有形象的顯示提示，便于工人操作，
如圖2所示。8279通過74LS 138譯碼器擴(kuò)展4×4鍵盤、6位顯示器。由3-8譯碼器對(duì)SL0～SL
2譯出鍵掃描線，由另一3-8譯碼器譯出顯示器的位掃描線，并采用了編碼掃描方式。為了防止
出現(xiàn)重鍵現(xiàn)象，掃描輸出線高位SL3不參加鍵掃描譯碼。CPU對(duì)8279的監(jiān)視采用了查詢方式，
故8279的中斷請(qǐng)求信號(hào)IRQ懸空未用，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)見圖3。
3軟件設(shè)計(jì)
8279是可編程接口芯片，通過編程使其實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，編程的過程實(shí)際上就是CPU向8279
發(fā)送控制指令的過程。在軟件設(shè)計(jì)中，顯示方式采用了8個(gè)字符顯示，左入方式，編碼掃
描鍵盤，雙鍵鎖定。由于該系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性及速度要求并不十分高，所以時(shí)鐘頻率采用6M
Hz已足夠了，故程序時(shí)鐘命令字取為2AH，用以保證100kHz的內(nèi)部工作頻率。由于采用10ms定
時(shí)掃描查詢方式，所以在下次開始掃描時(shí)，先應(yīng)清空8279，清除顯示RAM大約需要160μs的
時(shí)間，在此期間，F(xiàn)IFO狀態(tài)字的最高位DU=1，表示顯示無效，CPU不能顯示RAM寫入數(shù)據(jù)，所以
清除命令狀態(tài)字取D1H。CPU對(duì)8279的控制是先讀回8279的狀態(tài)字，查看PIFORAM中有無字符
，若有將根據(jù)字符個(gè)數(shù)讀出所有字符，并進(jìn)行相應(yīng)處理；若無，則直接返回。
CPU對(duì)8279的監(jiān)視采用查詢方式，對(duì)8279分配的數(shù)據(jù)口地址為8000H，狀態(tài)口地址為8001H，C
PU每隔10ms定時(shí)中斷查詢一次，所有顯示采用查詢段碼表的方式實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)過程
，提高了程序質(zhì)量。程序框圖如圖4 所示（程序代碼略）。4結(jié)束語
在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，在多種類型鍵盤/顯示器接口電路并存情況下，實(shí)踐證明，本文所介
紹的接口電路是一種較好的設(shè)計(jì)方案。它具有電路結(jié)構(gòu)清晰簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)
計(jì)合理、采用定時(shí)查詢、軟件實(shí)現(xiàn)容易、穩(wěn)定性和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，不失為是一種較新穎、
實(shí)用性強(qiáng)的8279鍵盤／顯示器實(shí)現(xiàn)方案，具有一定的推廣價(jià)值。
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