键盘与显示器接口技术

第9章键盘与显示器接口技术

9.1

LED显示接口技术9.2

键盘接口技术9.1

LED显示接口技术9.1.1LED的工作原理

9.1.2LED数码显示9.1.3LED演示实例9.2

键盘接口技术LED显示元件——人机交互输出设备，其作用是指示中间运行结果与运行状态。点式字段式LED光柱式LED的类型发光二极管（LED）作为输出显示设备具有电路简单、功耗低、寿命长、响应速度快等特点。低电平驱动限流电阻R=100Ω～1kΩ高电平驱动灌电流拉电流LED近似于恒压组件，导电时（发光）的正向压降一般约为1.6V或2.4V;反向击穿电压一般大于5V.工作电流通常在10-20mA左右，故电路中需串联适当的限流电阻。9.1

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9.1.1LED的工作原理9.1.2LED数码显示9.1.3LED演示实例9.2

键盘接口技术com为公共端共阳极LED共阴极LED引脚配置七段式LED显示器（7-SegmentDisplay）代码位D7D6D5D4D3D2D1D0显示段hgfedcba

在单片机应用系统中通常使用的是8段式LED数码管显示器，它有共阴极和共阳极两种，如图所示。LED的亮暗组合（显示码）能形成不同的显示字符以共阴极为例，部分字符的显示码（字模）为：七段LED数码管的标准显示字符为0-9，A-F显示字符共阴极字段码共阳极字段码显示字符共阴极字段码共阳极字段码03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HT31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80HL38HC7H96FH90H8．FFH00HA77H88H“灭”00FFHB7CH83H………………LED数码管的显示方式显示多位数据的两种电路：静态显示；动态显示。

对应字位线：D0D1D2D3D4D5

abhCOM

abhCOM

abhCOMafbge

cdh段控和位控静态显示动态显示LED静态显示

LED静态显示时，其公共端直接接地（共阴极）或接电源（共阳极），各段选线分别与I/O口线相连。要显示字符，直接在I/O线送相应的字段码。abcdefgdpI/O1abcdefgdpI/O

2特点：显示亮度大，硬件和软件都较简单，应用广泛。每位LED各有一个8位字段口（共阴极或共阳极）。每个LED需要一个8位并行口，占用I/O口资源大。LED动态显示

LED动态显示是将所有的数码管的段选线并接在一起，用一个I/O口控制，公共端不是直接接地（共阴极）或电源（共阳极），而是通过相应的I/O口线控制。D3D2D1D0I/O

I/O分时轮流选通数码管的公共端，使得各数码管轮流导通，在选通相应LED后，即在显示字段上得到显示字形码。

特点：提高数码管的发光效率，可简化硬件线路。9.1

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9.1.1LED的工作原理

9.1.2LED数码显示

9.1.3LED演示实例9.2

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9.1.1键盘的分类

9.1.2键盘的工作原理9.1.3键盘结构与扩展设计

9.1.4键盘实例键盘及接口电路

键盘单片机系统中完成控制参数输入及修改的基本输入设备，是人工干预系统的重要手段。单片机与计算机在键盘规模/键符设置等方面差别很大。键盘分类＠按键组连接方式分

独立连接键盘与矩阵连接键盘。＠按键值编码方式分

(硬件)编码键盘与非(硬件)编码键盘。按键组连接方式:独立连接键盘与矩阵连接键盘独立连接键盘:每键相互独立，各自与一条I/O线相连，CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。特点：占I/O口线多，但判键速度快，多用于设置控制键、功能键。适用于键数少的场合。矩阵连接键盘:键按矩阵排列,各键处于矩阵行/列的结点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线送已知电平的信号，然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描，得出键码。特点：键多时占用I/O口线少，但判键速度慢，多用于设置数字键。适用于键数多的场合。编码键盘:采用专用的编码/译码器件,被按下的键由该器件译码输出相应的键码/键值。特点：增加了硬件开销，编码因选用器件而异，编码固定，但编程简单。适用于规模大的键盘。非编码键盘:单片机系统多采用此类键盘

采用软件编/译码的方式，通过扫描，对每个被按下的键判别输出相应的键码/键值。特点：不增加硬件开销，编码灵活，适用于小规模的键盘，特别是单片机系统。但编程较复杂，占CPU时间，还须软件“消抖”。按键值编码方式:编码键盘与非编码键盘9.1

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9.1.1键盘的分类

9.1.2键盘的工作原理9.1.3键盘结构与扩展设计

9.1.4键盘实例抖动现象

通常的按键所用开关为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为5ms～10ms。抖动现象按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的,一般为零点几秒至数秒。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理,必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态,并且必须判别到键释放稳定后再作处理。抖动的消除消除键盘抖动通常有两种方法：硬件消抖和软件消抖。硬件消抖是通过在按键输出电路上加一定的硬件线路来消除抖动，一般采用R-S触发器或单稳态电路。软件消抖是利用延时来跳过抖动过程【常用】。

＆I/O接口＆+5v+5v消除抖动电路开关单片机9.1

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9.1.1键盘的分类

9.1.2键盘的工作原理

9.1.3键盘结构与扩展设计9.1.4键盘实例独立式键盘与单片机的接口GNDVCCGNDVCC与(b)查询方式工作的独立式键盘的结构形式8051(a)中断方式工作的独立式键盘的结构形式INT08051P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7独立式键盘的电路简单，易于编程，但占用的IO口线较多，当需要较多按键时可能产生IO资源紧张问题。矩阵键盘的连接方法有多种：可直接连接于单片机的I/O口线；可利用扩展的并行I/O口（8255、8155等）连接；也可利用可编程的键盘、显示专用接口芯片

（8279等）进行连接等等。其中，利用扩展的并行I/O口连接方便灵活，在单片机应用系统中比较常用。矩阵键盘与单片机的接口矩阵式键盘又叫行列式键盘。用I/O口线组成行、列结构，键位设置在行列的交点上。例如4×4的行、列结构可组成16个键的键盘，比一个键位用一根I/O口线的独立式键盘少了一半的I/O口线。行列式键盘——将IO口分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，列线通过上拉电阻接正电源。特点：占用IO口线较少，但软件将较为复杂。键值（按键闭合时的数值），键模（按键代表的数值）①判断哪一行有键压下写端口（0xf0）：行线电平=0；列线电平=1。读端口进行判断：若P3=0xf0→没有按键压下；若P3≠0xf0→某行有键压下→K1键盘扫描原理（以P3口为例）：

②判断哪一列有键压下写端口（0x0f）：行线电平=1；列线电平=0。读端口进行判断：若P3=0x0f→没有按键压下；若P3≠0x0f→某列有键压下→K2③将K1与K2相“同或”并存于K2（形成键值）——闭合键所在行、列的状态均为1，其余皆为0。（也可用异或）整个键盘的键值（同或）：0x11、0x21、0x41、0x810x12、0x22、0x42、0x820x14、0x24、