C51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计.ppt

单片机与输入外设和 输出外设的接口设计 与LED的接口 与键盘的接口 与LCD的接口 与打印机的接口 与BCD码拨盘的接口 按显示器件分类 LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏 、利率屏等，显示数字的电子显示屏。 LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二 极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。 LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，可以 显示视频、动画等各种视频文件。 一、LED(Light Emitting Diode ) 1、LED显示器的结构 字形共阳极LED显示码共阴极LED显示码 h g f e d c b a十六进进 制码码 h g f e d c b a十六进进 制码码 01 1 0 0 0 0 0 0C0H0 0 1 1 1 1 1 13FH 11 1 1 1 1 0 0 1F9H0 0 0 0 0 1 1 006H 21 0 1 0 0 1 0 0A4H0 1 0 1 1 0 1 15BH 31 0 1 1 0 0 0 0B0H0 1 0 0 1 1 1 14FH 41 0 0 1 1 0 0 199H0 1 1 0 0 1 1 066H 51 0 0 1 0 0 1 092H0 1 1 0 1 1 0 16DH 61 0 0 0 0 0 1 082H0 1 1 1 1 1 0 17DH 71 1 1 1 1 0 0 0F8H0 0 0 0 0 1 1 107H 81 0 0 0 0 0 0 080H0 1 1 1 1 1 1 17FH 91 0 0 1 0 0 0 090H0 1 1 0 1 1 1 16FH 2、LED数码显示器的显示段码 注：N个LED显示块有N位位选线和8N根段码线。 图是4位 LED显示器的结构原理图。 3、LED显示器工作原理 段码线控制显示的字型 位选线控制该显示位的亮 或暗。 静态显示和动态显示两种显示方式。 （1） 静态显示方式 各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。 l优点是显示的数据 稳定，无闪烁，占用 CPU时间少。 l缺点是由于数码管 始终发光，功耗比较 大;占用I/O口过多。 【例】 片内RAM的30H单元存放有二进制数表示的秒数( 60)，要求通过两位LED数码管显示出相应的十进制数，并 且每隔1s要更新一次显示数据。 0 （2） 动态显示方式 优点：当显示位数较 多时，采用动态显示 方式比较节省I/O口， 硬件电路也较静态显 示简单。 缺点：其稳定度不如 静态显示方式。而且 在显示位数较多时CPU 要轮番扫描，占用CPU 较多的时间。 只要扫描信号的频率足够 快，加上LED数码显示器发光 的余晖效应和人的视觉暂留现 象，人们感觉到的好像是各位 同时显示的效果，而无闪烁现 象。 一般每个LED数码显示器 的显示时间为15ms。 二、键盘 1、了解键盘 2、键盘输入应解决的问题 3、键盘接口的工作原理 4、键盘的工作方式 键盘的分类 键盘分编码键盘和非编码键盘。 编码键盘：键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器 实 现，并产生键编码号或键值。如BCD码键盘 、 ASCII码键盘等。 非编码键盘：靠软件来识别 在单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用的最多的 是非编码键盘。 1、了解键盘 2、键盘输入应解决的问题 单片机应用系统中的按键通常就是一个常开的按动 开关，当键被按下时开关闭合，松开后开关断开， 利用机械触点完成电路的合、断功能。 在CPU检测到有键按下后，并 不立即确认该键按下有效， 而是先执行一个10ms左右的 延时程序，然后再次检测该 键电平是否仍保持闭合状态 电平，若仍保持为闭合状态 电平，则确认该键处于闭合 状态，是一次有效的按键， 从而消除了抖动影响。 按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象： 硬件消除抖动软件消除抖动 3、键盘接口的工作原理 独立式键盘接口 各键相互独立，每个按键 各接一根输入线，通过检 测输入线的电平状态可很容 易判断那个键被按下。 此种接口适于键数较少或 操作速度较高的场合。 独立式按键的键处理程序 JAN1：JB P1.0 JAN1 ;P1.0=1键未按下,继续查询 ACALL DELY10MS ;P1.0=0键被按下,延时消抖 JB P1.0 JAN1 ;P1.0是否仍为低电平,否则重 新查询 ACALL JAN1_PRG ;调用键功能程序 ANJ： JNB P1.0 ANJ ;按键有效,等待键释放 ACALL DELY10MS ;P1.0=1键被释放,延时消抖 JNB P1.0 ANJ SJMP JAN1 ;返回继续查询 & 用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键 位于行、列的交叉点上。 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/O口线。 行列式键盘接口 行列式键盘按键的识别方法 a. 扫描法 第1步：识别键盘有无键按下； 第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。 把所有列线置0，检查各行线电平是否有变化，如有变化，说明有键按 下，如无变化，则无键按下。 先把某一列置低电平，其余各列为高电平，检查各行线电平的变化，如果 某行线电平为低，可确定此行列交叉点处的按键被按下。 第1步：列线输出为全低电 平，则行线中电平由高变 低的所在行为按键所在行 。 第2步：行线输出为全低电 平，则列线中电平由高变 低所在列为按键所在列。 结合上述两步，可确定按 键所在行和列。 b. 线反转法 原则：即要保证能及时响应按键操作，又不要过多占用 CPU的工作时间。 通常，键盘工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和 中断扫描。 4、键盘的工作方式 （1） 编程扫描方式 只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，扫描键盘 。 工作过程： （a）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。 （b）用软件来消除按键抖动的影响。如有键按下，则进行 下一步。 （c）求按下键的键号。 （d）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。 （2） 定时扫描工作方式 每隔一定的时间对键盘扫描一次，通常利用单片机 内的定时器，产生10ms的定时中断，对键盘进行扫描 。 （3）中断工作方式 只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序，如 无键按下，单片机将不理睬键盘。 中断方式 键盘所做的工作分为三个层次 单片机如何来监视键盘的输入。三种工作 方式：编程扫描定时扫描中断扫描 。 确定具体按键的键号。体现在按键的识别方 法上就是：扫描法；线反转法。 执行键处理程序。 小结： 三、键盘/显示器接口设计实例 利用8031的串行口实现键盘/显示器接口 利用通用键盘/显示器接口芯片7279实现 键盘/显示器接口 1、利用AT89C51的串行口实现键盘/显示器接口 2、利用通用键盘/显示器接口芯片7279实现键盘/显示器接口 目前流行的键盘/显示器接口芯片均采用串行通信方 式 常见的键盘/显示器接口芯片有：周立功公司生产的 ZLG7289A、ZLG7290B、MAX7219、南京沁恒公司生产的 CH451、BC7281和HD7279等 HD7279A采用的是动态循环显示方式，芯片具有如下特点： 与AT89C51单片机间采用串行接口方式，仅占用4条口线， 接口简单； 内部含有译码器，可直接接收BCD码或十六进制码，同时具 有两种译码方式，实现LED显示器位寻址和段寻址，可以方便 地控制每位LED显示器中任意一段是否发光； 内部含有驱动器，可以直接驱动25.4mm及以下LED显示器； 多种控制命令，如消隐、闪烁、左移、右移和段寻址、位 寻址等； 含有片选信号输入端，容易实现多于8位显示器或多于64键 的键盘控制； 具有自动消除键抖动并识别按键键值的功能。 四、LCD（Liquid Crystal Display ） 1、LCD显示器分类 笔段型。笔段型 LCD是以长条状显示像素组成一位显示。 在形状上 总是围绕数字“8”的结构变化，广泛用于电子表、数字仪表中。 字符型。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等 的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它是由若干个 5 8或 511点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于寻 呼机、手机、电子记事本等类电子设备中。 点阵图形型。点阵图形型是在一平板上排列多行和多列，形成矩阵 形式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这类液晶显 示器可广泛用于图形显示如游戏机、笔记本电脑和彩色电视等设备 中。 LED和LCD区别： LCD是由液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极 管组成的显示屏 LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更 具优势。LED与LCD的功耗比大约为10:1，而且更高的刷 新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现，能提供宽 达160的视角。 点阵字符型LCD显示器，需相应的LCD控制器、驱动器， 来对LCD显示器进行扫描、驱动，以及一定空间的RAM和 ROM来存储写入的命令和显示字符的点阵。 已将上述元部件和LCD显示器用PCB连接到一起，称为液 晶显示模块LCM(LCD Module)。 只向LCM送入相应的命令和数据就可实现所需要的显示 内容，接口简单，灵活方便。分字符和图形两种。 驱动器 控制器 2、点阵字符型液晶显示模块 例：A 字模：代表了是在点阵屏幕上点亮和熄灭的信息数据。 想要在LCD屏幕的第一行第二列显示一个“A”字,就要向DDRAM的01H地 址写入“A”字的代码41H就行了，可41H这一个字节的代码如何才能让 LCD模块在屏幕的阵点上显示“A”字呢？同样，在LCD模块上也固化了 字模存储器，这就是CGROM和CGRAM。 HD44780内置了192个常用字符的字模，存于字符产生器 CGROM(Character Generator ROM)中，另外还有8个允许用户自定义的 字符产生RAM，称为CGRAM(Character Generator RAM)。 标准字符库 控制器HD44780 （1）部分引脚介绍 （2）控制器HD44780内寄存器 RSR/W操 作 00命令寄存器写入 01忙标志和地址计数器读出 10数据寄存器写入 11数据寄存器读出 寄存器的选择 命令功能 功能:清除屏幕显示，并给地址计数器AC置“0”。 功能:置DDRAM（显示数据RAM）及显示RAM的地址为“0”，显示 返回到原始位置。 功能:设置光标的移动方向，并指定整体显示是否移动。 I/D = 1，数据读、写操作后AC自动增1；I/D = 0， AC自 动减1 。 S = 1，数据读、写操作，画面平移；S = 0，画面不动。 显示位与DDRAM地址的对应关系 3、AT89C51与LCD的接口 软件编程 (1)初始化 单片机开始运行时必须先对LCD模块进行初始化，否则模块 无法正常显示。下面介绍两种初始化方法。 利用模块内部的复位电路进行初始化。 软件初始化 利用模块内部的复位电路进行初始化。 LCM有内部复位电路，能进行上电复位。复位期