键盘显示器接口.ppt

第12章键盘显示器接口设计 12.1 键盘接口 12.2 LED显示器接口 12.3 液晶显示器（LCD）接口,12.1.1 键盘接口简介 1.键盘输入的特点 键盘：一组按键开关的集合 行线电压信号通过键盘开关机械触点的断开、闭合， 输出波形如图。,2. 按键的确认 检测行线电平 高电平：断开；低电平：闭合， 3.如何消除按键的抖动 常用软件来消除按键抖动。 基本思想： 检测到有键按下，键对应的行线为低，软件延时10ms后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。 当键松开时，行线变高，软件延时10ms后，行线仍为高，说明按键已松开。 采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3的影响。,12.1.2 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。,8255A扩展I/O口的独立式按键接口电路。,三态缓冲器扩展的I/O口的按键接口电路。,三态缓冲器扩展的I/O口独立式键盘编程： 软件消抖，查询方式检测键的状态。仅有一键按下时才有效才处理。,KEYIN:MOV DPTR,#0BFFFH；键盘端口地址BFFFH MOVX A,DPTR ；读键盘状态 ANL A,#1FH ；屏蔽高三位 MOV R3,A ；保存键盘状态值 LCALL DELAY10 ；延时10ms去键盘抖动 MOVX A,DPTR ；再读键盘状态 ANL A,#1FH ；屏蔽高三位 CJNE A,R3,RETURN ；两次不同，抖动引起转RETURN CJNE A,#1EH,KEY2 ；相等， 但S1键未按，下转KEY2 LJMP PKEY1 ;是S1键按下，转K1键处理 ；子程序PKEY1,KEY2: CJNE A,#1DH,KEY3 ;S2键未按下，转KEY3 LJMP PKEY2 ;S2键按下，转PKEY2处理 KEY3: CJNE A,#1BH,KEY4 ;S3未按下，转KEY4 LJMP PKEY3 ;S3按下，转PKEY3处理 KEY4: CJNE A,#17H,KEY5 ;S4键未按下，转KEY5 LJMP PKEY4 ;S4按下，转PKEY4处理 KEY5: CJNE A,#0FH,PASS ;S5未按下，转RETURN LJMP PKEY5 ;S5按下，转PKEY5处理 RETURN:RET ;重键或无键按下，从子程序返回,识别和编程简单，用在按键数较少的场合。,12.1.3 BCD码拨码盘接口 拨码盘有不同的种类，单片10位10线输出式拨码盘和BCD码4线输出式拨码盘是其中的两种。 10线拨码盘：实际上是单刀单掷转换开关，把A端接地，09端分别接单片机IO口线，读人口线电平状态就能判别10线拨码盘处于哪个挡位，识别处理简单，但占用单片机IO口线较多。 BCD码拨盘：拨码盘内有5个接点，A为输入控制线，另外4条为BCD码输出线。拨码盘拨动时A线与4条输出线按BCD码的关系接通，代表拨码盘指示的十进制数。,BCD码拨码盘的外形见图。 图中3片拨码盘组合成为3位十进制拨码盘组。 每个拨码盘有09共10个挡位，与输入的十进制数字相对应，5个接点位于拨码盘后方。 每一片拨码盘代表一位十进制数，拨码盘可按位数需要拼接。,4片拨盘的BCD码输出相同端接入同一个4个与非门。 四个与非门输出8,4,2,1端分别接入P1.3 ,P1.2 ,P1.1 ,P1.0。 P1.7、P1.6、P1.5、P1.4分别与千、百、十、个位BCD码拨盘的控制端相连。 当选中某位时，该位的控制端置0，其它三个控制端置1。,程序的执行过程是：把P1.7P1.4口逐条置低(每次只有一条口线置低)，从P1.3P1.0口读人“千位”至“个位”的BCD码，再由软件转换成十进制数值。 例如选中千位时，P1.7置0, P1.6P1.4置1，此时四个与非门所有其它位连接的输入端均为1状态，因此四与非门输出的状态取决于千位数BCD拨盘输出状态。由于该位的控制端置0，因此,拨盘所置之数输出为BCD反码，通过与非门输出为该千位数的BCD码,例如输入为9345，这时，每位BCD码输出端上有相应的数字与A接通。,将读入的4位BCD码按千、百、十、个依次存放在片内RAM的30H33H 单元,每个单元的高4位为0,低4位为BCD码。,RDS： MOV R0,30H ；初始化,存放单元首址 MOV R2,7FH ；P1口高4位置控制字及低4位置输入方式 MOV R3,04H ；读入4个BCD码 LOOP： MOV A,R2 MOV P1,A ；P1口送控制字及低4位置输入方式 MOV A,P1 ；读入BCD码 ANL A,0FH ；屏蔽高4位 MOV R0,A ；送入存储单元 INC R0 ；指向下个存储单元 MOV A,R2 ；准备下一片拨盘的控制端置0 RR A ； MOV R2,A ； DJNZ R3,LOOP ；未读完返回 RET ；读完结束,12.1.4 行列式(矩阵式)键盘接口 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。如图所示。,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。,扫描法 (1)查询有否按键被按下 按键没有按下时，上拉电阻使全部列线为1。首先使全部行线送出0，把列线的电平状态读入累加器A。若有键按下，读人A中的列线电平状态必不全为1。 (2)判断哪个键被按下 P1.0P1.2口逐行送出0，然后读 取列线的电平状态，若不全为1，则按下的键必定位于行线电平为0和列线电平为0的交点处。,(3)给按键赋值 按照“行线首键号+列线编号”的规则赋值： 行线首键号分别为：8(P1.0),4(P1.1),0(P1.2) 列线的编号依次为：0(P1.3),1(P1.4)2(P1.5)3(P1.6) 则 赋予“8”键号的键值为：8+0=8； 赋予“9”键号的键值为：8+1=9。 其余按键的赋值与此类似。键值的排列有规律，依次为0,1,2,9,A,B,(4)查询是否按键己释放 提取键值后，行线送出全0，读人列线电平状态。若列线全为1，表示按键已释放。,2. 线反转法 只需两步便能获得此按键所在的行列值，线反转法的原理如图。 识别键盘有无键被按下的方法，分两步进行： 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。,（3）键盘的编码 根据实际需要灵活编码。,12.1.5 键盘的工作方式 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。,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： （1）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。 （2）用软件来消除按键抖动的影响。如有键按下，则进行下一步。 （3）求按下键的键号。 （4）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。 2. 定时扫描工作方式 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。 键盘初始化时，行线全0，列线全1。有按键线，与门输出低电平，从而触发中断。 单片机在中断服务程序中调用键盘扫描子程序，实现按键的识别和对应的功能操作，中断返回之前把行线和列线恢复为初始状态。,12.2 LED显示器接口 LED(Light Emitting Diode):发光二极管的缩写。 显示器前面冠以“LED”。 12.2.1 LED显示器的结构 常用的LED显示器为8段（或7段，8段比7段多了一个小数点“dp”段）。有共阳极和共阴极两种。如图所示。,LED显示器的段码（字型码）是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：,12.2.2 BCD码七段锁存/译码/驱动芯片 CD4511 是常用的BCD码七段锁存译码驱动器芯片，采用16引脚DIP封装，内含4位锁存器，用于锁存输入的4位BCD码，然后进行七段字形译码，驱动LED数码管发光。 灯测试端LT*和熄灭端BI*接高电平时，利用锁存端LE很容易就能实现显示功能。 LE=0时，译码输出段码ag； LE=1时，输入的BCD码被锁存。 CD4511的合法BCD码为0-9， 非法码为AF。若要使显示熄 灭，可输入非法BCD码而不必 改动BI*的硬件接线。,12.2.3 LED显示器工作原理 4位 LED显示器的结构原理图：,段码线 控制显示的字型 位选线 控制该显示位的亮或灭 N个LED显示块有： N位位选线 8N根段码线,静态显示方式 各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。 每位的段码线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。 显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个段码为止。显示的亮度高。,2. 动态显示方式 所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。,图为8位LED动态显示2003.10.10的过程。,图（a)是显示过程，某一时刻，只有一位LED被选通 显示，其余位则是熄灭的；,图（b)是实际显示结果，人眼看到的是8位稳定的 同时显示的字符。,硬件译码的LED动态显示电路 电路采用一片CIM511进行硬件译码，LE端直接接地，不锁存信号。BCD码输入端(AD)连接单片机的P1.0P1.3口，七段译码输出经限流电阻分别连接数码管的字段。,各个数码管的共阴极分别连接位驱动器的输出端，设计时要考虑位驱动器的电流负载能力，确保7个字段同时点亮时(即显示数字“8”)驱动器能提促供足够大的电流， 选用了DS75451（含两路 缓冲驱动器，输出电流可达 300mA)。 单片机P1.4P1.7口轮流控制字位的通断，低电平时数码管接通。此外，显示的小数点位通过限流电 阻接+5V。,软件译码的LED动态显示电路 软件译码是单片机查找预设的字段译码表实现的。 单片机的P1.0P1.7口送出字段信号，经字段驱动器驱动字段(ag)和小数点。 字段驱动器可采用 SN7407或74HC244， 其中SN7407属于集电 极开路型芯片，因此输 出端要分别加入上拉电 阻。各个字位由DS75451 驱动，单片机的P3.0 P3.3口轮流控制字位的 通断，低电平时数码管 接通。,12.3 液晶显示器（LCD）接口,LCD（Liquid Crystal Display） 被动式显示器,液晶本身并不发光，液晶经过处理后能改变光线通过方向，而达到白底黑字或黑底白字显示。液晶显示器具有功耗低、抗干扰能力强等优点，广泛用在仪器仪表和控制系统中。,12.3.1 LCD显示器的分类 按排列形状分：字段型、点阵字符型和点阵图形。,(1)字段型广泛用于电子表、数字仪表、计算器中。 (2)点阵字符型 显示字母、数字、符号。它是由57或510点阵组成，广泛用在单片机系统中。 (3)点阵图形型 用在笔记本电脑和彩色电视等设备中。,12.3.2 点阵字符型液晶显示模块介绍 1.基本结构,（1）液晶板 在上面排列着若干57或510点阵的字符显示位，从规格上分为每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行三类，用户可根据需要，来选择。,（2）模块电路框图 由控制器HD44780、驱动器HD44100及几个电阻电容组成。HD44100是扩展显示字符位用的（例如：16字符1行模块就可不用HD44100，16字符2行模块就要用一片HD44100）。,液晶显示模块的引脚,模块14个引脚，其中有8条数据线，3条控制线，3 条电源线，见表10-2。通过单片机写入模块的数据和 指令，就可对显示方式和显示内容作出选择。,寄存器的选择,命令格式及命令功能说明,(1) 命令格式,控制器HD44780内有多个寄存器:,CGRAM:字符生成RAM DDRAM:显示数据RAM,(2) 标 准字符,3.LCD接口与软件编程 用户所编的显示程序，开始必须进行初始化，否则模块无法正常显示。 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。,软件初始化,例 编写程序在LCD第1行显示出“CS&S”，第2行显示“92”。假定对LCM已完成初始化。程序如下： START：MOV DPRT，#8000H ；命令口地址8000H送DPTR MOV A，#01H ；清屏并置AC为0 MOVX DPTR，A ；输出命令 ACALL F_BUSY ；等待直至LCM不忙 MOV A，#30H ；功能设置，8位接口，2行显示，5X7点阵 MOVX DPTR，A ACALL F_BUSY MOV A，#0EH ；开显示及光标，不闪烁 MOVX DPTR，A ACALL F_BUSY MOV A，#06H ；显示?，AC为增量 MOVX DPTR，A ACALL F_BUSY MOV DPTR，#C000H ；数据口地址C000H送DPTR MOV A，#43H ；C的ASCII码为43H