单片机键盘及显示资料.ppt

本章重点介绍大多数单片机应用系统的输入外设和输出外设的配置。常见的输入外设包括键盘、开关等。常见的输出外设包括发光二极管数码管、液晶显示器、打印机等。本章主要介绍基于单片机开关和键盘接口的单片机控制的发光二极管和发光二极管数码管2的原理和应用。第7章显示器、开关/键盘和7.1发光二极管显示器。单片机可以通过并行端口P0-P3驱动发光二极管P0。与P1、P2和P3的端口相比，P0每比特可以驱动8个LSTTL输入，而P1-P3只能驱动P0的一半。7.1发光二极管显示，当P0位为高电平时，可提供400A的拉电流；当P0位为低电平(0.45伏)时，它可以提供3.2毫安的电流。然而，在P1到P3的端口中有一个大约30k的上拉电阻。如果输出为高电平，从P1、P2和P3输出的上拉电流Id只有几百安，驱动能力弱，亮度差。如果端口引脚处于低电平，电流Id可以从单片机外部流向内部，电流值将大大增加。因此，如果AT89S52单片机的任何一个端口想要获得较大的驱动能力，就应该采用低电平输出。如果需要高电平驱动，可以在单片机和发光二极管之间增加驱动电路，如74LS04和74LS244。7.1发光二极管显示器，(A)连接不正确：高电平驱动器，(B)连接正确：低电平驱动器，7.1发光二极管显示器，思考：如何将发光二极管与单片机的P1端口连接？7.2、开关状态检测，为了检测开关是处于闭合状态还是打开状态，只需要将开关的一端连接到输入/输出端口的管脚，并将另一端接地，然后通过检测输入/输出端口管脚的电平来实现。示例7-2如图7-3所示，通过使用单片微型计算机、开关K和发光二极管发光二极管，形成了用于检测开关K是否闭合的简单系统。7.2开关状态检测，参考程序，普通显示器，7.3发光二极管数码管显示器，液晶显示器，液晶显示器，发光二极管数码管，7 . 3 . 1发光二极管数码管显示原理，发光二极管数码管广泛应用于单片机系统。Led是发光二极管的缩写。发光二极管数码管由发光二极管组成。7.3.1LED数码管结构，普通的发光二极管数码管为“8”型，共8段。每个片段对应一个发光二极管。有两种类型的公共阳极和公共阴极。公共阴极发光二极管的阴极连接在一起，公共阴极通常接地。当太阳非常高时，发光二极管就会发光。共阳极发光二极管数码管的发光二极管的阳极连接在一起，共阳极连接正电压。当某个发光二极管的阴极连接到低电平时，发光二极管开启。为了使数码管显示不同的符号或数字，为了打开一些发光二极管段，为发光二极管数码管提供了一个控制字，称为段码(字体码)。发光二极管数码管共有8个段，正好一个字节。传统上，“A”段对应于段代码字节的最低位。表中显示了每个段和字节中每个位之间的对应关系。段代码(字体代码)，段代码表，以普通阴极数字管为例，考虑：尝试写h和l段代码？7 . 3 . 1发光二极管数码管结构，例7-3使用单片机控制8段发光二极管数码管，如图7-5所示。数码管需要反复循环显示一个数字：0 9。参照程序7.3.2LED数码管显示模式，该图为显示4位字符的发光二极管数码管结构示意图。4位线选择和84段代码线。段代码行控制显示字体，而位线选择控制显示位的发光二极管数码管的亮度或暗度。发光二极管数码管有两种显示模式：静态显示和动态显示。1。发光二极管静态显示模式，无论有多少个发光二极管数码管同时处于显示状态。每个部件的公共阴极(或公共阳极)连接在一起并接地(或连接到5V)；每一位的段代码线分别与一个8位输入输出端口锁存器的输出相连。静态显示的特点，静态显示模式的显示没有闪烁，亮度更高，软件控制更容易；它占用了很多行。目前，静态发光二极管显示是相当普遍的(74 LS164结合使用)。1.发光二极管静态显示模式和2。发光二极管动态显示模式。无论何时，只有一个发光二极管数码管处于显示状态，即单片机采用“扫描”方式控制每个数码管交替显示。段代码行的相应段并行连接，并由一个8位输入/输出端口控制。每个位的公共阳极或公共阴极分别由相应的输入/输出线控制，并通过分时选通。4位8段发光二极管动态显示电路，段代码线占用8位输入/输出端口，位线选择占用4位输入/输出端口。采用动态“扫描”显示模式。也就是说，在某一时刻，位线选择中只有一位处于选通状态，而位线选择中的其他位处于闭合状态。同时，段代码行输出相应位的段代码来显示字符。动态显示原理，在某个时刻，只有一个显示器，其他的都关闭了。由于余辉和人眼的“视觉暂留”效应，只要每个显示间隔足够短，就可以产生“多位同时照明”的错觉，达到同时显示的效果。动态显示的特点，优点是硬件电路简单，显示越多，优点越明显。缺点是显示亮度不如静态显示亮度高。如果“扫描”速率较低，则会出现闪烁。7 . 3 . 3发光二极管数码管静态显示设计，【例7-4】利用AT89S52设计一个2位发光二极管数码管显示“秒表”，显示时间为00 99秒，每秒自动加1。原理电路如图7-8所示。该电路利用单片机的P2端口和P3端口控制两个发光二极管数码管作为“秒表”的时间显示器。查找表方法用于显示数字的段代码。“秒”计时的产生采用软件延时的方法。7.3.3LED数码管静态显示设计，7.6键盘接口设计，键盘具有向微控制器输入数据和命令的功能，是人与微控制器对话的主要手段。7.6.1键盘接口设计中需要解决的问题1。键盘有三个任务：(1)区分一个键是否被按下？如果是，继续下一步。(2)识别按下了哪个键，并找到相应的键值。(3)根据键值，找到对应键值的处理程序条目。最常用的是按键键盘，它本质上是一个开关。按键开关的两端分别连接到行线和列线。通过打开和关闭键盘开关的机械触点，行线的电压输出波形如图所示。2。键盘输入29、t1和t3的特征分别是键关闭和打开过程中的抖动周期(呈现一系列负脉冲)。抖动时间与开关的机械特性有关，一般为5 10ms。t2是稳定的关闭周期，其时间由按键动作决定，通常是十分之几秒到几秒。T0和t4是关断时段。3。按键识别，按键闭合与否，线路的输出电压是高还是低。高表示钥匙打开，低表示钥匙关闭。通过检测线路电平的高低状态，可以确认按键是否被按下和释放。为了确保一次击键只有一次有效，必须消除抖动周期t1和t3的影响。消除按键抖动的两种方法，一种是软件延迟。其思想是：当检测到按键时，对应于该按键的行线处于低电平。在以10ms的延迟执行子程序之后，确认行线电平是否仍然处于低电平。如果仍处于低电平，则确认该行有按键。当释放密钥时，方法同上。该措施可以消除两个抖动周期t1和t3的影响。另一种是使用特殊的键盘/显示器接口芯片，这些芯片都有自动去抖动的硬件电路。7.6.2独立键盘的设计。在单片机中，有两种常见的键盘结构：独立键盘和矩阵键盘。对于独立键盘：一个键线，每个键相互独立，每个键连接一个输入输出端口线。通过检测输入/输出输入线的电平状态，可以容易地判断哪个键被按下。当一个国王缺点：不适合有大量键盘按键的场合，因为它会占用更多的输入输出端口。示例7-8对于图7-21所示的独立式键盘，通过查询方式实现键盘扫描，并根据不同的按键进行键盘处理。矩阵(也称为行列式)键盘用于有大量键的场合。它由行线和列线组成。键位于行和列的交叉点。如图所示，44矩阵键盘可以形成16键键盘。当密钥数量很大时，应该保存更多的输入/输出端口。当矩阵中没有按键时，行线处于高电平；当按键被按下时，行线的电平状态将由连接到行线的列线的电平决定。如果列线的电平低，行线的电平低；如果列线的电平高，行线的电平也高，这是识别键是否被按下的键。7.6.3矩阵键盘设计，矩阵键识别方法：扫描方法，步骤1，识别键盘是否被按下。首先，将所有列行设置为0，然后检查每行的行级别是否都很高。如果它们不都是高电平，则按键，否则不按键。例如，当按键3被按下时，第一行线为低，并且不确定按键3被按下，因为如果同一行的按键2、1或0之一被按下，行线也为低。只能断定第一行的键已经按下。第二步，确定按了哪个键。通过采用逐列扫描的方法，在某一时刻只有一列线处于低电平，而所有其他列线处于高电平。当第一列处于低电平而其他列处于高电平时，因为按键3被按下，所以第一行的行线仍然处于高电平。当第二列处于低电平而其他列处于高电平时，第一行的行线仍处于高电平。当第四列变为低电平而其他列变为高电平时，第一行的行线电平变为低电平。基于此，可以判断第一行的第四列的交叉点处的键，即键3被按下。矩阵键识别法：行反转法，扫描法需要逐列扫描查询，有时需要扫描多次。然而，行反转规则非常简洁。无论按下的键是在第一列还是最后一列，只需要两步就可以获得键所在的行和列的值。具体步骤是：将行线编程为输入线，将列线编程为输出线，并将输出线输出为全低电平，然后行线中的电平在键所在的行中从高电平变为低电平。然后，行线被编程为输出线，列线被编程为输入线，并且输出线被设置为全低电平，然后列线中的电平从高变为低的列是键所在的列。在两个步骤中，可以确定键所在的行和列，以识别被按下的键。假设按键3被按下。在第一步中，P1.0P1.3的输出均为“0”。然后，读入P1.4P1.7行的状态，结果P1.4=0，而P1.5P1.7都为1。因此，第1行有一个电平变化，表明第1行有一个按键。41，第二步，让P1.4P1.7的输出都为“0”，然后，读入P1.0P1.3位，结果P1.0=0，而P1.1P1.3都为1，因此第4列有一个电平变化，表明第4列有一个按键被按下。总而言之，当按下第一行和第四列键时，这个键就是键3。线反演方法简单适用，但别忘了关键的去抖处理。矩阵键识别法：行反转法，7.6.4键盘工作模式，当单片机忙于其他工作任务时如何考虑键盘输入取决于键盘工作模式。工作模式选择的原则是在不占用单片机太多工作时间的情况下，保证对按键操作的及时响应。键盘有三种工作模式，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。1。编程扫描模式，也称为查询模式，在空闲时使用单片机调用键盘扫描子程序，并重复扫描键盘。如果单片机查询的频率太高，它可以及时响应键盘输入，但也会影响其他任务的进度。查询频率过低，可能导致键盘输入判断失误。因此，键盘的扫描频率这样，由微控制器中的定时器产生的定时中断通常被用来进入中断子程序来扫描键盘，当它被按下时识别按键，并执行相应的按键处理程序。为了不丢失有效的密钥，定时中断的周期通常应该小于100毫秒。3中断扫描模式，键盘按键按下，发出中断请求信号，单片机响应中断，执行键盘扫描程序中断服务子程序