基于单片机的键盘和LED数码管工作原理

1、基于单片机的键盘和 LED数码管工作原理摘要 ：键盘和显示器是微机最常见的输入输出设备。 本文介绍键盘和 LED显示器的基本工作 原理，并给出在 8051 基础上的电路结构及 C语言代码。关键字 ： 键盘， LED,单片机键盘是微型计算机系统中最基本、最常见的输入设备。在各种工业过程的计 算机控制和监视系统中， 广泛应用发光二极管向用户提供提示。 由发光二极管可 以构成 7段/8 段 LED显示器，用于显示工作状态、参数数值和故障位置。 一. 键盘的工作原理键盘实际上是一组按键开关的集合， 平时按键开关总是处于断开状态， 当按 下键时它才闭合。（一）键盘的基本介绍1. 键盘的功能键盘接口必须具

2、有 4 个基本功能：1. 去抖动2. 防串键3. 识别被按键并产生与之对应的键码4. 释放键 而键码产生后如何去实现按键的特定功能，是操作系统和应用程序的任务2. 键盘的分类根据按键开关的排列方式，键盘可分为线性键盘和矩阵键盘。线性键盘： 硬件连接和接口程序都很简单， 只适用于按键少的场合， 因为线 性键盘有多少按键，就需要有多少根连线与微机输入端口相连。矩阵键盘：将按键排成 n行 m列，每个按键占据行列的一个交点， 需要的外 连接线数目是 m+n，而容许的最大按键数是 m*n，显然可以减少微机接口的连线， 是一般微机常采用的键盘结构。3. 键盘与单片机的连接方式矩阵键盘的连接方法有多种。 可

3、直接连接于单片机的 I/O 口线；可利用扩展 的并行 I/O 口连接；也可利用可编程的键盘、显示接口芯片（如 8297）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。下图就是通过 8255A 芯片扩展的并行 I/O 口连接的矩阵键盘。图 1 微处理器和键盘接口接线示意（二）键盘的工作过程 被按键的识别和键码的产生是键盘接口要解决的主要问题， 可以通过软硬结合的方法来解决。通常识别被按键有两种方法：行扫描法和线反转法。 实际微型计算机系统中以行扫描法应用最广， 其基本思想是： 由程序对键盘 进行逐行扫描， 通过检测到的列状态来确定闭合键， 需要输

4、出端口、 输入端口各 1 个。下面由以并行接口芯片 8255A 组成的微机与键盘接口来说明非编码键盘采 用行扫描法进行按键识别并产生编码的原理。设 8255 的端口地址为：4043H,键盘的行线接在 PA0PA3上，列线接在 PB0PB3 上，接口示意如图 1，PA端口定义为输出端口， PB 端口定义为输入端口。扫描 的步骤如下：（ 1）快速检查是否有键按下。使 PA0PA3 输出全为 0，读取 PB0PB3 上数据，只要 有一位为 0，必定有某键被按下。（ 2）去抖动。延时 20ms左右，等待按键通、断引起的抖动消失，然后再判断具 体按下的到底是哪个键。（ 3）确定被按下的键。从 0 行开始

5、，顺序逐行扫描，即该行输出 0。每扫描一 行，读入列线数据，从 0 列开始，逐列检查，判断是否有输入为 0的列，若无， 则顺序扫描下一行，并检查各列；若检查到某列线为 0，则该行、列交点上的按 键为被按下的键。具体控制程序请见附录 1。.LED数码管显示器的工作原理（一） LED显示器的基本介绍一般 8 段 LED显示器的内部结构和外部引脚如图 2所示。每段都是一个发光 二极管，通过点亮不同的字段， 可显示 09和AF等不同字符。 其内部各发光二 极管之间的连接方法有共阴极和共阳极两种。如图 2 所示。图 2 LED 显示器内部结构（二） LED显示器工作过程 为了达到显示某一波形的目的， 需

6、要从接口中输出不同的数码， 这些数码称 为字形码或段码。采用共阳极接法时，得到低电平信号的引脚对应的段被点亮； 采用共阴极接法时， 得到高电平信号的引脚对应的段被点亮。 所以对于共阴极和 共阳极两种不同的接法，为了显示同一个字符，对应的显示段码是不同的。在 8 段和 8 位字节数有如下对应关系时， ag 分别接数据线 D0D5，dp 接 D7，图 3 给出了这两种接法的 8 段 LED显示器字符段码表。图 3 8 段 LED 显示器字符段码表比如，为了显示 5，采用共阴极接法（ 1 是亮），应该使 D7D0=01101101；B 采用共阳极接法， D7D0=10010010。B实际使用的 LE

7、D数码管 LED数码显示器位数较多， 为了简化线路，降低成本， 对于多位 LED数码显示器， 通常采用动态扫描显示方法， 即逐个地循环点亮各位 显示器。这样虽然在任意时刻只有一位显示器被点亮， 但是由于人眼具有视觉残 留效应，看起来与全部显示器持续点亮的效果基本一样（在亮度上有差别） 。图 4 8 段动态 LED 显示器接口原理三. 键盘和显示器与单片机 8051 的连接图 5 矩阵键盘与 8051 芯片连接原理图6LED 显示器与 8051 连接原理附录 1：矩阵键盘与数码管显示控制程序排线连接方法： JP8（P1）与 JP4（矩阵键盘接口）连接； P0与 JP3（静态数码管 ） 连接。矩阵

8、键盘定义： P1.1-P1.4 为列线； P1.4-P1.7 为行线；程序：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar dis_buf; / uchar temp;uchar key; /显示缓存键顺序吗void delay0(uchar x); /x*0.14MS#define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/ 此表为 LED 的字模 0 1 2 3 4 5 67 8 9 a b c d e funsigned char cod

9、e LED7Code 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0 x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71;/*/* 延时子程序/*/*/*/void delay(uchar x) uchar j;while(x-)!=0) for(j=0;j4)|0xF0); if(temp=1) / p1.4 key=0;else if(temp=2) / p1.5 key=1;else if(temp=4) / p1.6 key=2;else if(temp=8) / p1.7 key=3;elsekey=16;*/*/*/*/

10、* 判断键是否按下/*void keydown(void)P1=0xF0;if(P1!=0xF0) / 端口keyscan(); /判断按键是否按下 如果按钮按下 会拉低 P1 其中的一个调用按键扫描程序/*/* 主程序/*/*/*/*main()P0=0xFF;P1=0xFF;delay(10);/置 P0 口/置 P1 口/延时while(1)keydown();/ 调用按键判断检测程序P0 = LED7Codedis_buf%16&0x7f; /LED7 0x7f 为小数点 共阴和 共阳此处也是不一样 ; %16 表示输出 16 进制附录 2：8051 单片机引脚功能介绍8051 芯片管

11、脚图单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。 电源: VCC - 芯片电源，接 +5V； VSS - 接地端； 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线 : 控制线共有 4 根， ALE/PROG:地址锁存允许 / 片内 EPROM编程脉冲 ALE 功能：用来锁存 P0口送出的低 8 位地址 PROG功能：片内有 EPROM的芯片，在 EPROM编程期间，此引脚输入编程 脉冲。 PSEN:外 ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/ 备用电源。 RST（ Reset ）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp: 内外 ROM选择 / 片内 EPROM编程电源。 EA 功能：内外 ROM选择端。 Vpp 功能：片内有 EPROM的芯片，在 EPROM编程期间，施加编程电源 Vpp。 I/O 线80C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3口，共 32个引脚。 P3 口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线） 。P0 口有三个功能：1、外部扩展存储器时， 当做数据总线（如图 1中的 D0D7为数据总线接口）2、外部扩展