第3章GPIO应用

1、3 Sept. 2008Confidential三、三、GPIO应用应用3 Sept. 2008Confidential目标目标: :通过本章的学习，学员应掌握如下知识通过本章的学习，学员应掌握如下知识 1) 1) 数码管显示数码管显示2) 2) 键盘应用键盘应用3 3）LCDLCD应用应用时间：时间：4 学时学时教学方法：讲授教学方法：讲授PPT3 Sept. 2008Confidential键盘和显示器是单片机应用系统中常用的输入输出装置。LED数码显示器是常用的显示器之一，下面介绍并行口设计LED数码显示电路和键盘电路的方法。 3.1 LED数码显示器 LED数码管结构原理a b dpc

2、om共阴LEDa f b g e c d dp g f com a b c d com e dpa b dpcom共阳LED3 Sept. 2008ConfidentialLED数码管由7个显示段和1个小数点组成。7个段构成一个“8”字轮廓，可显示09和一些特殊字符。7个段和1个小数点对应8个发光二极管，发光二极管的阴极或阳极连成一个公共点，因此有共阴或共阳两种连接。a b dpcom共阴LEDa f b g e c d dp g f com a b c d com e dpa b dpcom共阳LED3.1 LED数码显示器 3 Sept. 2008ConfidentialCOM P1.01

3、.7 a f b g e c d dpab dpD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0dp g f e d c b a注意：字形码与注意：字形码与I/OI/O线的具线的具体连接相关。体连接相关。当LED字段引脚（adp）与I/O线连接后，每个显示字形对应一个字形码。COMagdp3.1 LED数码显示器 3 Sept. 2008Confidential对于N位LED显示器来讲，有N根位选线（COM脚）和8N根段选线（adp脚）。位选线用来控制显示位的亮灭，段选线控制字符选择。多位LED显示器有两种工作方式：静态显示和动态显示。每位LED段选线与一个8位I/O口相连，所有位选线并联接地（

4、共阴）或接+5V（共阳）。字符显示在刷新前可保持不变，编程容易，管理简单。占用I/O资源较多，N位LED需8N根 I/O线。 a b dpCOMa f b g e c d dp a b dpCOM a b dpCOMLED接口电路及显示方式静态显示3.1 LED数码显示器 3 Sept. 2008ConfidentialP0.4P0.5P0.6P0.1P0.2P0.3COMdpCOMhbbdpCOMa f b g e c d dpaaba各位LED的段选线并联与一个8位I/O口相连，而各自位选线另用I/O线控制。每位只能轮流点亮，分时显示字符。每位点亮间隔（扫描时间）必须小于20ms，才能保证

5、看上去不闪烁。占用I/O资源较少，N位LED只需8+N根I/O线。动态显示3.1 LED数码显示器 3 Sept. 2008Confidential在ROM中建立字形码表。查表找出对应字符的字形码。输出字形码到显示端口。显示程序设计要点3.1 LED数码显示器 3 Sept. 2008Confidential显示字符段 符 号(共阴为例）十六进制代码dpgfedcba共阴共阳0123456789ABCDEFHP000000000000000001001111101111011111100011101111101111101000101011111111101101101101111000110

6、1111111110100001111100111100100011011011111101011113FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H76HF3HC0F9A4B0999282F880908883C6A1868EFFBF3.1 LED数码显示器 3 Sept. 2008Confidential3.1 LED数码显示器 3 Sept. 2008Confidential按键电路的基本概念键盘中使用的按键一般都是常开结构键。键的操作不可避免的存在机械抖动，抖动时间510ms左右单单片片机机 P1.0+5VK抖动时间抖动时间10ms开关动作

7、时间开关动作时间100ms“ 1 ”“ 0 ”10ms键盘接口及处理程序3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential延时等待10ms 仍有按键信号？Y 有按键信号？NYN键盘处理 按键释放？NY消除抖动的解决办法：采用软件延时。键抖动会造成CPU误读（实际按一次，误以为按了多次），为确保CPU的读键准确，需要消除抖动。3.2 键盘电路 3 Sept. 2008ConfidentialP1.0P1.1P1.7+5v 键盘结构每个按键单独占有一根I/O线。特点：配置灵活、编程简单；但按键多时，I/O线占用多。独立式键盘3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confiden

8、tial用I/O线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上。特点：按键多时，节省I/O线,但编程复杂。判键原理（行线作输出，列线作输入）行列式（矩阵式）键盘判具体哪个键按下：行线依次送0，某列有按键，列线为0，某列无按键，列线为1。所按的键一定是在行、列线同为0的相交点上, 此法称行扫描。先判键盘中有无键按下：行线输出全0（全扫描字），读列线状态，列线全1说明无键按下，列线有0定有键按下。3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential键值：每个键都可以根据行、列数据组合得到一个对应的值，该值称为键值（位置码） 。图中16个键的键值依此是：01110111、01111011、0

9、1111101、01111110、01111110，键值用来区分每个按键。键号：用户人为的对每个键所编的位置序号称为键号。图中16个键的键号依此是：0、1、2、3、F，键号与键值在使用上并不矛盾，彼此对应，程序可以转换，但使用键号为程序散转提供了方便。3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential下图中，用LPC2124的并行口P1接44矩阵键盘，以P1.0P1.3作输出线，以P1.4P1.7作输入线，键盘扫描程序的流程如下页图所示。3.2 键盘电路 3 Sept. 2008ConfidentialY返回键编码读P1.4P1.7值置行扫描初值扫描位从P1口输出P1口的高四位

10、和低四位组合得键编码扫到最后一行?NN(有键按下）N开始P1.0P1.3输出0延时去抖动P1.4P1.7全为1?P1.4P1.7全为1?YYY(无键按下)3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential对前页键盘的程序流程图说明如下：当P1.0P1.3输出0时，如无键按下，P1.4P1.7的输入值均为“1”，如果其中有一个不是 “1”，说明有键按下，再使P1.0P1.3逐个输出零(行扫描)，检查P1.4P1.7的输入值有 无零，从而查出是哪行哪列的键按下。在判按键时，按键有抖动，可采用延时后再重读以跳过抖动时段。3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidentia

11、l扫描键盘处理程序的任务是：确定有无键按下；判哪一个键按下， 键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码， 使按键逐行动态接地(称行扫描)，另一个并行口输入按键状态(称回馈信号，键盘的列值)， 由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键。键盘扫描编程总结3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential3.2 键盘电路 3 Sept. 2008C

12、onfidential3.2 键盘电路 3 Sept. 2008Confidential3.2 键盘电路 3 Sept. 2008ConfidentialLCD基本原理液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）是一种低成本、低功耗的器件，可显示文字和图像。在嵌入式系统中极为常见，因为嵌入式系统没有像台式系统那样配备标准的显示器。LCD基本原理：入射光线首先通过一个偏极化板（类似玻璃片），接着遇到液晶材料，如果激活液晶材料的部分区域（可通过上电激活），则水晶分子排列整齐，光线可透过液晶材料。最后通过液晶材料的光线会遇到两种情形：碰到一面镜子而反射回来，因此激活部分的区域比

13、其它区域亮，这是反射式LCD；碰到黑色表面，光线被吸收，因此激活部分比其它区域暗（黑色表面在激活区域下面），这是吸收式LCD。3.3 LCD显示 3 Sept. 2008ConfidentialLCD编程原理 在嵌入式系统应用中，如果微控制器本身带有液晶驱动控制功能，则可以直接对点阵式液晶显示屏进行连接控制；如果微控制器本身没有液晶驱动控制功能，则需要外扩液晶驱动板来连接液晶显示屏，或者使用点阵式图形液晶显示模块。 由于点阵式液晶显示屏的引脚较多，生产厂家通常会将液晶显示屏和驱动电路装配在一起，形成液晶模块，即LCM。液晶模块在很大程度上方便了用户的使用，用户只要将其与微控制器连接，即可进行图

14、形的显示输出控制。MCULCD控制LCD屏3.3 LCD显示 3 Sept. 2008ConfidentialLCD分类 按显示分： 字符LCD 点阵LCD 按颜色分： 单色屏 4级灰度屏、8级灰度屏、16级灰度屏、64级灰度屏、256级灰度屏 16色屏、256色伪彩色屏、TFT真彩色屏3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential液晶本身不发光，背光灯+晶体透明控制来实现信息显示。LCDLEDCRT3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential字符型液晶显示模块是一类专门用于显示字母，数字，符号等的点阵式液晶显示模块 3.3 LCD显示 1、字符型

15、LCD模块3 Sept. 2008Confidential控制信号数据线（传输数据/指令）3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动，闪烁等显示功能 16路行驱动器和80路列驱动器，具驱动有16*80点阵LCD能力 每个字符需要8行* 5列个点阵，所以最多能同时显示2行*16列的字符控器显示原理3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential内藏的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符液晶显示模块在显示“A”时，我们只需将ASCII码0 x41写入DDRAM即可显示时模块把地址0 x4

16、1中的点阵字符图形显示出来，就能看到数字“A”。3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential初始化LCD显示屏首先确定显示位置（通过写指令完成），接着写显示的数据（写数据完成）在与lcd打交道的过程中要检查lcd是否繁忙，即读lcd的状态（读指令完成）如果要读lcd屏上某个位置的内容，还要通过读数据来查看.如何显示一个A呢？3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008C

17、onfidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential写LCD时序(包括读数据或者命令）3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential读LCD时序(包括读数据或者命令）3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept.

18、 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential名称：LcdInit功能：初始化LCD名称：CheckBusy功能：检查总线是否忙名称：WriteCMD功能：写命令函数名称：WriteData功能：写数据函数名称： set_xy()功能：设置显示位置，调用WriteCMD通常显示环节由如下几个程序构成3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 思考：如何让LCD液晶显示屏显示一座宝殿的图形？ 一个字型或图形为8bytes的资料，而且每一个资料的7，6，5元位是无效位，因为它是5*7的点阵，要将图形

19、转为二进制码，你必需将图形分解成8个图形，分别将每个图形用二进制代码表示，如图：DDRAM的地址08H的图形代码为：04H，04H，0EH，1FH，1FH，1FH，0AH3 Sept. 2008Confidential1脚：CS1=0, 选中左屏2脚：CS2=0, 选中右屏6脚：DI(RS)：指令L/数据H7脚：RW：读H/写L8脚：E:使能信号9脚到16脚：DB0-DB7，数据线（传输指令或者数据）P0.11P0.12GNDVCCP0.13P0.14P0.15P0.16P0.17P0.18P0.19P0.20P0.21P0.22P0.23VCCCS11CS22GND3VCC4V05DI6R/

20、W7E8DB09DB110DB211DB312DB413DB514DB615DB716RST17-Vout18LCD2LGM12641BS1R点阵128*64大屏LCD模块3.3 LCD显示 3 Sept. 2008ConfidentialLCD控制器具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动，闪烁等显示功能，降低了软件编程的难度。LCD内部组成LCD编程原理3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential12864点阵LCD，采用两片HD61202作为列驱动器，同时使用一片HD61203作为行驱动器的液晶模块左右屏选择3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confi

21、dential读时序（进行读操作之前，必须有一次空读操作 ）3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential写时序3.3 LCD显示 3 Sept. 2008Confidential3.3 LCD显示 3 Sept. 2008ConfidentialLCD控制和显示相关的命令集在相关的芯片手册中提供，编程人员在进行LCD初始化时，需要将相关的命令字送入到LCD中。注：L 表示0; H 表示1; X 表示无关位。LCD编程原理3.3 LCD显示 命令RS为低(0)RW为低(0)数据位3 Sept. 2008Confidential1脚：CS1=0，选中左屏2脚：CS2=0，选

22、中右屏6脚：DI(RS)：指令L/数据H7脚：RW：读H/写L8脚：E:使能信号9脚到16脚：DB0-DB7，数据线（传输指令或者数据）128x64 LCD显示屏页面0页面1页面7每次只能改写某个页面的1列数据3.3 LCD显示 点阵128*64大屏LCD模块3 Sept. 2008Confidential整个lcd为128列*64行点阵128列中前64列对应左屏（由CS1选择）/后64列对应右屏（由CS2选择）每屏分为8页，64列管理，每页8行。编程时显示坐标需要确定X(页坐标）和Y（列坐标）行坐标只用来选择显示的起始行注：该图以左半屏为例（64行*64列）LCD结构3.3 LCD显示 3 Sept. 2008ConfidentialLCD采用纵向取模，字节倒序的形式如“连”由32