人机交互设备

人机交互设备第1页，共40页，2023年，2月20日，星期三PC机除了主机以外还需要哪些部分呢？单片机电路有时候也需要键盘、显示等外设。第2页，共40页，2023年，2月20日，星期三10.1LED接口技术LED的结构和显示原理静态显示方式动态显示方式动态显示的实现动态显示方式第3页，共40页，2023年，2月20日，星期三1．LED显示器结构与原理LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在微机应用系统中通常使用的是8段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种，如图10-1所示。8段显示块与微机接口非常容易。如表10-2所示。第4页，共40页，2023年，2月20日，星期三

（a）共阴极（b）共阳极（c）管脚配置图10-1七段LED显示块第5页，共40页，2023年，2月20日，星期三代码段D7D6D5D4D3D2D1D0显示段dpgfedcba为使LED显示不同的符号或数字，要为LED提供段码（或称字型码），即控制“8”字笔画的各个发光管亮灭。提供给LED显示器的段码正好是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下表10-1所示。表10-1LED各段与字节对应关系第6页，共40页，2023年，2月20日，星期三表10-28段LED的段选码第7页，共40页，2023年，2月20日，星期三例：模拟产品计数显示电路第8页，共40页，2023年，2月20日，星期三编程

ORG 1000HSTAR：MOV TMOD，#60H ；定时器T1工作在方式2计数

MOV TH1，#00H；T1置初值

MOV TL1，#00HMAIN：MOV P1，#0C0H ；数码管显示0DISP：JBP3.3，DISP；监测按键信号

ACALL DELAY ；消抖延时

JBP3.3，DISP；确认低电平信号DISP1：JNB P3.3，DISP1 ；监测按键信号

ACALL DELAY ；消抖延时

JNB P3.3，DISP1 ；确认高电平信号

SETBTR1；启动计数器DISP2：MOVA，TL1MOVCA，@A+DPTR；查表获取数码管显示值

MOV P1，A ；数码管显示计数值

CJNEA，#8E，DISP2 LJMP STAR TAB：0C0H，0F9H，0A4H…… DELAY：MOVR2，#14HDELAY1：MOVR3，#0FAHDJNZR3，$DJNZR2，DELAY1RETEND第9页，共40页，2023年，2月20日，星期三静态显示方式连接

所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。

特点原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。第10页，共40页，2023年，2月20日，星期三动态显示方式连接

所有LED的段选线共同连接在一起共用一个8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一个时刻只选通其中一个LED，同时在段选口送出该位LED的字型码。

第11页，共40页，2023年，2月20日，星期三动态显示基本原理

电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED，并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫描完。

要注意的两个问题：

1.字型码通常通过查表指令MOVC来求得.2.换位显示时通常要加一段程序使所有的LED全灭.第12页，共40页，2023年，2月20日，星期三动态显示程序流程图

采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管，构成多位动态数码管显示电路。开始显示缓冲区首地址送R0显示位数送R2起始显示位送R3禁止所有位（关显示）从缓冲区取要显示的数查表得字型码指向段选口，送字型码指向位选口，送位选码延时指向显示缓冲区下一个单元位选码左移结束11扫描完一遍吗?YN第13页，共40页，2023年，2月20日，星期三COMhCOMD7…D1D0D0D1D2hbbhCOMafbge

cdhaaba

对应字位线：D0D1D2D3D4D5多位LED共用一个8位字段口，各位LED公共端用字位口控制，扫描输出显示不同字形。显示缓冲区与多位LED对应关系：第14页，共40页，2023年，2月20日，星期三显示程序：DIS：MOVR0，#7AH ；指向显示缓冲区起始单元

MOVR3，#01H ；字位码初值→R3 MOV A，R3 ；取字位码DLP：MOVDPTR，#PAAR；指向字位口(PA口) MOVX@DPTR，A ；输出字位码，显示其中1位

MOV A，@R0 ；取一个显示数据

ADD A，#0CH ；查表偏移量

MOVCA，@A+PC ；取出字形码

INC DPTR ；指向字段口(PB口) MOVX@DPTR，A ；输出字形码

ACALLDLY1MS ；延时1ms INC R0 ；指向显缓区下一单元

MOV A，R3 ；修改字位码

RL A ；显示下一位

MOV R3，A JNB ACC.6，DLP；未显示到最右边LED，继续显示

RET ；全部扫描一遍，结束DTAB：DB0C0H，0F9H，0A4H；字形表

DB0B0H，99H， DLY1MS：… ；延时1ms子程序第15页，共40页，2023年，2月20日，星期三10.2LCD显示器概述 1．LCD的基本结构及工作原理图10-9液晶显示器基本结构第16页，共40页，2023年，2月20日，星期三

17

2．LCD的分类字段型。点阵字符型点阵图形型3．LCD的注意事项见教材P204 第17页，共40页，2023年，2月20日，星期三10.3键盘接口按键的特点及输入原理独立式按键矩阵式按键第18页，共40页，2023年，2月20日，星期三按键的特点及输入原理按键的分类：触点式：机械；无触点式：电气键输入原理：

通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态低电平“0”与高电平“1”。键功能的实现：对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器ACC，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区；若是功能键，则通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。

第19页，共40页，2023年，2月20日，星期三键盘接口需要解决的问题是否有键按下按键识别：键抖动及消除：机械按键抖动时间在5ms～10ms之间

硬件方案——双稳态去抖电路

软件方案——延时10ms～20ms后再次判断消除方法：求键号第20页，共40页，2023年，2月20日，星期三独立式按键接口电路：特点：一线一键，按键识别（编程）简单；但占用较多口线，适合8键以下使用。第21页，共40页，2023年，2月20日，星期三例1：用P1口检测三个按键的状态并完成相应的功能解：资源分配：用P1口的低3位检测3个按键的输入，为1则表示按键没有按下，为0则表示相应按键被按下。流程图：第22页，共40页，2023年，2月20日，星期三ORG0000HKB:MOVP1,#0FFHMOVA,P1CPLAANLA,#0FHJZKBLCALLD10MSMOVA,P1CPLAANLA,#0FHJZKBCJNEA,#01H,KB01LCALLPGM1SJMPKBKB01:CJNEA,#02H,KB02LCALLPGM2SJMPKBKB02:CJNEA,#04H,KBLCALLPGM3SJMPKBEND编程：按三个按键中的任一键都对应一个特定功能。若判断键释放应如何修改？第23页，共40页，2023年，2月20日，星期三矩阵式按键关键：如何判断键号？3210476511109815141312+5VP1.4P1.3P1.0MCS-51P1.7P1.6P1.5P1.2P1.1接口电路：特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用第24页，共40页，2023年，2月20日，星期三键盘扫描子程序一般包括以下内容：

1.判别有无键按下；

2.扫描获取闭合键的行、列值；

3.用计算法或查表法得到键值；

4.判断闭合键释放否，如没释放则继续等待；

5.保存闭合键号。第25页，共40页，2023年，2月20日，星期三键按下/释放判断

KS：MOVA，#00H MOVP1，A ；全扫描字#00H送P1口

MOVP1，#0FHMOVA，P1；读入P1口状态

CPLA；变正逻辑，高电平表示有键按下

ANLA,#0FH；取低4位

RET ；返回，A≠0表示有键按下

第26页，共40页，2023年，2月20日，星期三按键识别——扫描法

流程：

当第0列处于低电平时，逐行查找是否有行线变低，若有，则第0列与该行的交叉点按键按下；若无，则表示第0列无键按下，再让下一列处在低电平，依此循环，这种方式称为键盘扫描。

键号=行首键号（0、4、8、12）+列号（0、1、2、3）

原理：

在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行有键按下。第27页，共40页，2023年，2月20日，星期三例2：键盘扫描程序SERCH:MOVR2,#0EFH MOVR3,#00HLINE0:MOVA,R2 MOVP1,A MOVA,P1 JBACC.3,LINE1 MOVA,#00H AJMPTRYKLINE1:JBACC.2,LINE2 MOVA,#04H AJMPTRYK LINE2:JBACC.1,LINE3MOVA,#08H第28页，共40页，2023年，2月20日，星期三

AJMPTRYK

LINE3:JBACC.0,LINE4

MOVA,#0CH

AJMPTRYK

LINE4:INCR3

MOVA,R2

RL A

JNBACC.0,BACK

MOVR2,A

AJMPLINE0

TRYK:ADDA,R3

BACK:RET 第29页，共40页，2023年，2月20日，星期三定时扫描方式

定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。第30页，共40页，2023年，2月20日，星期三中断扫描方式

为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。第31页，共40页，2023年，2月20日，星期三

试编制程序，要求当其中某一按键压下时与其对应的二极管将被点亮。课堂练习P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.08031＋5V第32页，共40页，2023年，2月20日，星期三

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10.4专用键盘/显示器控制芯片 8279键盘/显示器接口8279是专用键盘/显示器控制芯片，能对显示器自动扫描，能识别键盘上按下键的键号；可充分提高CPU的工作效率。8279与MCS-51接口方便，由它构成的标准键盘/显示器接口在微机应用系统中使用越来越广泛。第33页，共40页，2023年，2月20日，星期三

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8279键盘、显示接口应用特性：（1）8279操作命令（表10-3所示）（2）8279的FIFO状态查询（3）8279的数据输入/输出（4）显示器的填入/移位方式（5）8279的内部译码与外部译码（6）键盘键值的给定第34页，共40页，2023年，2月20日，星期三表10-38279命令功能键一览表第35页，共40页，2023年，2月20日，星期三（续表）第36页，共40页，2023年，2月20日，星期三

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8031和8279键盘/显示器接口的编程方法对于图10-20所示的一般接口电路，键盘的读出既可用中断方式，也可用查询方式。设若16位LED显示，16个按键，键盘采用查询方式读出。16位显示数据的段选码存放在8031片内RAM的30H～3FH单元；16个键的键值读出后存放在40H～4FH中。8031晶振为6MHz。

第37页，共40页，2023年，2月20日，星期三图10-208279的键盘/显示器电路及与8031接口第38页，共40页，2023年，2月20日，星期三8279与单片机的接口和编程方法更新显示器和用查询方法读出16个键输入数的程序如下：START：MOVDPTR，#7FFFH ；7FFFH为8279状态地址

MOVA，#0DlH ；清除命令

MOVX@DPTR，A ；命令字输入WAIT1：MOVXA，@DPTR ；读入状态

JBACC.7，WAIT1 ；清除等待

MOVA，#2AH ；对时钟10分频（100kHz）

MOVX@DPTR，A ；命令送入

MOVA，#08H ；显示器左边输入外部译码，双键互锁方式

MOVX@DPTR，A MOVR0，#30H ；设30H～3FH存放显示字形的段数据