《单片机应用技术（第2版）》课件 项目6 显示与键盘接口技术

延时符项目6显示与键盘接口技术单片机应用技术目录1.独立按键及矩阵键盘

2.数码管原理及显示3.1602液晶显示器延时符正文页知识点：1.掌握键盘的基本组成及工作原理。2.掌握七段LED显示器的基本组成及工作原理。3.掌握1602的原理及驱动。能力要求：1.能够完成51单片机外接键盘和显示设备的连接。2.能够灵活应用典型键盘、显示电路构成各种实际电路。3.能够设计外围显示实用电路。延时符正文页字符显示项目任务：通过让7段数码管的8个LED发光二极管显示一位数（0-9）的简易秒表控制系统，熟悉单片机与LED数码管的接口技术，了解LED数码管的结构、工作原理、显示方式和控制方法。任务要求：

用单片机实现一位数简易秒表控制，计时范围为0-9s，并将计时时间在一位数码管上显示出来。与任务3的电路类似，这里只是将控制8个发光二极管的P1引脚改接到数码管的8个段选控制端。采用共阳极数码管，则位选COM端接电源,段选（P1）低电平点亮数码管。如果是共阴极数码管，则位选COM端接地，段选（P1）高电平点亮数码管。用T1的工作方式1编制1s延时程序，假定系统采用12MHz晶振，T1的工作方式1定时时间为50ms,再循环20次即可定时到1s。一、单片机的按键扩展1、常用按键外形它实际是个二端口器件，两个触电之间不导通，按下的时候导通。通过与外电路的连接，就能使其中的一个端口在按下和不按下时产生电频变化，而单片机检测这种变化，实现对输入信息的获取。2、按键接入原理图3、按键抖动抖动时间：＜10ms＜10ms“1”“0”＜10ms实际使用中能够，由于按钮开关多为机械接点开关，在闭合和断开瞬间会有机械抖动。4.按键的去抖动常用的按键去抖动方法有2种:硬件去抖动和软件去抖动。＆I/O接口＆+5v+5v开关单片机（1）硬件去抖动通过使用硬件电路对抖动部分进行处理。（2）软件去抖动软件去抖动就是通过单片机编程，加入延时对抖动部分进行处理。二、数码管显示原理常见的数码管如图：

14段：a、b、c、d、e、f、g、Dp位：COM（公共端）1.LED数码管

2、八段LED显示器原理LED显示器有共阴极和共阳极两种共阴极8段LED数码管共阳极8LED数码管3．LED数码管编码方式共阳极：低电平亮；共阴极：高电平亮送入的段选码不同，显示的数字或字符也不同，共阴极与共阳极的段选码互为反码。184、LED数码管的静态显示电路

数码管的静态显示电路中，公共端（COM）直接接电源（共阳）或地（共阴），每个数码管的段需要一个8位的口去控制。优点：编程简单，显示亮度高。缺点：占用I/O口线多功耗高。所谓静态显示,就是当显示器显示某个字符时，相应的段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。这种显示方法比较简单,只要将显示段码送至段码口,并把位控字送至位控口即可。在没有新码送来时，字符显示稳定。P0=0x92；//共阳数码管5显示段码为92HP2=0x01；//取位控字

静态显示多用于扩展较少为数码管，占用I/O口较多，要扩展多只数码管时，多采用带锁存的集成IC实现。任务简易密码锁【任务目的】通过对具有4个按键输入和1个数码管显示简易密码锁的设计与制作，理解C语言中数组的基本概念和应用技术，并初步了解单片机与键盘和LED数码管的接口电路设计及编程控制方法。【任务要求】在一些智能门控管理系统中，需要输入正确的密码才可以开锁、基于单片机控制的密码锁硬件电路包括三部分：按键、数码显示和电控开锁电路。4个按键代表数字0、1、2、3；密码在程序中设定，为0-3之间的数字；数码管显示“-”，表示等待密码输入；正确显示“P”约3s,并通过P3.0开锁；错误显示显示“E”约3s,继续保持锁定状态。任务简易密码锁硬件电路图用一位LED数码管作为显示器就，显示状态信息，数码管采用静态连接方式；4个按键连接到P0口的低4位P0.0-P0.3，设P0.0连接数字“0”按键，依次类推；锁开关电路用P3.0控制一个发光二极管代替，点亮表示锁打开，熄灭表示锁定。

任务分析

动态显示是一种按位轮流点亮各位数码管的显示方式，即在某一时段，只让其中一位数码管“位选端”有效，并送出相应的字型显示编码。此时，其它位的数码管因“位选端”无效而都处于熄灭状态；下一时段按顺序选通另外一位数码管，并送出相应的字型显示编码，依此规律循环下去，即可使各位数码管分别间断地显示出相应的字符。这一过程称为动态扫描显示。5、LED数码管的动态显示电路

数码管的静态显示电路中，公共端（COM）直接接电源（共阳）或地（共阴），每个数码管的段需要一个8位的口去控制。优点：编程简单，显示亮度高。缺点：占用I/O口线多功耗高。LED数码管的动态显示电路

数码管动态显示电路是将所有数码管相同的段并连在一起，构成一个公共的8位段口，且用一个8位的I/O口控制，而每个数码管的位（COM）分别用一位的I/O口控制。所有数码管都接收相同段码，但那个数码管显示段码由位（COM）决定。通过分时轮流控制各个数码管的位，使其轮流受控显示段码。每个数码管的点亮时间为1~2ms,熄灭时间不超过20ms,由于人的视觉暂留现象(0.05~0.2s)及发光二极管的余辉效应，使其造成视觉上的同时点亮。

优点：节省I/O口线，功耗低。缺点:编程较复杂。如图所示为89C52P1口和P2口控制的6位共阴极LED动态显示接口电路。P1口输出段选码，P2口输出位选码，

74LS245是双向8位缓冲器，在此分别作为段选和位选驱动器。要求6位数码管分别显示0～5。

说明：一位数码管只能显示(0～9),10个数字。而在单片机中(0～9)10个数的表示使用十六进制数表示，称为分离的BCD码。要显示这些数字时，往往是利用它在数组中查询相应显示段码送到数码管段位上实现的。 例如，要显示5，5在单片机中表示为05H，如果有一个段码数组dispTAB[10]；5的段码值就可用dispTAB[5]得到。本例的程序清单：#include<reg52.h>unsignedcharcodeLED[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};unsignedcharbuf[6]; //定义字型码和显示缓冲区voiddisp(){ unsignedchari; while(1)for(i=0;i<6;i++) //6位显示

{ P1=LED[buf[i]]; //段码送P1口

P2=~(0x20>>i); //位码送P2口

delay1ms(); //延时1ms }}任务LED点阵式电子广告牌【任务目的】

通过单片机控制一块最简单的8×8LED点阵式电子广告牌，将一些特定的文字或图形以特定的方式显示出来。【任务要求】

用单片机控制一块8×8LED点阵式电子广告牌，循环显示的数字为0-9。项目硬件电路图任务分析每一块8×8LED点阵式电子广告牌有8行8列16个引脚，采用单片机的P1口控制8条行线，P0口控制8条列线。要先计算显示数字时，列线的每列的发光二极管要点亮时需要P0口送出的值，然后控制P1口逐行扫描输出高电平。

LED大屏幕显示器和接口

LED点阵显示器是把很多LED发光二极管按矩阵方式排列在一起，通过对每个LED进行发光控制，完成各种字符或图形的显示。最常见的LED点阵显示模块有5×7（5列7行），7×9（7列9行），8×8（8列8行）结构。LED点阵由一个一个的点（LED发光二极管）组成，总点数为行数与列数之积，引脚数为行数与列数之和。LED大屏幕显示器结构及原理“大”字显示字型码示意图LED大屏幕显示器结构及原理LED大屏幕显示器结构及原理显示字符“大”的过程如下：

先给第一行送高电平（行高电平有效），同时给8列送11110111（列低电平有效）；

然后给第二行送高电平，同时给8列送11110111，……最后给第八行送高电平，同时给8列送11111111。

每行点亮延时时间为1ms，第八行结束后再从第一行开始循环显示。

利用视觉驻留现象，人们看到的就是一个稳定的图形。LED大屏幕显示器结构及原理任务字符型LCD液晶显示广告牌【任务目的】

通过单片机控制LCD液晶显示广告牌，了解LCD液晶显示器与单片机的接口方法，理解LCD显示程序的设计思路。【任务要求】

用单片机控制LCD164液晶模块，在第一行正中间显示“JIDIAN”。JIDIAN项目硬件电路图任务分析

单片机的P1口与液晶模块的8条数据线相连，P3口的P3.0——P3.2分别与液晶模块的三个控制端RS、R/W、E连接，电位器RV1为VEE提供可调的液晶驱动电压，用以实现对显示对比度进行调节。

显示内容可以使用字模软件直接计算。

液晶显示器的使用

液晶显示器的显像原理，是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来。

液晶显示器件中的每个显示像素都可以被电场控制，不同的显示像素按照驱动信号的“指挥”在显示屏上合成出各种字符、数字及图形。液晶显示驱动器的功能就是建立这样的电场。

知识补充液晶显示器的使用1.液晶显示器的说明

液晶显示器件是一种高新技术的基础元器件，虽然其应用已经很广泛了，但对很多人来说，使用、装配时仍感到困难。特别是点阵型液晶显示器件，使用者感到更是无从下手，特殊的连接方式和所需的专用设备也非人人了解和具备，所以一般液晶显示器件是将液晶显示器件与控制、驱动集成电路装在一起，形成一个功能部件。市场上供应的液晶显示模块主要有以下几种。2.液晶显示器分类（1）数显液晶模块数显液晶是一种由段型液晶显示器件与专用的集成电路组装成一体的功能部件，只能显示数字和一些标识符号。（2）液晶点阵字符模块液晶点阵字符是由点阵字符液晶显示器件和专用的行、列驱动器、控制器，以及必要的连接件、结构件装配而成的，可以显示数字和西文字符。（3）液晶点阵图形模块液晶点阵图形模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空格。因此可以显示连续、完整的图形。由于它也是有X-Y矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。下面以字符型液晶显示模块为例介绍其原理与应用。3.字符型液晶显示模块字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母、数字和符号等的点阵型液晶显示模块，接口格式统一、比较通用，无论显示屏的尺寸如何，它的操作指令及其形成的模块接口信号定义都是兼容的。这类液晶显示器的型号通常为XXX1602、XXX1604、XXX2002和XXX2004等。对于XXX1602，其中XXX为商标名称；16代表液晶每行可显示16个字符；02表示共有两行，即这种显示器可同时显示32个字符。

RT-1602C采用标准的16脚接口，各引脚情况如下：第1脚：VSS，电源地第2脚：VDD，+5V电源第3脚：V0，液晶显示偏压信号，一般加电位器调整第4脚：RS，数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。字符型液晶显示模块RT-1602C的外观与引脚1602液晶模块第5脚：R/W，读/写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E，为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7，为8位双向数据线。第15脚：BLA，背光源正极第16脚：BLK，背光源负极

控制器采用HD44780，驱动器采用HD44100。HD44780是集控制器，驱动器于一体，专用于字符显示控制驱动集成电路。HD44100是作扩展显示字符位的。HD44780是字符型液晶显示控制器的代表电路。HD44780集成电路的特点：1）可选择5×7或5×10点字符。2）HD44780不仅作为控制器而且还具有驱动40×16点阵液晶像素的能力，并且HD44780的驱动能力可通过外接驱动器扩展360列驱动。内部部件

1）显示缓冲器DDRAM与显示位置一一对应2）用户自定义CGRAM可写入用户定义的8（4）个汉字3）内部CGRAM存储160个字符，采用ASCII编码，供用户使用指令格式与指令功能LCD控制器HD44780内有多个寄存器，通过RS和R/W引脚共同决定选择哪一个寄存器（操作方式），选择情况如表

RSR/W寄存器及操作00写入指令01读出忙标志和地址计数器10写入数据11读出数据1）清屏指令格式：01RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001功能：清除屏幕，将显示缓冲区DDRAM的内容全部写入空格（ASCII20H）显示空白。光标复位，回到显示器的左上角。地址计数器AC清零。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000010功能：光标回到原点功能：设定当写入一个字节后，光标的移动方向以及后面的内容是否移动。I/D=l：数据读写操作后，AC自动增1；(光标移动)I/D=0：数据读写操作后，AC自动减l；S=1：当数据写入DDRAM，显示将全部左移(I/D=1)或全部右移(I/D=0)，此时光标未动，仅仅是显示内容移动，但从DDRAM中读取数据时，显示不移动。S＝0：显示不移动，光标移右(I/D=1)或左移(I/D=0)。3）输入方式设置格式：

RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000001I/DS4）显示开关控制命令功能：D控制显示的开关：当D=1时显示，D=0时不显示。C控制光标开关：当C=1时光标显示，C=0时光标不显示。B控制字符是否闪烁：当B=1时字符闪烁，B=0时字符不闪烁。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000001DCB5）光标画面移位置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0000001S/CR/L**功能：移动光标或整个显示字幕移位。S/C=0、R/L＝0，光标左移一个字符位，AC自动减1；S/C=0、R/L=1，光标右移一个字符位，AC自动加1；S/C=1、R/L=0，光标和画面一起左移一个字符位；S/C=1、R/L＝1，光标和画面一起右移一个字符位。6）功能设置命令功能：

设置数据位数，当DL=1时数据位为8位，DL=0时数据位为4位。设置显示行数，当N=1时双行显示，N=0时单行显示。设置字形大小，当F=1时5×10点阵，F=0时为5×7点阵。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF**7）设置字库CGRAM地址命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00001CGRAM的地址功能：设置用户自定义CGRAM的地址，对用户自定义CGRAM访问时，要先设定CGRAM的地址，地址范畴0~63。8）显示缓冲区DDRAM地址设置命令功能：设置当前显示缓冲区DDRAM的地址，对DDRAM访问时，要先设定DDRAM的地址，地址范畴0~127。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0001DDRAM的地址9）读忙标志及地址计数器AC命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D001BFAC的值功能：读忙标志及地址计数器AC，当BF=1时则表示忙，这时不能接收命令和数据；BF=0时表示不忙。低7位为读出的AC的地址，值为0-127。10）写DDRAM或CGRAM命令功能：向DDRAM或CGRAM当前位置中写入数据。对DDRAM或CGRAM写入数据之前须设定DDRAM或CGRAM的地址。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D010写入的数据11）读DDRAM或CGRAM命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D011读出的数据功能：从DDRAM或CGRAM当前位置中读邮数据。当DDRAM或CGRAM读出数据时，先须设定DDRAM或CGRAM的地址。LCD显示器的初始化LCD使用之前须对它进行初始化，初始化可通过复位完成，也可在复位后完成，初始化过程如下：1）清屏。2）功能设置。3）开/关显示设置。4）输入方式设置。具体初始化过程如下：延时15ms写指令38H（不检测忙信号）延时5ms写指令38H（不检测忙信号）延时5ms写指令38H（不检测忙信号）以后每次写指令、读/写数据操作之前均需检测忙信号写指令38H：显示模式设置写指令08H：显示关闭写指令01H：显示清屏写指令08H：显示光标移动设置写指令0CH：显示开及光标设置单片机与1602液晶显示模块接口电路设计1）直接访问方式直接访问方式是单片机把字符型液晶显示模块当做存储器或I/O设备直接挂接在单片机的总线上。该模式下，控制信号由单片机的读操作信号、写操作信号和地址信号组成。直接访问的接口电路，如图所示。字符型液晶显示模块的总线与8051的数据总线相连；E信号由和信号逻辑与非后产生，由高位地址组成的片选信号做选通控制，非选通状态下E为逻辑0；RS由低位地址线A0产生；R/W由地址线A1提供。由此可确定液晶显示模块的读/写操作地址。单片机与1602液晶显示模块接口电路设计2）间接控制方式

间接控制方式是单片机把字符型液晶显示模块作为终端与单片机的并行口