单片机原理及应用陈高锋 项目5显示器及键盘课件

项目5显示器及键盘5.1LED显示器及接口技术

在单片机系统设计中，信号的输出部分是非常重要的一部分，常用的输出设备有显示器、打印机等，而显示器作为一种常用的输出设备，在单片机系统设计中被广泛使用。显示器的种类很多，LED（发光二极管显示器）、LCD（液晶显示器）和CRT显示器都可以作为单片机的显示设备，通常用LED数码显示器来显示各种数字或符号。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。项目5显示器及键盘5.1.1LED显示器结构与工作原理1.LED内部结构通常所说的LED显示器，俗称数码管，由7个发光二极管组成，因此又称之为7段LED显示器，其排列形状如图5-1所示。项目5显示器及键盘

实际上，显示器中还有一个圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。通过七个发光二极管构成“日”，一个构成小数点，故也称为8段显示器，通过发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其他符号。图5-1LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法： 一种是把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V，这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。 另外一种是把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。图5-2一个二极管被点亮的条件项目5显示器及键盘图5-3七段LED显示器项目5显示器及键盘2.LED工作原理 为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码。因为这些代码是为显示字形的，因此称之为字形代码。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计八段，因此提供给LED显示器的字形代码正好一个字节。各代码位的对应关系如下：代码位D7D6D5D4D3D2D1D0显示段dfgfedcba表5-1十六进制数的字形代码表项目5显示器及键盘十六进制数的字形代码表字型共阳极代码共阴极代码字型共阳极代码共阴极代码0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHb83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HdA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H-BFH40H880H7FH灭FFH00H项目5显示器及键盘5.1.2LED显示器与单片机接口技术

LED显示器常用两种显示方法：静态显示和动态显示

1.静态LED显示接口所谓静态显示，就是每一个LED显示器都要占用80C51一个单独输出口。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到所连接的输出口，就可以显示相应的数字或字符。如图5-3所示。优点：占用单片机中CPU的时间少，显示程序简单显示亮度高且稳定。缺点：显示位数较多时占用较多的I/O口线。故静态显示一般用于显示位数较少的系统中。项目5显示器及键盘图5-3两位LED数码管静态显示示意图静态显示程序举例在80C51单片机的输出端连接一数码管，要求数码管依次显示0--F，每位数字显示100ms。所需元件清单元件名称元件标号元件标称值Protues中的名称单片机U1AT89C51AT89C51晶振X112MHzCRYSTAL电容C1、C230pFCAP电解电容C310uFCAP-ELEC电阻R18.2KΩRES电阻R2200ΩRES开关KBUTTON1位LED数码管LED共阳极7SEG-MPX1-CA电阻R3~R10330ΩRES项目5显示器及键盘静态显示电路图项目5显示器及键盘实践练习题目在以上例子中，更改一下条件完成题目1、每位数字显示更改为1s；2、数字显示从F—0倒叙显示；3、增加一个按键，当按键按下时，停止显示，按键断开时，继续显示。项目5显示器及键盘2.动态LED显示接口 动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的I/O口线控制。图5-48位LED数码管动态显示示意图

采用动态显示比较节省I/O口线，硬件电路也比较简单，但是其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用较多CPU的时间。项目5显示器及键盘5.2键盘输入接口

5.2.1按键的特性 按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如常见的机械式开关等；另一类是无触点开关按键，如常见的电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，单片机系统中最常见的是触点式开关按键。 按键按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类，这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。由于其经济实用，较多地应用于单片机系统中。项目5显示器及键盘

单片机系统键盘通常使用机械触点式按键开关，如图5-7所示，单片机的一个I/O口外接一个按键的电路。按键没有闭合I/O口外接上拉电阻为高电平，按下按键则I/O口为低电平，松开又回到高电平，理想的情况，每按一次按键，I/O口电平的变化应稳定的高→低→高。 但是实际上机械式按键按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图5-8所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5

10ms。图5-7按键电路

图5-8按键触点的机械抖动项目5显示器及键盘

在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施，去抖的办法有硬件、软件两种。在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。 在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器(双稳态触发器)或单稳态触发器构成去抖动电路， 软件上采取的措施是：在检测到有按键按下时，执行一个10ms左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序避开前沿抖动，再检测该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态；同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行避开后沿抖动，确认按键施放后再进行处理。项目5显示器及键盘5.2.2独立式按键接口1.独立式按键结构及接口 单片机控制系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图5-10所示。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。因此