单片机课程-PPT版.ppt

1、第8 章 人机通道配置与接口技术 教学重点：显示器接口技术，键盘接口技术 教学难点：显示器接口技术，键盘接口技术 教学时数：3学时 教学内容：显示器接口技术，键盘接口技术，键盘与显示技术的综合应用 教学方式：课堂讲授 教学要求： 了解LED显示器的结构原理，掌握LED显示器的接口方式及显示方式。 掌握键盘去抖动处理，键盘结构及扫描子程序。 学会键盘与显示技术的综合应用。,8.1 显示器接口技术 8.1.1 LED 显示器的结构与原理,LED数码显示器是1种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED发光二极管,其中7个用于显示字符,1个用于显示小数点,故通常称之为7段(也有称作

2、8段)发光二极管数码显示器。 LED数码显示器有两种连接方法： (1)共阳极接法。 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,每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。 (2)共阴极接法。 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。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。,2. LED数码显示器的显示段码 为了显示字符,要为LED显示器提供显示段码(或称字形代码)，组成一个“8”字形字符的7段,再加上1个小数点位,共计8段,因此提供给LED显示器的显示段码为1个字节。各段码位的对应关系如下：,8.1.2 LED 显示器的接口方式 所谓接口方式是指LED

3、 七段数码显示器与单片机的连接方式。按照显示代码获得形式的不同，可分为两种： 1. 硬件译码方式,【例8-1】在图8-2 所示LED 显示器上循环显示09 十个数字。 ORG 0000H START: MOV SP, #60H MOV R3, #0 ;设定要显示的第一个数字 NEXT: MOV A, R3 ANL A, #0FH ;屏蔽高半字节 MOV P1, A ;送显示器 LCALL DEL_1S ;停留1s INC R3 ;修改要显示的数字 CJNE R3, #0AH, NEXT ;若09 还未显示一遍，则继续显示下一个数字 SJMP START ;若显示一遍，则再从0 开始显示,ORG

4、 1000H ;1s延时子程序 DEL_1S: MOV TMOD, #10H ;定时器1、方式1、定时状态 MOV TL1, #0DCH MOV TH1, #0BH ;送125ms 定时初值 MOV R2, #8 ;设置软计数器，使8125ms=1s SETB TR1 ;启动定时器1 LOOP: JNB TF1, $ ;判断基本定时（125ms）是否到 MOV TL0, #0DCH MOV TH0, #0BH ;再送初值，保证每次的基本定时时间都是 125ms CLR TF1 ;清除溢出标志 DJNZ R2, LOOP ;判断1s 定时是否到 CLR TR1 ;关闭定时器1 RET ;1s定时

5、结束 END,2. 软件译码方式 软件译码方式由软件完成硬件译码器的功能，该方式显示字形较多，可由用户自己编码决定。其缺点是占用单片机系统接口资源较多（字形口需要8 个口线），且一般要配置驱动器（如7406、7407、75452、74273、8718 等），编程相对复杂，典型连接电路如图8-3 所示。,【例8-2】在图8-3 所示LED 显示器上循环显示十六进制数字09、AF。,例83 在上图中循环显示01、12、23、34、45、56、67、78、89、90十个两位的十进制数字 解：缓存方式 ORG 0000H START:MOV SP,#60H MOV 30H,#01H FIRST: MO

6、V R0,#30H MOV R3,#10 NEXT: MOV A,R0 MOV P1,A LCALL DEL_05S INC R0 DJNZ R3,NEXT SJMP FIRST,ORG 1000H DEL_05S:MOV TMOD,#10H MOV TL1,#0DCH MOV TH1,#0BH MOV R2,#4 SETB TR1 LOOP:JNB TF1,$ MOV TL0, ,#0DCH MOV TH0,#0BH CLR TF1 DJNZ R2,LOOP CLR TR1 RET END,查表方式 ORG0000H START:MOVSP#60H MOV R3,#0 MOVDPTR,#TA

7、B NEXT:MOVA,R3 MOVC A,A+DPTR MOVP1,A LCALL DEL_05S INVR3 CJNE R3,#10,NEXT SJMP START TAB:DB01H,12H,23H,34H,45H DB56H,67H,78H,89H,90H END,第8 章 人-机通道配置与接口技术 8.2 键盘接口技术 键盘就是一组按键的集合，它是最常用的输入设备。操作员通过键盘可以输入数据或命令，实现简单的人机通信。 计算机所用的键盘按其结构形式可分为编码键盘和非编码键盘两种： 编码键盘本身除了按键以外，还包括产生键码的硬件电路。该电路还具有去抖动和多键、窜键保护功能。这种键盘使用

8、方便，但电路复杂，价格较高，在单片机应用系统中较少采用。 非编码键盘则用软件来识别键盘上的闭合键，并由此计算出键码。非编码键盘结构简单（几乎不需要附加硬件逻辑）、成本低廉，在单片机应用系统中被普遍采用。 本节主要介绍非编码键盘。,8.2.1 按键去抖动处理 按键实际就是一种常用的按钮开关，平时键的两个触电处于断开状态，按键被按下时，两个触电闭合。 由于键盘上的按键都是利用机械触点来实现键的闭合与释放。由于弹性作用的影响，机械触点在闭合及断开瞬间均有抖动过程，从而使键输入电压信号也出现抖动，如图8-7 所示。抖动时间t1 与t3 长短与按键的机械特性有关，一般为510ms。,按键的稳定闭合时间t

9、2 由操作人员的按键动作所确定，一般为几百毫秒至几秒。为了保证系统对键的一次闭合仅作一次键输入处理，必需消抖处理。一般可以用硬件或软件的办法来消抖，具体有： 1. 双稳态消抖电路 图8-8 为双稳态消抖电路。图中用两个与非门构成一个双稳态电路，当按键未按下时输出为“1”，按键按下时，输出为“0”。此时即使因按键的机械性能，使按键因抖动而产生瞬时不闭合（b 点抖动），只要按键不返回原始状态a，双稳态电路的状态不变，输出保持为“0”，不会产生抖动。同样在释放按键的过程中，即使产生弹性抖动而瞬时离开a，双稳态电路的状态也不会改变，始终输出为“1”。双稳态电路从根本上避免抖动的产生。,2. 滤波消抖电

10、路 当按键抖动信号通过滤波电路以后，只要选择适当的时间常数，便可消除抖动的影响。 3. 软件消抖 所谓软件消抖，就是在第一次检测到有键按下时先不动作，延时一段时间（一般为10ms），再次检测按键的状态，如果仍保持闭合状态，则确认真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5ms10ms 的延时，待后沿抖动消失后才能转入按键的处理程序。 对于两个或多个按键同时按下的重键问题，可以采用“先入有效”或“后留有效”的原则加以处理。所谓“先入有效”，是指当多个按键同时按下时，只有第一个按下的键有效，其它键无效。所谓“后留有效”，是指当多个按键同时按下时，只有最后松开的按键有效，其它键均无效。,8.2.2 键

11、盘结构及扫描子程序 非编码键盘有两种形式：简单键盘和矩阵式键盘 1. 简单键盘 如果应用系统仅需几个按键，可以采用简单键盘接口电路。简单键盘管理程序可采用查询方式，假设Program0Program7 分别为K0K7的功能程序，程序清单如下：,2. 矩阵式键盘 简单键盘电路的每个按键开关占一根I/O 口线，当按键数较多时，就要占用较多的I/O 资源。此时，应采用矩阵式键盘电路。 图8-10 为采用可编程外围接口8155 组成的矩阵式键盘电路。图中8155 的C 口（地址为FF22H）提供行线（输入状态），并通过4 个上拉电阻接+5V；A 口（地址为FF21H）提供列线（输出状态）。所有按键均被

12、设置在行、列线交点上，共有32个按键，各键的键码由所在位置的行号和列号确定。,矩阵式键盘的工作过程包括如下环节： (1) 测试有无键被按下 CPU 通过读取PC0PC3 的状态确知有无键按下。当键盘上没有键闭合时，行、列线之间是断开的，所有行线PC0PC3 输入全部为高电平。当键盘上某个键被按下闭合时，则对应的行线和列线短路，行线输入即为列线输出。此时，若将所有列线输出初始化为低电平，则通过行线输入值是否为全“1”即可判断有无键按下。 (2) 确定被按键的物理位置 键盘中究竟哪一个键被按下，是通过列线逐列置低电平后检查行线的状态来确定。其方法是：先令列线PA0 输出低电平“0”，PA1PA7

13、全部输入高电平“1”，读行线PC0PC3 的状态。如果读得某行线为“0”电平，则可确认对应于该行线与列线PA0 相交处的键被按下，否则说明PA0 列上无键按下。如果PA0 列上无键按下，接着令PA1 输出低电平“0”，其余为高电平“1”，再读PC0PC3，判断其是否全为“1”，若是，表示被按键也不在此列，依次类推直至列线PA7。这种逐列检查键盘状态的过程称为键盘扫描。,(3) 计算键码 如图8-10 所示，键号是按从左至右，从上至下的顺序编排的，按这种编排规律，各行的行首键给以固定编号（0、8、16、24），并作为该行的行号；列号依列线顺序为07。根据按键的物理位置，可得键码的计算公式： 键码

14、=行号+列号 由此可得，图8-10 各键的键码为：,(4) 消抖等待键释放 键闭合一次应仅进行一次键功能操作。计算键码之后，再以延时和扫描的方法等待并判定键释放，键释放后去除键的抖动再将键值送入累加器A 中，然后执行键功能操作。 键盘扫描子程序如下：,8.3 键盘与显示技术的综合应用举例 【例8-6】交通灯管理系统 1. 系统功能 该系统能够真实模拟双干线交通信号灯的管理。系统设置两组红、黄、绿灯，并配置两对LED 显示器和一个紧急车辆放行按钮。正常情况下两个干线上的红、黄、绿灯按表8.3 进行转换，并以倒计时的方式将剩余时间显示在与每个干线对应的两位LED 显示器上，当有紧急车辆要通过时，两个方向的红灯同时点亮，以禁止其它车辆通行。当紧急车辆通过后，再按一次紧急状况解除按钮，继续紧急车辆通过前