片机原理及应用胡乾斌第十一章

1、第11章 显示器、键盘接口技术,11.2 键盘接口设计,11.1LED显示器及接口设计,输入外设：键盘；,输出外设：LED显示器、LCD显示器、打印机等。,一. LED 显示器结构和字段码关系,共阳极,共阴极,外形图,11.1 LED显示器及接口设计,常用的LED显示器为8段,有共阳极和共阴极两种。如图所示。,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）。,提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：,按上述格式，8段LED的段码如表所示。,由发光二极管组成不同字型，电流太大，耗电量大，电流太小，发光度不够，一般普通发光二极管各管

2、电流在10mA较合适。通过限流电阻实现。,LED字型码（段码）,主要电气参数：,VF ：正向电压 IF ：正向工作电流 限流电阻的计算： 增加驱动：7407等,二. LED显示器工作原理,下图是4位 LED显示器的结构原理图。,N个LED显示块有N位位选线和8N根段码线。,段码线控制显示的字型，位选线控制该显示位的亮或灭。有静态显示和动态显示两种显示方式。,1. 静态显示方式,各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。,每位的段码线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。,显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个段码为止。显示的亮度高。,4位静态LED显示器电路如图。该电

3、路各位可独立显示。,显示程序任务：,1)设置显示缓冲区，存放待显示数据。 2)显示译码：程序存储器中建立字形码常数表，查表得出对应数据的字形码。 3)输出显示：输出字形码到显示端口。,例： MOV DPTR，#WTAB ；指向字形码表首地址 MOV A，R0 ；取显示缓冲区中数据 MOVC A，A+DPTR ；查表显示译码 MOV P1，A ；输出显示 WTAB：DB3FH，06H，5BH ；字形码表 ,2. 动态显示方式,所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。,4位8段LED动态显示电路如图。其中

4、段码线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。,8位LED动态显示2003.10.18的过程如图。,图（a)是显示过程，某一时刻，只有一位LED被选通显示，其余位则是熄灭的；,图（b)是实际显示结果，人眼看到的是8位稳定的同时显示的字符。,动态显示程序设计,在8051RAM存储器中设置6个显示缓冲单元79H 7EH，分别存放六位显示器的显示数据，8051的P3口扫描输出总是有一位为高电平，8051的P1口输出相应位(共阴极)的显示数据的字形码，使某一位显示出一个字符，其他位为暗，依次地改变P3口输出为高电平的位，P1口输出对应的字形码。六位显示器就显示出缓冲器中显示数据所确定的字符

5、。,Y,N,ORG2000H DIR： MOV R0, #79H ;显示数据缓冲区首址送R0 MOV R3, #01H ;使显示器最右边位亮 LD0： MOV P3, R3 ;扫描值送P3口 MOV A, R0 ;取显示数据 ADD A , #0CH ;加上偏移量 MOVC A, A+PC ;取出字形码 MOV P1, A ;送出字形码 ACALL DL1 ;调延时程序 INC R0 ;数据缓冲区地址加1 MOV A,R3 JB ACC.5 ,LD1 ;扫描到第6个显示器转LD1 RL A MOV R3, A ; R3左移一位,扫描下一个显示器 AJMP LD0 LD1: RET,DSEG:

6、DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH, 7DH DB 07H,7FH 67H,77H,7CH,39H, 5EH DB 79H,71H,73H,3EH,31H,6EH, 1CH DB 23H,40H,03H,18H,00H,00H,00H ORG 2050H DL1: MOV R7, #02H DL: MOV R6, 0FFH DL6: DJNZ R6, DL6 DJNZ R7, DL RET,11.2 键盘与计算机接口,一、键盘 键盘输入数据和命令，单片机键盘有两种： 一种是全编码键盘，其键码全由硬件提供，但是这种方式硬件结构复杂，成本高； 另一种是非编码键盘，这种键盘多采用矩

7、阵方式，利用软件识别键码及完成各种键功能处理。单片机系统中多采用非编码键盘。,键盘的可靠性,硬件消除抖动电路,基本思想：检测到有键按下，键对应的行线为低，软件延时10ms后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。,软件消除按键抖动,当键松开时，行线变高，软件延时10ms后，行线仍为高，说明按键已松开。采取以上措施，躲开了两个抖动期的影响。,独立式按键接口和行列式键盘接口。,二、独立式按键接口设计1、独立式键盘接口电路,各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下。此种接口适于键数较少或操作速度较高的场合。,查询方式和中断方式的独立式键盘工作电路如下图。,2

8、、独立式按键接口程序设计,键盘处理程序任务 1)键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按键抖动。确定被按键的键号，获取键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。 2)键译码 键号为键盘位置码，根据键号查表得出被按键的键值。键值：数字键09、 字符键0AH0FH、功能键10H 。 3)键处理 根据键值转移到不同程序段。若键 值属于数字、字符键，则调用显示数字和字符的子程序。若键值属于功能键，则进行多分支转移，执行各个功能程序段。,下图是用三态缓冲器扩展的I/O口的按键接口电路。,对独立式键盘编程，软件消抖，查询方式检测键的状态。仅有一键按下时才有效才处理。,KEYIN:MOV DPTR,#0BFFF

9、H；键盘端口地址BFFFH MOVX A,DPTR；读键盘状态 ANL A,#1FH；屏蔽高三位,MOV R3,A；保存键盘状态值 LCALL DELAY10；延时10ms去键盘抖动 MOVX A,DPTR；再读键盘状态,ANL A,#1FH；屏蔽高三位,CJNE A,R3,RETURN ；两次不同，抖动引起转RETURN,CJNE A,#1EH,KEY2 ；相等，有键按下，不等转KEY2,LJMP PKEY1;是S1键按下，转S1键处理 ；子程序PKEY1 KEY2: CJNE A,#1DH,KEY3 ;S2键未按下，转KEY3 LJMP PKEY2 ;S2键按下，转PKEY2处理 KEY3

10、:CJNE A,#1BH,KEY4;S3未按下，转KEY4 LJMP PKEY3 ;S3按下，转PKEY3处理 KEY4: CJNE A,#17H,KEY5 ;S4键未按下，转KEY5 LJMP PKEY4 ;S4按下，转PKEY4处理 KEY5:CJNE A,#0FH, RETURN ;S5未按下，转RETURN LJMP PKEY5 ;S5按下，转PKEY5处理 RETURN:RET ;重键或无键按下，从子程序返回,识别和编程简单，用在按键数较少的场合。,3. 行列式(矩阵式)键盘接口,用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图所示。,按键数目较多的场合，行列

11、式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/O口线。,三、非编码键盘的接口,1、程控扫描法 CPU不停地扫描键盘 占用大量机时 2、定时扫描法 通过定时器产生定时中断，扫描键盘 占用大量机时 3、中断扫描法 只有当键按下后，才产生中断，扫描键盘 计算机工作效率高,1、程控扫描法4X4扫描式键盘接口,1、有无键按下的检测（全盘扫描） 计算机向P1口的低4位输出00H(各行线送低电平)，然后检查P1口高4位(列线)的电平，若全部为高电平，则表示无键按下，若某个口线出现低电平，便说明有键按下，然后执行第二步检测。 2、去除键抖动。若有键按下，则延时10ms,再次判断有无键按下，有键按下，则执行第三步检测

12、。 3、按键位置的确定(行扫描) 扫描从0行开始，即计算机先向P1.0口线输出低电平，P1.1-P1.3保持高电平，然后从P1.4-P1.7(列线)读入数据，当某位出现低电平，则说明被按下的键处在第0行上，若读入数据为高电平，则表示按下的键不在0行上，这时应进行下一行的扫描，逐行扫描，直至找到被按下键的位置。,4、键值的确定 一般说键值可由使用者任意设定，若键的位置与键值之间无任何规律，则只能用列表查询法来获取键值，若键的位置与键值安排有一定的规律，则可采用计算法确定。为保证键每闭合一次，CPU只作一次处理程序中需等闭合键释放后才对其进行处理。,#1、程控扫描法(参考）,1、有无键按下的检测（

13、全盘扫描） 计算机向8255A的PC口的低4位输出00H(各行线送低电平)，然后检查PB口低5位(列线)的电平，若全部为高电平，则表示无键按下，若某个口线出现低电平，即读入的数据不是XXX11111B，便说明有键按下，延时10ms,去除键抖动。再次判断有无键按下，有键按下，然后执行第二步检测。 2、按键位置的确定(行扫描) 扫描从0行开始，即计算机先在PC0口线输出低电平，PC口的其余口线保持高电平，即向PC口输出数据FEH，然后从PB口(列线)读入数据，当读入数据的低5位中某位出现低电平，例如读入数据为XXX11011B，则说明被按下的键处在第0行第2列上，若读入数据为XXX11111B，则

14、表示按下的键不在0行上，这时应进行下一行的扫描，直至找到被按下键的位置。 3、键值的确定 一般说键值可由使用者任意设定，若键的位置与键值之间无任何规律，则只能用列表查询法来获取键值，若键的位置与键值安排有一定的规律，则可采用计算法确定；为保证键每闭合一次，CPU只作一次处理程序中需等闭合键释放后才对其进行处理。 其计算公式为： 键值K=行号X5+列号,?1、程控扫描法（行列式键盘）（参考）,程序： MOV DPTR， #0E003H MOV A ，#82H ；8255A初始化，PC输出，PB输入 MOVX DPTR， A KGET： ACALL KAS ； 调全盘检测子程序 JNZ DEL ；

15、有键闭合，转去抖动 ACALL D1SPLAY ；调显示子程序 SJMP KGET DEL： ACALL DISPLAY ACALL D1SPLAY ；软件去抖动 ACALL KAS JNZ NEXT ；有键闭合，转下一步 SJMP KGET NEXT： MOV R2， #0FEH ；0行扫描信号存放R2 MOV R3， #00H ；0行首键键值存放R3,L1SCM： MOV DPTR，#0E002H ；指向PC口 MOV A，R2 ； 输出扫描信号 MOVX DPTR，A DEC DPL ；指向PB口 MOVX A， DPTR ；读入列线状态 COLU0： JB ACC.0， COLU1 ；

16、第0列检测 MOV A， #00H ；列号送A SJMP KPO ；转键值处理 COLU1： JB ACC.1， COLU2 ；第1列检测 MOV A， #01H ；列号送A SJMP KPO COLU2： JB ACC.2， COLU3 ；第2列检测 MOV A， #02H ；列号送A SJMP KPO ；转键值处理 COLU3： JB ACC.3， COLU4 ；第3列检测 MOV A， #03H ；列号送A SJMP KPO,COLU4： JB ACC.4， NXLIN ；第4列检测 MOV A， #04H ；列号送A KPO： ADD A， R3 ；键值=行首键值+列号 PUSH AC

17、C ；键值保护 LOOP： ACALL D1SPLAY ACALL KAS ；显示并等待释放 JNZ LOOP POP ACC ； 取出键值 RET NXLIN： MOV A， R3 ADD A， #05H MOV R3，A MOV A， R2 ；下一行扫描参数调整 RL A MOV R2， A CJNE R2，#0EFH，L1SCM ；未扫描一遍，则扫描下一行 AJMP KGET ；返回程序起始点,KAS： MOV DPTR， #0E002 ；指向PC口 MOV A， #0F0H MOVX DPTR， A ； PC口低四位输出0 DEC DPL ； 指向PB口 MOVX A， DPTR ；从

18、PB口读入 CPL A ；将有效电平改变为高电平 ANL A ， #1FH ； 屏蔽无效的高8位 RET,2、定时扫描法,定时扫描方式就是CPU每隔一定时间(如10ms)对键盘扫描一遍。当发现有键按下时，便进行读入键盘操作，以求出键值，并分别进行处理。定时时间间隔由8051单片机内部定时器计数器来完成，这样可以减少计算机扫描键盘的时间，以减少CPU时间的开销。具体做法是，当定时时间一到，定时器便自动输出一脉冲信号，使CPU转去执行扫描程序。其扫描和求键值以及区别数字键、功能键的方法与程控扫描法类似。有一点需指出的是，采用定时扫描法时，必须在其初始化程序中，对定时器写入相应的命令，使之能定时产生中断，以便完成定时扫描的任务。,3、中断扫描法,为了更进一步节省CPU的时间，可采用中断扫描法，即当键入操作时，向CPU申请中断，CPU响应中断后，即转到相应的中断服务程序，对键进行扫描，判别键盘上闭合键的键号，并作相应处理。在图中，当没有键按下时，所有列线均为1，输出一高电平到8051的/INT1引脚，此时没有中断申请。一旦某一个键按下以后，则高电平经过按键加到该键所在行的二极管正端，使二极管导