AT89C51与输入外设和输出外设的接口设计.ppt

1、第10章AT89C51、输入外围设备与输出外围设备的接口设置修订、输入外围设备：键盘、BCD代码拨号等、输出外围设备： LED显示屏、LCD显示屏、打印机等。 10.1 LED显示器的显示原理，led (发光二极管) :发光二极管的缩写。 显示器前面戴着“LED”。10.1.1 LED显示器的结构、常用的LED显示为8段(或7段、8段比7段多小数点“dp”段)。 有共阳极和共阴极两种。 如图10-1所示。 图10-1、为了在LED上显示不同的符号或数字，向LED提供分段代码(或者字体代码)。 提供给LED显示器的段代码(字体代码)正好是1字节(8段)。 各区段与字节中的各位的对应关系如表10-

2、1所示。 表10-1、以上述格式，8段LED的段代码示于表10-2。表10-2 LED段代码(8段)、表10-2仅显示部分段代码，可根据情况进行选择或重新定义。 n个LED显示块中有n位选择线和8N条分段代码线。 10.1.2 LED显示器的工作原理，图10-2是4位LED显示器的结构原理图。图10-2、段代码线控制显示的字体，位选择线控制该显示位的亮度或暗度。 有静态显示和动态显示两种显示方式。 1. LED静态显示方式中，各位的公共端连接(接地或5V )。 中的组合图层性质变更选项。 各段代码线(adp )分别与8位的锁存器输出连接。 时，在确认显示字符后，对应锁存器的段代码输出在发送其他

3、段代码之前不会变更。 显示的亮度很高。 图10-3: 4位静态LED显示电路。 该电路的各位可以独立显示。 2、led动态显示方法、所有比特的段线合并用一个8比特的I/O端口进行控制，以形成段线的多路复用，而各比特的公用部件用分别对应的I/O线进行控制，以形成各比特的时分门控制。 图10-3、图10-4:4位8段LED动态显示电路。 其中，分段线占有8位的I/O端口，位线占有4位的I/O端口。 图10-4、图10-5是8位LED动态显示2008.10.10的进程。 图(a )是显示过程，在某个时刻，只有一个LED被选择显示，其位置熄灭，图(b )是实际的显示结果，人眼可以看到8位稳定的同时显示

4、文字。图10-5、10.2.1键盘接口原理10.2.1键盘输入应解决的问题键盘输入的特征键盘：键开关的设置。 行线电压信号通过键盘开关的机械接点的开闭，其输出波形如图10-6所示。图10-6,2、2、2 .密钥确认、行线级别的高级别检测： off level :关闭，用常用的软件消除密钥抖动。 基本思想：当检测到按下键，且与按键对应的行线低，软件延迟10ms之后行线也低时，确认在该行中有按下键。 3 .要消除键的抖动，松开键后行线变高，软件延迟10ms后行线也变高，表示键松开。 采取以上措施，避免了2个抖动期间t1和t3的影响。 10.2.2键盘接口的工作原理独立键接口和行列式键盘接口。 1

5、.独立型键盘接口的各个键是相互独立的，各个键上各连接一条输入线，通过检测输入线的电平状态，可以容易地确定按下了该键。 此类接口适用于键数少或操作速度高的情况。 图10-7(a )是中断方式的独立键盘工作电路图10-7(b )是询问方式的独立键盘工作电路。 图10-7、图10-8是82C55扩展I/O端口的独立密钥接口电路。 图10-8，2，2 .行列式(行列式)键盘接口在键数多的情况下，由行线和列线构成，键位于行、列的交叉点。 如图10-9所示。 按钮数多时，行列式键盘与独立型键盘相比，可节省更多的I/O端口线。 图10-9、(1)行列式键盘的工作原理是，如果没有按键，则该行线为高电平，如果有

6、按键，则行线的电平由列线的电平决定。 中的组合图层性质变更选项。 由于行、列线是多键共享，所以各键相互影响，必须合并行、列线信号进行适当的处理，才能确定闭合键的位置。 (2)按钮的识别方法、a .扫描方法、图10-9中说明按下3号按钮时，该按钮是如何被识别的。、识别键盘是否按键的方法分为2个阶段：第1阶段：识别键盘是否按键，步骤2 :按下键后识别具体键。 将所有列线设为0，检查各行线的电平是否有变化，如果有变化则表示有按键，如果没有变化则表示没有按键。 另外，上述方法被称为扫描法，先将某列设为低电平，将该校正各列设为高电平，检查各行的线电平的变化，若某行的线电平为低电平，则能够确定该矩阵的交叉

7、点处的按钮被按下。 b .线反转方法能够以两个步阶获得按钮所处的矩阵值，并且线反转方法的原理是图10-10。图10-10、步骤1 :如果列线输出是全低电平，则在行线上具有电平从高变为低的行键的行。 步骤2 :行线输出为全低电平，列线中电平从高变为低的列成为具有关键字的列。 可以通过组合上述两个步骤来确定键所在的行和列。10.2.3键盘的工作方式、单片机在忙于各项工作任务时如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。 原则：确保按键操作能及时应对，不要消耗太多的CPU运行时间。 键盘的工作方式通常有编程扫描、定时扫描、中断扫描三种。 1 .编程扫描方式仅在单片机空闲时，调用键盘扫描子程序，扫描键盘

8、。 在(1)键盘扫描子程序中，首先判断有无按下键。 方法：读取PA端口8位输出全0、PC端口低4位状态，如果PC0PC3全部为1，则说明没有按键盘的全部不为1时，可能按键盘。 (2)用软件消除按钮抖动的影响。 如果有按键，进入下一步。 求出(3)按键的键号。 (4)等待键的释放后，再进行键功能的处理操作。 2 .计时器扫描方式利用单片机内的计时器，发生10ms的计时器中断，扫描键盘。 3 .中断扫描方式仅在键盘上有按键时执行键盘扫描程序，没有按键时，单片机将忽略键盘。 键盘的工作分为三个层次。 第1层：单片机如何监视键盘输入。 有编程扫描的定时扫描、中断扫描三种动作方式。 第2层：确定具体键的

9、键号。 在按钮的识别方法中出现的是扫描法线反转法。 第3层：执行关键处理程序。 10.3键盘/显示接口的设定修正例考虑将键盘和显示器汇总为1个。利用10.3.1at89c51单片机串行端口实现的键盘/显示器接口，在不使用单片机串行端口的情况下，利用串行端口扩展键盘/显示器外加移位寄存器74LS164，构成键盘/显示接口，硬件接口电路由如图10-11、图10-11所示的8个74ls 164:74ls 164 (0) 74ls 164 (7p3. 3为TXD端子该静态显示方式的优点是亮度大，显示容易不闪烁，并且CPU不需要频繁地提供显示服务，因此主程序不需要扫描显示器，软件的设定修正比较简单，单片

10、机处理其他事务显示子程序： DIR: SETBP3.3； P3.3=1，允许TXD引脚同步移位脉冲输出movr 7，08 h； 输出的片段数目R7是片段数目计数器movr0、7fh 7FH78H是显示数据缓冲器DL0: MOV A、R0； 取出显示的数量进给a、ADD A、0DH。 将偏移量MOVC A、APC相加，取出分段代码表SEGTAG、分段代码MOV SBUF、a。 分段代码为SBUF DL1: JNB TI、DL1； 输出段代码、查询TI状态、1字节的段代码输出完成吗？ CLR TI； 1字节的段代码输出完成后，清除TI标志DEC R0。 指示下一个显示数据单元的DJNZ R7，DL

11、0； 分段代码计数器R7是否为0，如果不为0则继续传输分段代码CLR P3.3； 完成8个段代码的输出，关闭显示器输出ret seg tab:db0c0h、0F9H、0A4H、0B0H、99H。 共阳极段代码表，0、1、2、3、4db92h、82H、0F8H、90H； 5，6，7，8，9 db 88 h，83H，0C6H，0A1H，86H； a、b、c、d、E DB 8FH、0BFH、8CH、0FFH和0FFH。 f，p，暗，键盘扫描子程序： KEYI:MOV A，00H； 判断有无按键，将所有列线为0的代码设为A MOV SBUF，a； 将扫描键盘的第(8)号74LS164输出设为00H，将

12、所有的列线设为0 KL0: JNB TI、KL0。 串行输出完成否？ CLR TI； 串行输出完成、清TI KL1:JNBP3.4、PK1； 有关于第一行的键吗？ 在符合的情况下，跳过PK1进行处理JB P3.5、KL1； 有关于第二行的键吗？ 未关闭的键跳转KL1PK1: a呼叫dl10； 调用延迟10ms子例程DL10，软件消除抖动JNB P3.4，PK2。 判断是否是由抖动引起的。JB P3.5、kl1pk2:movr7、08h。 不是由抖动引起的movr 6，0 f eh。 判别按下哪个键，FEH的最左边的列是最低movr 3，00h。 R3是列号发送机、MOV A、R6 KL5: M

13、OV SBUF、a； 列扫描代码从串行端口KL2: JNB TI、KL2； 等待串行端口发送CLR TI串行端口发送完成、清TI标志JNB P3.4、PKONE； 读出第一行的线条状态，第一行的键关闭，跳转着PKONE JB P3.5，NEXT； 读第二行线的状态是有第二行的键吗？ mov r 4，08 h； 第2行键中键被按下的行首键编号08H； 发送r4ajmp PK3PK one:mov r 4，00 h。 在第1行的键中有键按下，发送行首键编号00H的R4 PK3: MOV SBUF，00H； 等待键释放，发送00H，使所有列线变为低KL3: JNB TI、KL3 CLR TI。 发送

14、完成、清除标志KL4: JNB P3.4、KL4； 判定线状态JNB P3.5、MOV A、R4； 两条线都很高，表示钥匙释放了ADD A、R3。 修正键码A RET NEXT: MOV A、R6； 将列扫描代码向左移动1位，判断下一个列键是否按下RL A MOV R6，a。 将列扫描代码保存在R6的INC R3中的列号增加1 DJNZ R7、KL5。 从列计数器R7减去1，8列的键全部都已经检查完了吗？ ajmp关键字； 当完成八列键扫描时，开始下一个键盘扫描周期dl10:movr 7，0 ah。 延迟10ms子程序dl:movr 6，0 f FHD l6: djnzr 6，DL6 DJNZ

15、 R7，DL RET， 由10.3.2专用芯片HD7279A实现的键盘/显示器接口芯片创建目前键盘/显示器动态扫描程序，用户可从其中选择各种专用可编程键盘/显示器接口芯片正确设定显示接口芯片的各控制寄存器，单片机和键盘/显示器1各种键盘/显示器专用芯片的介绍现在专用键盘/显示器接口芯片种类繁多，各自整体趋势是残奥层接口芯片退出历史舞台，串行接口芯片中，串行键盘/显示接口芯片HD7279是目前广泛使用的专用键盘/显示接口芯片，如传统的英特尔公司使用20世纪80年代推出的8279芯片进行键盘和显示屏，但8279的驱动电流小，需要增加驱动电路。 例如，需要8个三级管和相应的基础极限流电阻，部件多，电

16、路复杂，占有大的PCB面积，综合成本高。 而且8279以并行方式与单片机通信，最多占有13条口线，给单片机系统带来了巨大浪费，8279现在逐渐衰退市场。 现在流行的键盘/显示接口芯片都采用串行通信方式，占有口线少。常见的键盘/显示器接口芯片有：周立功公司制ZLG7289A、ZLG7290B、MAX7219、南京沁恒公司制CH451、BC7281和HD7279等，以下简介如下。 (1)ZLG7290B。 ZXLG7290B芯片采用I2C总线结构，实现8位LED显示和64键的键盘管理，应用时需要外接晶体振动，使用键功能时连接8个二极管，电路有点复杂，而且I2C通信间隔太长(10ms )。 ZLG7

17、290B的功能包括闪烁、分段点亮、分段熄灭、功能键、连续按键计数等。 其中，功能键实现了组合按钮，其实现了在各种芯片中具有特征的连续按键计数以及识别长按键的功能，这也是ZLG7290B独有的。 (2)最大值7219。 MAX7219芯片采用串行SPI接口，只需简单驱动显示屏，没有键盘管理功能，功能单一，价格高，但抗干扰能力强。 (3)BC7281。 最多可驱动16位LED显示和64键键盘管理，实现闪烁、分段点亮、分段熄灭等功能。 其最大的特征是用外置移位寄存器驱动16位LED显示。 然而，该必要的外围电路大，占有PCB的空间大，另外，由于在驱动16位LED显示时以动态扫描方式进行动作，因此电流噪声过大。 (4)CH451。 CH451芯片可进行8位LED显示和64键的键盘管理，但抗干扰性差。 (5)高清7279。 HD7279芯片功能强大，具有一定的抗干扰能力，与单片机采用串行通信，外围电路简单、廉价。 HD7279具有这样的优势，因此被广泛用于键盘/显示接口的设置修订。 2专用键盘/显示器芯片HD7279A概述HD7279A允许同时驱动8个阴极LED显示器(或64个独立LED，发光二极管)和64(88 )键的键盘矩阵。 HD7279A采用动态周期显示方式，芯片具有以下的特征的内部包含解码器，可以直接接收BCD代码或16进制代码，同时有2种解码方式，LED显示器的位地址和