单片微机原理及应用课件_第9章_显示器、键盘、打印机接口.ppt

1、第9章 显示器、键盘、打印机接口,9.1 显示器接口电路 9.2 键盘接口电路 9.3 打印机接口电路,9.1.1 LED显示器,1LED显示器结构与原理 LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件。 在微机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种，如图9-1所示。七段显示器与微机接口非常容易。如表9-1所示。,图9-1 七段LED显示器 使用LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点，共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。用LED显示器显示16进制数的编码已列在表9-1所示。,为

2、了实现LED显示器的动态扫描，除了要给显示器提供段码（字形编码）的输入之外，还要对显示器加位的控制（控制LED显示器亮灭），这就是通常所说的位控和段控。,表9-1 LED显示器16进制数编码,P229,表9-1 七段LED的段选码,2LED显示器与显示方式 在微机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。图9-11是N位显示器的构成原理。 LED显示器有两种显示方式： （1）LED静态显示方式（如图9-12所示） （2）LED动态显示方式（如图9-13所示）,图9-11 N位LED显示器,图9-12 四位静态LED显示器电路,静态显示即由单片机一次输出显示后，就能保持，直到下次送新的显示

3、模式为止。 优点：显示可靠，占用机时少。 缺点：使用元件多，线路比较复杂。 适用于显示位数少的情况。每个显示器需8位输出口控制。 动态显示即单片机定时对显示器扫描。此时，显示器件分时工作，每次只能有一个器件显示。（仿真器） 优点：硬件少，价格低。 缺点：占用机时多，只要单片机不执行显示程序，显示就立即停止。,3LED显示器接口 从LED显示器的原理可知，为了显示字母与数字，必须最终转换成相应的段选码。这种转换可以通过硬件译码器或软件进行译码。 l 硬件译码器LED显示器接口（如图9-14所示） l 软件译码LED显示器接口（如图9-15 9-16所示） 硬件译码： 锁存器 译码驱动器 显示器

4、CD4511,图9-14 利用硬件译码器的七段LED接口电路,MC14495为七段码显示器译码驱动器,图9-15 通过8155扩展I/O口控制的8位LED动态显示接口,8155的A口作为位控口，经反相驱动器接显示器的公共阴极； 8155的B口作为段码控制口，经同相驱动器接显示器的各个阳极。 软件译码程序设计思想： 1、将段码表（显示数据）存放在RAM的 （79H7EH）中。 2、根据要显示的数字或字符去查相应的段码。 3、然后将段码输出到七段LED的驱动器上。 4、采用扫描的方式控制LED的点亮顺序。,显示数据79H7EH 8155的口地址：7F00H7F05H 偏移量ROM表首地址当前PC地

5、址 MOVC A,A+PC 是以PC为基址寄存器的单字节指令。 执行过程是：CPU读取本指令后， PC的值自动加，累加器A的内容作为无符号数与新的PC的内容相加形成一个16位地址，再将该地址指出的程序存储器单元的内容送累加器A。指令执行后PC指向下一条指令继续执行。,显示缓冲区在RAM中,7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79H,LED6 LED2 LED1,存放要显示的数据和字符的段码,程序清单：,DIR: MOV R0,#79H;置缓冲器指针初值 MOV R3,#01H;置扫描位初值 MOV A, R3 LD0: MOV DPTR ,#7F01H;A口地址 MOVX DPTR,A I

6、NC DPTR； B口地址 MOV A,R0；取显示数据 ADD A,0DH；加偏移量 MOVC A,A+PC;查表取段码 DIR1:MOVX DPTR,A;段数据送B口 ACALL DL1；延时ms INC R0 MOV A,R3 JB A.5,LD1 RL A,MOV R3,A SJMP LD0 LD1: RET DSEG: DB 3FH,06H,5BH,. DSEG1:DB 7DH,07H,7FH,. DSEG2:DB 39H,5EH,79H,. DSEG3:DB 31H,6EH,1CH,. DSEG4:DB 18H,00H,00H,. DL1: MOV R7,#02H DL: MOV

7、R6,#0FFH DL6: DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RET,图-16 动态显示子程序流程图,返回本节,P231,9,9.1.2 LCD显示器接口,1LCD的基本结构及工作原理,图9-17 液晶显示器基本结构,特点是体积小、重量轻、功耗极低、抗干扰能力强。,2LCD的驱动方式 LCD七段显示器除了ag七个笔划之外还有一个公共极COM。可采用静态驱动方式（加直流信号）和动态驱动方式（加交流信号）。 静态驱动回路及波形如图9-18所示，图中LCD表示某个液晶显示段。 当显示字段增多时，为减少引出线和驱动回路数，需要采用时分割驱动法。时分割驱动方式通常采用电压平均化法，其占空比有

8、1/2，1/8，1/11，1/16，1/32，1/64等，偏比有1/2，1/3，1/4，1/5，1/7，1/9等。,（a）驱动回路；（b）真值表；（c）驱动波形 图9-18 静态驱动回路及波形,C,A为显示频率信号,B为显示控制信号 LCD两端相对电压为0不显示，两端的方波信号相位相反时，显示。,3LCD接口实例 硬件接口电路：图8-19为六位液晶静态显示电路。 典型显示子程序：设显示缓冲区为8031片内RAM的22H27H六个单元依次放置六位分离的BCD码。 点阵液晶显示模块能显示的字符多，并且还能显示汉字。,图9-19 六位LED静态显示电路,返回本节,八段数码管显示,一、实验要求 利用实

9、验仪提供的显示电路,动态显示一行数据. 二、实验目的 1 了解数码管动态显示的原理。 2 了解用总线方式控制数码管显示,1本实验仪提供了6 位8 段码LED 显示电路，学生只要按地址输出相应数据，就可以实现对显示器的控制。显示器共有6个，用动态方式显示。8 位段码、6位位码是由两片74HC374输出。位码经MC1413倒相驱动后，选择相应显示位。 2.本实验仪中 8 位段码输出地址为0X004H，位码输出地址为 0X002H。此处X 是由KEY/LED CS 决定，参见地址译码。做键盘和LED实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。以便用相应的地址来访问。例如，将KEY/LED

10、 CS 接到CS0 上，则段码地址为08004H，位码地址为08002H。,OUTBIT equ 08002h ; 位控制口 OUTSEG equ 08004h ; 段控制口 LEDBuf equ 60h ; 显示缓冲区 Num equ 70h ; 显示的数据 DelayT equ 75h ; Org 0000h ljmp Start LEDMAP: ; 八段管显示代码（1-F) db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71h Delay: mov r7, #0 ; 延时子程

11、序 DelayLoop:djnz r7, DelayLoop djnz r6, DelayLoop ret DisplayLED: mov r0, #LEDBuf mov r1, #6 ; 共6个八段管 mov r2, #00100000b ; 从左边开始显示,Loop: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a ; 关所有八段管 mov a, r0 mov dptr, #OUTSEG movx dptr,a mov dptr, #OUTBIT mov a, r2 movx dptr, a ; 显示一位八段管 mov r6, #01 call Delay

12、 mov a, r2 ; 显示下一位 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, Loop mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a ; 关所有八段管 ret,Start: mov sp, #40h mov Num, #0 MLoop: inc Num mov a, Num mov b, a mov r0, #LEDBuf FillBuf: mov a, b anl a, #0fh mov dptr, #LEDMap,movc a, a+dptr ; 数字转换成显示码 mov r0,a ; 显示在码填入显示缓冲 inc r0 inc b

13、 cjne r0, #LEDBuf+6, FillBuf mov DelayT,#30 DispAgain: call DisplayLED ; 显示 djnz DelayT,DispAgain ljmp MLoop end,9.2 键盘接口电路,编码键盘：由硬件自动提供与被按键对应的ASCII码或其它编码。如标准计算机（不是本章讨论的内容） 非编码键盘：软件方式产生编码。 优点：结构简单、成本低廉。 非编码键盘接口技术的主要内容是如何确定被按键的行、列位置，即键码（值）识别是接口技术的关键问题。 按键识别：常用行扫描法。,键盘工作原理 行列式键盘电路原理如图8-3所示。按键设置在行列式交点上

14、，行列线分别连接到按键开关的两端。当行线通过上拉电阻接+5伏时，被钳位在高电平状态。 键盘中有无按键按下是由列线送入全扫描字、行线读入行线状态来判断的。键盘中哪一个键按下可由列线逐列置低电平后，检查行输入状态来判断。,图9-3 行列式键盘原理电路,输出口,输入口,0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1,111 111 011 111,按键识别： 1、测试有无键按下； 检查输入端，是否有端口为低电平。 2、去抖动 软件方法：采用延时躲过抖动，时间一般为1020ms。（也有硬件去抖动电路P233） 3、确定键的物理位置（行、列），计算键码。 4、等待键释放，通过时间延迟实现。,如键码编排为：

15、00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 键码计算公式： 键码= 行首键号+列号 00 04 +（0，1，2，3） 08 0C,单片机的键盘接口处理 单片机的键盘接口处理的内容包括以下几个方面： 1、键扫描 2、去抖动,3、键码计算 4、等待键释放 计算键码后，再以延时后进行行扫描的方法等待键释放。等待释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。,9.2.1非编码键盘的接口 键盘处理程序的关键是如何识别键码。单片机对键盘进行控制的方法分为程控扫描法（连续扫描）、定时扫描法和中断扫描法。,一、程序控制扫描方式,8

16、155扩展I/O口组成的行列式键盘,8155 PA口地址7F01H PC口地址7F03H,8155：PA口输入列状态信号 PC口输出行扫描信号,.判断有无键按下,PC口输出00H,PA口输入列状态信号，若PA0PA7FFH，有键按下,.去抖动,延时510ms后再判断有无键按下,如果有，键处于稳定闭合期,.再确认哪个键被按下及其键号,8155的PC口依次输出下列扫描字：,PC3 PC2 PC1 PC0,1 1 1 0 读入列值，若PA0PA7=FFH，无键按下,1 1 0 1 若PA0PA7FFH，有键按下，求出键值,0 1 1 1,求键值时，采用行值、列值两个寄存器。 每扫描一行后，如无键按下

17、，则行值寄存器加08H； 如有键按下，则行值寄存器保持原值，并转向求相应 的列值。 首先将列值读数右移（到进位位），每移位一次列值 寄存器加1，直到有键按下（低电平）为止。 最后将行值和列值相加，即得到键值。,9.2.1 非编码键盘的接口 键盘的工作方式： 程控扫描方式、定时扫描方式、中断扫描方式三种。 一、程控扫描方式 P233,键盘扫描显示实验 一、实验要求 在上一个实验的基础上,利用实验仪提供的键盘扫描电路和显示电路,做一个扫描键盘和数码显示实验，把按键输入的键码在六位数码管上显示出来。 实验程序可分成三个模块。 键输入模块：扫描键盘、读取一次键盘并将键值存入键值缓冲单元。 显示模块：将

18、显示单元的内容在显示器上动态显示。 主程序：调用键输入模块和显示模块。,二、实验目的 1、掌握键盘和显示器的接口方法和编程方法。 2、掌握键盘扫描和LED八段码显示器的工作原理。 三、实验电路及连线 这里只是键盘草图，详细原理参见下图,本实验仪提供了一个64的小键盘，向列扫描码地址(0X002H)逐列输出低电平，然后从行码地址(0X001H)读回。如果有键按下,则相应行的值应为低,如果无键按下，由于上拉的作用，行码为高。这样就可以通过输出的列码和读取的行码来判断按下的是什么键。在判断有键按下后，要有一定的延时，防止键盘抖动。地址中的X 是由KEY/LED CS 决定，参见地址译码。做键盘和LE

19、D实验时，需将KEY/LED CS 接到相应的地址译码上。以便用相应的地址来访问。例如将KEY/LED CS信号接CS0 上，则列扫描地址为08002H，行码地址为08001H。列扫描码还可以分时用作LED的位选通信号。,2键盘工作方式（如图8-48-7所示） 键盘的工作方式： 编程扫描方式、定时扫描方式、中断扫描方式三种。 在键盘扫描子程序中完成下述几个功能。 （1）判断键盘上有无键按下 （2）去键的机械抖动影响。 （3）求按下键的键号。 （4）键闭合一次仅进行一次键功能操作。,a.程序控制扫描方式以8155扩展I/O口组成的行列式键盘为例,8155扩展I/O口组成的行列式键盘,8155 P

20、A口地址7F01H PC口地址7F03H,8155：PA口输入列状态信号 PC口输出行扫描信号,.判断有无键按下,PC口输出00H,PA口输入列状态信号，若PA0PA7FFH，有键按下,.去抖动,延时510ms后再判断有无键按下,如果有，键处于稳定闭合期,.再确认哪个键被按下及其键号,8155的PA口依次输出下列扫描字：,PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0,1 1 1 1 1 1 1 0 FEH,1 1 1 1 1 1 0 1 FDH,0 1 1 1 1 1 1 1 7FH,8155的PC口输入行状态，可能为下列之一：,PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0

21、, 1 1 1 0 EH, 1 1 0 1 DH, 1 0 1 1 BH, 0 1 1 1 7H,则每个键的键值（列行组合）,FE E 、FD E 、 FB E 、 F7 E 、EF E、DE E、BF E、 7F E,FE D 、FD D 、 FB D 、 F7 D 、EF D、DE D、BF D、 7F D,FE B 、FD B 、 FB B 、 F7 B 、EF B、DE B、BF B、 7F B,FE 7 、 FD 7 、 FB 7 、 F7 7、 EF 7、 DE 7、 BF 7、 7F 7,每个键的键号（自己安排）,N=行首键号+列号,.判断按键是否抬起（以防止重复进行键处理）,等

22、待键释放后再进行进一步处理。,键扫描程序框图,入口,有键按下？,延时12ms,有键按下？,N,Y,N,Y,键号入栈保存,按键抬起？,N,Y,键号送A,返回,ORG 1000H,KEY1：ACALL KS1 ；调用判断有无键按下子程序,JNZ LK1 ；有键按下，转去抖动,AJMP KEY1 ；无键按下，返回,LK1：ACALL TM12S ；延时12ms,ACALL KS1 ；再查有无键按下,JNZ LK2 ；确实有键按下，逐行扫描，确定具体键,AJMP KEY1 ；无键按下，返回,LK2：MOV R2，#0FEH ；首列扫描字送R2,MOV R4，#00H ；首列号R4,LK4：MOV DP

23、TR，#7F01H ；首列扫描字送8155的PA口,MOV A，R2 ；第一列扫描,MOVX DPTR，A ；使第i 列为0（R2中Di位为0）,INC DPTR INC DPTR ；指向8155的PC口,MOVX A，DPTR ；读入行状态,JB ACC.0， LONE ；0行无键按下，转查1行,LONE：JB ACC.1， LTWO ；1行无键按下，转查2行,MOV A，#00H ；0行有键按下，行首键号#00H送A,AJMP LKP ；求键号,LTWO：JB ACC.2， LTHR ；2行无键按下，转查3行,MOV A，#08H ；1行有键按下，行首键号#08H送A,AJMP LKP ；

24、求键号,LTHR：JB ACC.3， NEXT ；3行无键按下，转查下一列,MOV A，#10H ；2行有键按下，行首键号#10H送A,AJMP LKP ；求键号,MOV A，#18H ；3行有键按下，行首键号#18H送A,LKP： ADD A，R4 ；求键号=行首键号+列号,PUSH ACC ；键号入栈,LK3：ACALL KS1 ；等待键释放,JNZ LK3 ；未释放，继续等待,POP ACC ；已释放，键号送A,RET,NEXT：INC R4 ；指向下一列，列号加1,MOV A， R2 ；判断8列扫描完没有,JNB ACC.7，KND ；8列扫描完，返回,RL A ；没扫描完，置下一列扫

25、描字,MOV R2, A ；扫描字送A,AJMP LK4 ；继续下列扫描,KND：AJMP KEY1 ；8列扫描完，返回,KS1：MOV DPTR， #7F01H ；查有无键按下子程序,MOV A，#00H,MOVX DPTR，A ；8155 PA口输出全扫描字#00H,INC DPTR INC DPTR ；指向8155的PC口,MOVX A，DPTR ；读入行状态，若有键按下，则A0FFH,CPL A ；改成正逻辑，若有键按下，则A00H,ANL A ，#0FH ；屏蔽高四位,RET ；子程序返回，当有键按下时，AA00H,T12sm：MOV R7， #18H ；12sm延时子程序,TM：M

26、OV R6，#0FFH,TM6：DJNZ R6， TM6,DJNZ R7，TM,RET,；td=1+(1+255*2+2)*24+2*MC,d.键操作及功能处理,求出键号后要进行键处理：,先判断是何种键，然后： 对数字键-送显示缓冲区显示； 对功能键-执行相应的功能键处理程序。,设图5.36中，015号键为数字键，即键号10H的是数字键；1631号键为功能键，即键号10H的是功能键，其功能键处理程序入口地址分别为：AAA、BBB、CCC、PPP。,则转入功能键处理程序清单如下：,ORG 8000H,KEYADR：MOV A ，BUFF ；键号送A,CLR C,SUBB A，#10H ；Y与10

27、H比较,JC DIGPRO ；10H，数字键，转,AJMP A+DPTR,RL A ；使键值为0、2、4、6、偶数,KEYTBL：MOV DPTR，#JMPTBL,JMPTBL：AJMP AAA ；2 字节指令散转到16个功能键处理,AJMP BBB ； 程序入口,AJMP CCC,AJMP DDD,AJMP EEE,AJMP FFF,AJMP GGG,AJMP HHH,AJMP III,AJMP JJJ,AJMP KKK,AJMP LLL,AJMP MMM,AJMP NNN,AJMP OOO,AJMP PPP,图9-4 8155扩展I/O口组成的行列式键盘,图9-5 键扫描子程序框图,图9-

28、6 定时扫描方式程序框图,图9-7 中断方式键盘接口,3键盘扫描方式,（a）线反转法第一步 （b）线反转法第二步 图9-8 线反转法原理,4行列式键盘接口（如图8-9所示） 通用并行扩展I/O口键盘接口 8031串行I/O口扩展的键盘接口,图9-9 8031串行I/O口扩展的行列式键盘接口,返回本节,图9-19 六位LED静态显示电路,返回本节,9.2.3 典型键盘/显示器接口实例,18155扩展I/O口的键盘/显示器接口 接口电路：LED显示器采用共阴极如图8-20所示 ；LED采用动态显示软件译码，键盘采用逐行扫描查询方式；LED的驱动采用北京集成电路设计中心生产的集电极开路输出八位驱动器

29、8718。 软件设计：由于键盘与显示做成一个接口电路，因此在软件设计中合并考虑键盘查询与动态显示，键盘消颤的延时子程序用显示程序代替。,图9-20 8155扩展I/O口的键盘/显示器接口电路,2串行口扩展的键盘/显示器接口 接口电路：图中使用一片74LS164和2根行线扩展16键键盘。电路原理如图9-21所示。 软件设计：在图9-21中，设显示器位数存于R7，显示缓冲区首址存于R0，显示字符以BCD码形式存放，8031 RAM中20H为键码缓冲区，无键输入时，20H中为80H。,图9-21 串行口扩展的键盘/显示器接口,38279键盘/显示器接口 8279是专用键盘/显示器控制芯片，能对显示器

30、自动扫描，能识别键盘上按下键的键号；可充分提高CPU的工作效率。 8279与MCS-51接口方便，由它构成的标准键盘/显示器接口在微机应用系统中使用越来越广泛。,48279接口和编程的一般方法 接口电路的一般连接方法 8279的键盘/显示器电路与8031接口的一般连接方法如图8-22所示。 ALE可直接与8279CLK相连，由8279设置适当的分频数，分频至100KHz。,图9-22 8279的键盘/显示器电路及与8031接口,8279键盘、显示接口应用特性： （1）8279操作命令（表8-2所示） （2）8279的FIFO状态查询 （3）8279的数据输入/输出 （4）显示器的填入/移位方式

31、 （5）8279的内部译码与外部译码 （6）键盘键值的给定,表9-2 8279命令功能键一览表,（续表）,8031和8279键盘/显示器接口的编程方法 对于图8-22所示的一般接口电路，键盘的读出既可用中断方式，也可用查询方式。 设若16位LED显示，16个按键，键盘采用查询方式读出。16位显示数据的段选码存放在8031片内RAM的30H3FH单元；16个键的键值读出后存放在 40H4FH中。8031晶振为8MHz。,图9-23 88键盘的键值与键号,返回本节,9.3 打印机接口,9.3.1 TPP-40A主要性能、接口要求及时序 9.3.2 字符代码及打印命令 9.3.3 TPP-40A/1

32、6A与MCS-51单片机接口 9.3.4 打印程序实例,返回本章首页,9.3.1 TPP-40A主要性能、接口要求及时序,1TPP-40A的主要技术性能 （1）采用单片机控制，具有2KB监控程序及标准的Centronic 并行接口。 （2）具有较丰富的打印命令，命令代码均为单字节，格式简单。 （3）可产生全部标准的ASCII代码字符，以及128个非标准字符和图符。 （4）可打印出8240点阵的图样。 （5）字符、图符和点阵图可以在高和宽的方向放大为2、3、4倍。,（6）每行字符的点行数可用命令更换，即字符行间距空点行在0256间任选。 （7）带有水平和垂直制表命令，便于打印表格。 （8）具有重

33、复打印同一字符命令，以减少输送代码的数量。 （9）带有命令格式的检错功能。,2接口要求 TPP-40A微型打印机与计算机应用系统通过机箱后部的20芯扁平电缆及插件相连。打印机箱后部接插件引脚信号如图8-24所示。 DB0DB7：数据线，单向由计算机输入打印机。 （STROBE）：数据选通信号。 BUSY：打印机“忙”状态信号。 （ACKNOWLEGE）：打印机的应答信号。 （ERROR）：出错信号。,图9-24 TPP-40A/16A插脚安排（从打印机背视）,3接口信号时序,图9-25 TPP-40A/16A接口信号时序,4主计算机端推荐接口电路,图8-26 TPP-40A/16A推荐接口电路

34、图,返回本节,9.3.2 字符代码及打印命令,1字符代码 字符代码串实例如下： l打印字符串“3265.37” 输送代码串为：24，33，32，36，35，2E，33，37，0D。 l 打印“This is Micro-Printer” 输送代码串为：54，68，69，73，20，69，73，20，4D，69，63，72，6F，2D，70，72，69，6E，74，65，72，2E，0D。 l打印“32.8cm2” 输送代码为：33，32，2E，38，63，6D，9D，0D,2打印命令,表8-3 TPP-40A打印命令代码及功能,3命令非法时的出错提示,图8-27 出错代码信息打印格式,返回本节,9.3.3 TPP-40A/16A与MCS-51单片机接口,TPP-40A/16A没有读写信号线，只有一对握手线、BUSY，接口如图8-28所示。 图9-29是通过单片机应用系统中的扩展I/O口连接的打印机接口电路。 图9-28、图9-29中打印机的口地址由地址线P2口线决定，使用时