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第第5章章单片机的开关检测、键盘输入单片机的开关检测、键盘输入与显示的接口设计与显示的接口设计 1第第5章章单单片机的开关片机的开关检测检测、键盘输键盘输入入 单片机系统显示及开关检测、键盘输入是其基本功能。本章介绍单片单片机系统显示及开关检测、键盘输入是其基本功能。本章介绍单片机与显示器件、开关及键盘的接口设计与软件编程。机与显示器件、开关及键盘的接口设计与软件编程。5.1单片机控制发光二极管显示单片机控制发光二极管显示 发光二极管常用来指示系统工作状态，制作节日彩灯、广告牌匾等。发光二极管常用来指示系统工作状态，制作节日彩灯、广告牌匾等。大部分发光二极管大部分发光二极管工作电流工作电流15mA之间，其之间，其内阻为内阻为20100。电流越。电流越大，亮度也越高。大，亮度也越高。为保证发光二极管正常工作，同时减少功耗，为保证发光二极管正常工作，同时减少功耗，限流电阻选择十分重要限流电阻选择十分重要，若供电电压为若供电电压为+5V，则，则限流电阻可选限流电阻可选13k。2单单片机系片机系统显统显示及开关示及开关检测检测、键盘输键盘输入是其基本功能。本入是其基本功能。本5.1.1 5.1.1 单片机与发光二极管的连接单片机与发光二极管的连接 第第2 2章已介绍，章已介绍，P0P0口口作通用作通用I/OI/O用，由于漏极开路，需外接上拉电阻。而用，由于漏极开路，需外接上拉电阻。而P1P1P3P3口内部有口内部有30k30k左右上拉电阻左右上拉电阻。下面讨论下面讨论P1P1P3P3口如何与口如何与LEDLED发光二极管驱动连接问题。发光二极管驱动连接问题。单片机并行端口单片机并行端口P1P1P3P3直接驱动发光二极管，电路见直接驱动发光二极管，电路见图图5-15-1。与与P1、P2、P3口相比，口相比，P0口每位可驱动口每位可驱动8个个LSTTL输入输入，而，而P1P3口每一口每一位驱动能力，位驱动能力，只有只有P0口一半口一半。5.1.1单单片机与片机与发发光二极管的光二极管的连连接接图图5-1发光二极管与单片机并行口的连接发光二极管与单片机并行口的连接图图5-1发发光二极管与光二极管与单单片机并行口的片机并行口的连连接接 当当P0口某位为口某位为高电平高电平时，可提供时，可提供400A的拉电流的拉电流；当；当P0口某位为口某位为低电低电平平（0.45V）时，可提供）时，可提供3.2mA的灌电流的灌电流，而，而P1P3口内有口内有30k左右上拉左右上拉电阻，如高电平输出，则从电阻，如高电平输出，则从P1、P2和和P3口输出的拉电流口输出的拉电流Id仅几百仅几百A，驱动，驱动能力较弱，亮度较差，见图能力较弱，亮度较差，见图5-1（a）。）。如端口引脚为低电平，能使灌电流如端口引脚为低电平，能使灌电流Id从单片机外部流入内部，则将大从单片机外部流入内部，则将大大增加流过的灌电流值，大增加流过的灌电流值，见图见图5-15-1（b b）。）。AT89S51AT89S51任一端口任一端口要想获得要想获得较大的较大的驱动能力驱动能力，要用，要用低电平输出低电平输出。如一定要高电平驱动，可在单片机与发光二极。如一定要高电平驱动，可在单片机与发光二极管间加驱动电路，如管间加驱动电路，如74LS04、74LS244等。等。当当P0口某位口某位为为高高电电平平时时，可提供，可提供400A的拉的拉电电流；流；5.1.2 I/O5.1.2 I/O端口的编程举例端口的编程举例 对对I/OI/O端口编程控制时，要对端口编程控制时，要对I/OI/O端口特殊功能寄存器声明，在端口特殊功能寄存器声明，在C51C51的编译的编译器中，这项声明器中，这项声明包含在头文件包含在头文件reg51.hreg51.h中，编程时，可通过中，编程时，可通过预处理命令预处理命令#include#include，把这个头文件包含进去。下面通过案例介绍如何编程，把这个头文件包含进去。下面通过案例介绍如何编程对发光二极管输出控制。对发光二极管输出控制。65.1.2I/O端口的端口的编编程程举举例例6 【例例5-1】制作流水灯，原理电路见制作流水灯，原理电路见图图5-2，8个发光二极管个发光二极管LED0LED7经限流电阻分别接至经限流电阻分别接至P1口的口的P1.0P1.7引脚上，阳极共同接高电平。引脚上，阳极共同接高电平。编写程序来控制发光二极管由上至下的反复循环流水点亮，每次点亮一个编写程序来控制发光二极管由上至下的反复循环流水点亮，每次点亮一个发光二极管。发光二极管。参考程序：参考程序：#include#include#include#include/包含包含移位函数移位函数_crol_()_crol_()的头文件的头文件#define uchar unsigned char#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define uint unsigned int void delay(uint i)void delay(uint i)/延时函数延时函数 uchar t;uchar t;while(i-)while(i-)7【例【例5-1】制作流水灯，原理制作流水灯，原理电电路路见图见图5-2，8个个发发光光8图图5-2单片机控制的流水灯单片机控制的流水灯8图图5-2单单片机控制的流水灯片机控制的流水灯for(t=0;t120;t+);voidmain()/主程序主程序P1=0 xfe;/向向P1口送出点亮数据口送出点亮数据 while(1)delay(500);/500为延时参数，可根据实际需要调整为延时参数，可根据实际需要调整P1=_crol_(P1,1);/函数函数_crol_(P1,1)把把P1中的数据循环左移中的数据循环左移1位位 9 9程序说明：程序说明：（1 1）while(1)while(1)两种用法：两种用法：“while(1);”while(1);”：while(1)while(1)后有分号，是使程序停留在这指令上；后有分号，是使程序停留在这指令上；“while(1);”while(1);”：反复循环执行大括号内程序段，本例用法，即控反复循环执行大括号内程序段，本例用法，即控制流水灯反复循环显示。制流水灯反复循环显示。（2 2）C51C51函数库中的循环移位函数：循环移位函数包括：函数库中的循环移位函数：循环移位函数包括：n 循环左移函数循环左移函数“_crol_”_crol_”n 循环右移函数循环右移函数“_cror_”_cror_”。本例用循环左移本例用循环左移“_crol_(P1,1)”_crol_(P1,1)”，函数。括号第，函数。括号第1 1个参数为个参数为循环左移循环左移对象对象，即对，即对P1P1中的内容循环左移；第中的内容循环左移；第2 2个参数为个参数为左移位数左移位数，即左移，即左移1 1位。编位。编程中一定要把含有移位函数的头文件程中一定要把含有移位函数的头文件intrins.hintrins.h包含在内，例如第包含在内，例如第2 2行行“#include”#include”。10程序程序说说明：明：10在在【例例5-1】基础上，编写控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。基础上，编写控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。【例例5-2】电路见电路见图图5-2，制作，制作由上至下由上至下再再由下至上由下至上反复循环点亮显示的反复循环点亮显示的流水灯，流水灯，3 3种方法种方法实现。实现。（1 1）数组的字节操作实现）数组的字节操作实现 建立建立1 1个字符型数组个字符型数组，将控制，将控制8个个LED显示的显示的8位数据作为位数据作为数组元素数组元素，依次送依次送P1口。参考程序：口。参考程序：#include#defineucharunsignedcharuchartab=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f,0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xf7,0 xfb,0 xfd,0 xfe;/*前前8个数据为个数据为左移点亮左移点亮 数据数据，后，后8个为个为右移点亮数据右移点亮数据*/在【例在【例5-1】基】基础础上，上，编编写控制写控制发发光二极管反复循光二极管反复循环环点亮的流水灯点亮的流水灯voiddelay()uchari,j;for(i=0;i255;i+)for(j=0;j255;j+);voidmain()/主函数主函数uchari;while(1)for(i=0;i”、“”，把送，把送P1口显示控制数据进行移位，口显示控制数据进行移位，从而实现发光二极管依次点亮。从而实现发光二极管依次点亮。参考程序：参考程序：#include#defineucharunsignedcharvoiddelay()uchari,j;for(i=0;i255;i+)for(j=0;j255;j+);voidmain()/主函数主函数uchari,temp;while(1)13（2）移位运算符）移位运算符实现实现13temp=0 x01;/左移初值赋给左移初值赋给tempfor(i=0;i8;i+)P1=temp;/temp中的数据取反后送中的数据取反后送P1口口 delay();/延时延时 temp=temp1;/temp中数据左移一位中数据左移一位 temp=0 x80;/赋右移初值给赋右移初值给tempfor(i=0;i1;/temp中数据右移一位中数据右移一位 1414 程序说明：程序说明：注意使用移位运算符注意使用移位运算符“”、“”与使用循环左移与使用循环左移函数函数“_crol_”和循环右移函数和循环右移函数“_cror_”区别区别。左移移位运算。左移移位运算“”是将低位丢弃，高位补是将低位丢弃，高位补0。而循环左移函数而循环左移函数“_crol_”是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同理循环右移函数理循环右移函数“_cror_”是将移出的低位再补到高位。是将移出的低位再补到高位。（3）用循环左、右移位函数实现）用循环左、右移位函数实现 使用使用C51提供的库函数，即循环左移提供的库函数，即循环左移n位函数和循环右移位函数和循环右移n位函数，控位函数，控制发光二极管点亮。参考程序：制发光二极管点亮。参考程序：#include#include/包含循环左、右移位函数的头文件包含循环左、右移位函数的头文件#defineucharunsignedchar15程序程序说说明：明：注意使用移位运算符注意使用移位运算符“”、“voiddelay()uchari,j;for(i=0;i255;i+)for(j=0;j255;j+);voidmain()/主函数主函数uchari,temp;while(1)temp=0 xfe;/初值为初值为11111110for(i=0;i7;i+)voiddelay()P1=temp;/temp中的点亮数据送中的点亮数据送P1口，控制点亮显示口，控制点亮显示 delay();/延时延时 temp=_crol_(temp,1);/temp数据循环左移数据循环左移1位位 for(i=0;i7;i+)P1=temp;/temp中的数据送中的数据送P1口输出口输出 delay();/延时延时 temp=_cror_(temp,1);/temp中数据循环右移中数据循环右移1位位 17 175.2 5.2 开关状态检测开关状态检测 读入读入I/O端口电平，即可检测开关处于端口电平，即可检测开关处于闭合状态闭合状态还是还是打开状态打开状态。5.2.1开关检测案例开关检测案例1 用用I/O端口来进行开关状态检测，开关一端接到端口来进行开关状态检测，开关一端接到I/O端口引脚上，并通端口引脚上，并通过上拉电阻接过上拉电阻接+5V上，开关另一端接地，当开关打开时，上，开关另一端接地，当开关打开时，I/O引脚为高电平，引脚为高电平，当开关闭合时，当开关闭合时，I/O引脚为低电平。引脚为低电平。185.2开关状开关状态检测态检测18【例例5-3】如如图图5-3，单片机的，单片机的P1.4P1.7接接4个开关个开关S0S3，P1.0P1.3接接4个发光二极管个发光二极管LED0LED3。编程将编程将P1.4P1.7上的上的4个开关状态反映在个开关状态反映在P1.0P1.3引脚控制的引脚控制的4个发光二极管上，开关闭合，对应发光二极管点亮。例如个发光二极管上，开关闭合，对应发光二极管点亮。例如P1.4引脚上开关引脚上开关S0状态，由状态，由P1.0脚上脚上LED0显示，显示，P1.6引脚上开关引脚上开关S2状态，由状态，由P1.2脚的脚的LED2显示。显示。19【例【例5-3】如如图图5-3，单单片机的片机的P1.4P1.720图图5-3开关、开关、LED发光二极管与发光二极管与P1口的连接口的连接20图图5-3开关、开关、LED发发光二极管与光二极管与P1口的口的连连接接参考程序如下：参考程序如下：#include#include#define uchar unsigned char#define uchar unsigned charvoid delay()void delay()/延时函数延时函数 uchar i,j;uchar i,j;for(i=0;i255;i+)for(i=0;i255;i+)for(j=0;j255;j+);for(j=0;j4;temp=temp4;/temp /temp内容右移内容右移4 4位，位，P1P1口高口高4 4位移至低位移至低4 4位位 21参考程序如下：参考程序如下：21P1=temp;P1=temp;/temp/temp中的数据送中的数据送P1P1口输出口输出delay(delay(););5.2.2开关检测案例开关检测案例2【例例5-4】如图如图5-4，P1.0和和P1.1引脚接有两只开关引脚接有两只开关S0和和S1，两引脚上的高，两引脚上的高低电平共低电平共4种组合，种组合，4种组合分别点亮种组合分别点亮P2.0P2.3引脚控制的引脚控制的4只只LED，即，即S0、S1均闭合，均闭合，LED0亮，其余灭；亮，其余灭；S1闭合、闭合、S0打开，打开，LED1亮，其余灭；亮，其余灭；S0闭合、闭合、S1打开，打开，LED2亮，其余灭；亮，其余灭；S0、S1均打开，均打开，LED3亮，其余灭。编程亮，其余灭。编程实现此功能。实现此功能。参考程序：参考程序：P1=temp;/temp中的数据送中的数据送P1口口输输出出23图图5-4开关检测指示器开关检测指示器2接口电路与仿真接口电路与仿真23图图5-4开关开关检测检测指示器指示器2接口接口电电路与仿真路与仿真#include/包含头文件包含头文件reg51.h void main()/主函数主函数main()char state;do P1=0 xff;/P1口为输入口为输入 state=P1;/读入读入P1口的状态，送入口的状态，送入state state=state&0 x03;/屏蔽屏蔽P1口的高口的高6位位 switch(state)/判判P1口低口低2位开关状态位开关状态 case 0:P2=0 x01;break;/P1.1、P1.0=00，点亮点亮P2.0脚脚LED case 1:P2=0 x02;break;/P1.1、P1.0=01，点亮点亮P2.1脚脚LED case 2:P2=0 x04;break;/P1.1、P1.0=10，点亮点亮P2.2脚脚LED case 3:P2=0 x08;break;/P1.1、P1.0=11，点亮点亮P2.3脚脚LED while(1);24#include/包含包含头头文件文件r 程序段中用到循环结构控制语句程序段中用到循环结构控制语句do-whiledo-while以及以及switch-caseswitch-case语句。语句。5.3单片机控制单片机控制LED数码管的显示数码管的显示5.3.1LED数码管显示原理数码管显示原理LED数码管：数码管：“8”字型，字型，7段段（不包括小数点）或（不包括小数点）或8段段（包括小数点），（包括小数点），每段对应一个发光二极管，共阳极和共阴极两种，见每段对应一个发光二极管，共阳极和共阴极两种，见图图5-5。共阳极共阳极数码管数码管的阳极连接在一起，接的阳极连接在一起，接+5V；共阴极共阴极数码管阴极连在一起接地。数码管阴极连在一起接地。对于对于共阴极共阴极数码管，当某发光二极管阳极为高电平时，发光二极管点数码管，当某发光二极管阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应段被显示。同样，亮，相应段被显示。同样，共阳极共阳极数码管阳极连在一起，公共阳极接数码管阳极连在一起，公共阳极接+5V，当某个发光二极管阴极接低电平时，该发光二极管被点亮，相应段被显示。当某个发光二极管阴极接低电平时，该发光二极管被点亮，相应段被显示。程序段中用到循程序段中用到循环结环结构控制构控制语语句句do-while以及以及s26图图5-58段段LED数码管结构及外形数码管结构及外形26图图5-58段段LED数数码码管管结结构及外形构及外形 为为使使LED数数码码管管显显示示不不同同字字符符，要要把把某某些些段段点点亮亮，就就要要为为数数码码管管各各段段提提供供一一字字节节的的二二进进制制码码，即即字字型型码码（也也称称段段码码）。习习惯惯上上以以“a”段段对对应应字字型型码字节的最低位。各字符码字节的最低位。各字符段码段码见表见表5-1。27为为使使LED数数码码管管显显示不同字符，要把某些段点亮，就要示不同字符，要把某些段点亮，就要为为28 如要在数码管显示某字符，只需将该字符字型码加到各段上即可。如要在数码管显示某字符，只需将该字符字型码加到各段上即可。例如某存储单元中的数为例如某存储单元中的数为“02H”02H”，想在共阳极数码管上显示想在共阳极数码管上显示“2”2”，需，需要把要把“2”2”的字型码的字型码“A4H”A4H”加到数码管各段。加到数码管各段。将欲显示字符的字型码作成一将欲显示字符的字型码作成一个表（数组），个表（数组），根据显示字符从表中查找到相应字型码，然后把该字型码输根据显示字符从表中查找到相应字型码，然后把该字型码输出数码管各个段上，同时数码管的公共端接出数码管各个段上，同时数码管的公共端接+5V+5V，此时在数码管上显示字符，此时在数码管上显示字符“2”2”。下面介绍单片机如何控制下面介绍单片机如何控制LEDLED数码管显示字符。数码管显示字符。28如要在数如要在数码码管管显显示某字符，只需将示某字符，只需将该该字符字型字符字型码码加到各段加到各段 【例例5-55-5】利用单片机控制一个利用单片机控制一个8 8段段LEDLED数码管先循环显示数码管先循环显示单个偶数：单个偶数：0 0、2 2、4 4、6 6、8 8，再显示单个奇数再显示单个奇数：1 1、3 3、5 5、7 7、9 9，如此反复循环显示。如此反复循环显示。本例原理电路及仿真结果，见本例原理电路及仿真结果，见图图5-65-6。参考程序如下：参考程序如下：【例【例5-5】利用】利用单单片机控制一个片机控制一个8段段LED数数码码管先循管先循环显环显图图5-6控制数码管循环显示单个数字的电路及仿真控制数码管循环显示单个数字的电路及仿真图图5-6控制数控制数码码管循管循环显环显示示单单个数字的个数字的电电路及仿真路及仿真#includereg51.h#includeintrins.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineoutP0ucharcodeseg=0 xc0,0 xa4,0 x99,0 x82,0 x80,0 xf9,0 xb0,0 x92,0 xf8,0 x90,0 x01;/共阳极段码表共阳极段码表voiddelayms(uint);voidmain(void)uchari;while(1)out=segi;delayms(900);i+;if(segi=0 x01)i=0;/如段码为如段码为0 x01，表明一个循环显示已结束，表明一个循环显示已结束31#includereg51.h31voiddelayms(uintj)/延时函数延时函数uchari;for(;j0;j-)i=250;while(-i);i=249;while(-i);说明：说明：语句语句“if(segi=0 x01)i=0;”含义：如果欲送出的数组元含义：如果欲送出的数组元素为素为0 x01（数字（数字“9”段码段码0 x90的下一个元素，即结束码），表明一个循的下一个元素，即结束码），表明一个循环显示已结束，则环显示已结束，则i=0，则重新开始循环显示，从段码数组表的第一个则重新开始循环显示，从段码数组表的第一个3232元素元素seg0，即段码，即段码0 xc0（数字（数字0）重新开始显示。）重新开始显示。5.3.2 LED5.3.2 LED数码管的数码管的静态显示静态显示与与动态显示动态显示 两种显示方式：两种显示方式：静态显示静态显示和和动态显示动态显示。1.静态显示方式静态显示方式 无论多少位无论多少位LED数码管，都数码管，都同时处于显示状态同时处于显示状态。多位多位LED数码管工作于静态显示方式时，各位共阴极（或共阳极）连接数码管工作于静态显示方式时，各位共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或接在一起并接地（或接+5V）；每位数码管段码线（）；每位数码管段码线（adp）分别与一个）分别与一个8位位I/O口锁存器输出相连。如果送往各个口锁存器输出相连。如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确数码管所显示字符的段码一经确定，则相应定，则相应I/O口锁存器口锁存器元素元素seg0，即段，即段码码0 xc0（数字（数字0）重新开始）重新开始显显示。示。锁存的段码输出将维持不变，直到送入下一个显示字符段码。静态显示方锁存的段码输出将维持不变，直到送入下一个显示字符段码。静态显示方式式显示无闪烁，亮度较高显示无闪烁，亮度较高，软件控制较易。，软件控制较易。图图5-7为为4位位LED数码管静态显示电路，各数码管可独立显示，只要数码管静态显示电路，各数码管可独立显示，只要向控制各位向控制各位I/O口锁存器送相应显示段码，该位就能保持相应的显示字符。口锁存器送相应显示段码，该位就能保持相应的显示字符。这样在同一时间，每一位显示的字符可各不相同。静态显示方式这样在同一时间，每一位显示的字符可各不相同。静态显示方式占用占用I/OI/O口端口线较多口端口线较多。图。图5-7电路，电路，要占用要占用4个个8位位I/O口（或锁存器）。口（或锁存器）。如如数码管数目增多，则需增加数码管数目增多，则需增加I/O口数目。口数目。34锁锁存的段存的段码输码输出将出将维维持不持不变变，直到送入下一个，直到送入下一个显显示字符段示字符段码码。静。静态显态显图图5-74位位LED静态显示的示意图静态显示的示意图图图5-74位位LED静静态显态显示的示意示的示意图图【例例5-6】单片机控制单片机控制2只数码管，只数码管，静态显示静态显示2个数字个数字“27”。原理电原理电路见路见图图5-8。单片机用单片机用P0口与口与P1口口，分别控制加到两个数码管，分别控制加到两个数码管DS0与与DS1的的段码段码，而共阳极数码管，而共阳极数码管DS0与与DS1的公共端（公共阳极端）直接接至的公共端（公共阳极端）直接接至+5V，因此数码管，因此数码管DS0与与DS1始终处于导通状态。利用始终处于导通状态。利用P0口与口与P1口带有口带有的锁存功能，的锁存功能，只需向单片机只需向单片机P0口与口与P1口分别写入相应的显示字符口分别写入相应的显示字符“2”和和“7”的段码即可的段码即可。由于一个数码管就占用一个由于一个数码管就占用一个I/O端口。如果数码管数目增多，则端口。如果数码管数目增多，则需增加需增加I/O口，但软件编程要简单的多。口，但软件编程要简单的多。36【例【例5-6】单单片机控制片机控制2只数只数码码管，静管，静态显态显示示2个数字个数字图图5-82位数码管静态显示的原理电路与仿真位数码管静态显示的原理电路与仿真图图5-82位数位数码码管静管静态显态显示的原理示的原理电电路与仿真路与仿真参考程序如下：参考程序如下：#include#include /包含包含80518051单片机寄存器定义的头文件单片机寄存器定义的头文件void main(void)void main(void)P0=0 xa4P0=0 xa4;/将数字将数字22的段码的段码送送P0P0口口 P1=0 xf8;P1=0 xf8;/将数字将数字77的段码的段码送送P1P1口口 while(1)while(1)/无限循环无限循环 ;2.2.动态显示方式动态显示方式 显示位数较多时，静态显示所占的显示位数较多时，静态显示所占的I/OI/O口多，这时常采用动态显示。为节口多，这时常采用动态显示。为节省省I/OI/O口，通常将所有显示器口，通常将所有显示器段码线相应段并联段码线相应段并联在一起，由一个在一起，由一个8 8位位I/OI/O口控口控制，各显示位公共端分别由另一单独制，各显示位公共端分别由另一单独I/OI/O口线控制。口线控制。38参考程序如下：参考程序如下：3839图图5-94位位LED数码管动态显示示意图数码管动态显示示意图39图图5-94位位LED数数码码管管动态显动态显示示意示示意图图 图图5-9：4位位8段段LED动动态态显显示示器器电电路路示示意意图图。其其中中单单片片机机发发出出的的段段码占用码占用1个个8位位I/O（1）端口，而位选控制使用）端口，而位选控制使用I/O（2）端口中）端口中4位口线。位口线。动动态态显显示示就就是是单单片片机机向向段段码码线线输输出出欲欲显显示示字字符符的的段段码码。每每一一时时刻刻，只只有有1位位位位选选线线有有效效，即即选选中中某某一一位位显显示示，其其他他各各位位位位选选线线都都无无效效。每每隔隔一一定定时时间间逐逐位位轮轮流流点点亮亮各各数数码码管管（扫扫描描方方式式），由由于于数数码码管管余余辉辉和和人人眼眼的的“视视觉觉暂暂留留”作作用用，只只要要控控制制好好每每位位数数码码管管显显示示时时间间和和间间隔隔，则则可可造造成成“多位同时亮多位同时亮”的假象，达到同时显示效果。的假象，达到同时显示效果。各各位位数数码码管管轮轮流流点点亮亮的的时时间间间间隔隔（扫扫描描间间隔隔）应应根根据据实实际际情情况况定定。发光二极管从导通到发光有一定的延时，如果点亮时间太短，发光太弱，发光二极管从导通到发光有一定的延时，如果点亮时间太短，发光太弱，40图图5-9：4位位8段段LED动态显动态显示器示器电电路示意路示意图图。人人眼眼无无法法看看清清；时时间间太太长长，产产生生闪闪烁烁现现象象，且且此此时时间间越越长长，占占用用单单片片机机时时间间也也越越多多。另另外外，显显示示位位数数增增多多，也也将将占占用用单单片片机机大大量量时时间间，因因此此动动态态显显示示实实质是以执行程序时间来质是以执行程序时间来换取换取I/O端口减少端口减少。下面是动态显示实例。下面是动态显示实例。【例例5-7】8只只数数码码管管，分分别别滚滚动动显显示示单单个个数数字字18。程程序序运运行行后后，单单片片机机控控制制左左边边第第1个个数数码码管管显显示示1，其其他他不不显显示示，延延时时之之后后，控控制制左左边边第第2个个数数码码管管显显示示1，其其他他不不显显示示，直直至至第第8个个数数码码管管显显示示8，其其他他不不显显示示，反反复复循循环环上上述述过过程。程。人眼无法看清；人眼无法看清；时间时间太太长长，产产生生闪烁现闪烁现象，且此象，且此时间时间越越长长，占用，占用单单片片 动动态态显显示示电电路路见见图图5-10，P0口口输输出出段段码码，P2口口输输出出扫扫描描的的位位控控码码，通通过过由由8个个NPN晶晶体体管管的的位位驱驱动动电电路路对对8个个数数码码管管位位控控扫扫描描。即即使使扫扫描描速速度度加加快快，由由于于是是虚虚拟拟仿仿真真，数数码码管管的的余余辉辉也也不不能能像像实实际际电电路路那那样样体体现现出出来来。如如对对本本例例实实际际硬硬件件显显示示电电路路进进行行快快速速扫扫描描，由由于于数数码码管管余余辉辉和和人人眼眼 “视视觉觉暂暂留留”作作用用，只只要要控控制制好好每每位位数数码码管管显显示示的的时时间间和和间间隔隔，则则可可造造成成“多多位同时亮位同时亮”假象，达到同时显示效果。假象，达到同时显示效果。但但虚虚拟拟仿仿真真做做不不到到这这一一点点。仿仿真真运运行行下下，只只能能是是一一位位一一位位点点亮亮显显示示，不不能能看看到到同同时时显显示示效效果果，但但本本例例使使我我们们了了解解动动态态扫扫描描显显示示实实际际过过程程。如如采采用用实实际际硬硬件件电电路路，用用软软件件控控制制快快速速扫扫描描，可可看看到到“多多位位同同时时点点亮亮”效果。效果。42动态显动态显示示电电路路见图见图5-10，P0口口输输出段出段码码，P2口口图图5-108只数码管分别滚动显示单个数字只数码管分别滚动显示单个数字18图图5-108只数只数码码管分管分别滚动显别滚动显示示单单个数字个数字18参考程序如下：参考程序如下：#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodedis_code=0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 xc0;/共阳数码管段码表共阳数码管段码表voiddelay(uintt)/延时函数延时函数uchari;while(t-)for(i=0;i200;i+);voidmain()uchari,j=0 x80;44参考程序如下：参考程序如下：44while(1)for(i=0;i8;i+)j=_crol_(j,1);/_crol_(j,1)为将对象为将对象j循环左移循环左移1位位 P0=dis_codei;/P0口输出段码口输出段码 P2=j;/P2口输出位控码口输出位控码 delay(180);/延时，控制每位显示的时间延时，控制每位显示的时间5.4 5.4 单片机控制单片机控制LEDLED点阵显示器显示点阵显示器显示LED点阵显示器应用非常广泛，在许多公共场合，如商场、银行、点阵显示器应用非常广泛，在许多公共场合，如商场、银行、45while(1)45车站、机场、医院随处可见。不仅能显示文字、图形，还能播放动画、图像、车站、机场、医院随处可见。不仅能显示文字、图形，还能播放动画、图像、视频等信号。视频等信号。LED点阵显示器分为点阵显示器分为图文显示器图文显示器和和视频显示器视频显示器，有单色显示，还有彩色显，有单色显示，还有彩色显示。下面仅介绍单片机示。下面仅介绍单片机如何来控制单色如何来控制单色LED点阵显示器点阵显示器的显示。的显示。5.4.1 LED5.4.1 LED点阵显示器结构与显示原理点阵显示器结构与显示原理 由若干个发光二极管按矩阵方式排列而成。阵列点数可分为由若干个发光二极管按矩阵方式排列而成。阵列点数可分为57、58、68、88点阵点阵；按发光颜色可分为；按发光颜色可分为单色、双色、三色单色、双色、三色；按极性排列可分为；按极性排列可分为共阴极共阴极和和共阳极共阳极。车车站、机站、机场场、医院随、医院随处处可可见见。不。不仅仅能能显显示文字、示文字、图图形，形，还还能播放能播放动动画画1.LED1.LED点阵结构点阵结构 以以88LED点阵显示器为例，外形见点阵显示器为例，外形见图图5-11，内部结构见，内部结构见图图5-12，由由64个发光二极管组成，且每个发光二极管是处于个发光二极管组成，且每个发光二极管是处于行线行线（R0R7）和和列线列线（C0C7）之间交叉点上。之间交叉点上。2.LED2.LED点阵显示原理点阵显示原理 显示的字符显示的字符由一个个点亮的由一个个点亮的LED所构成。所构成。由由图图5-125-12点亮点阵中一个发光二极管条件点亮点阵中一个发光二极管条件：对应行为高电平，对应：对应行为高电平，对应列为低电平。如在很短时间内依次点亮很多个发光二极管，列为低电平。如在很短时间内依次点亮很多个发光二极管，LED点阵就可显点阵就可显示一个稳定字符、数字或其他图形。控制示一个稳定字符、数字或其他图形。控制LED点阵显示器显示，实质就是点阵显示器显示，实质就是1.LED点点阵结阵结构构图图5-115-11 88 LED 88 LED点阵显示器外形点阵显示器外形 图图5-1188LED点点阵显阵显示器外形示器外形图图5-125-12 88LED 88LED点阵显示器（共阴极）的结构点阵显示器（共阴极）的结构图图5-1288LED点点阵显阵显示器（共阴极）的示器（共阴极）的结结构构控制加到行线和列线上编码，控制点亮某些发光二极管（点），从而显示出控制加到行线和列线上编码，控制点亮某些发光二极管（点），从而显示出由不同发光点组成的各种字符。由不同发光点组成的各种字符。1616LED点阵显示器的结构与点阵显示器的结构与88LED点阵显示模块内部结构及显示点阵显示模块内部结构及显示原理是类似的，只不过行和列均为原理是类似的，只不过行和列均为16。1616是由是由4个个88LED点阵组成，点阵组成，且每个发光二极管也是放置在行线和列线的交叉点上，当对应某一列置且每个发光二极管也是放置在行线和列线的交叉点上，当对应某一列置0电电平，某一行置平，某一行置1电平时，该发光二极管点亮。电平时，该发光二极管点亮。下面以显示字符下面以显示字符“子子”为例，见为例，见图图5-13。控制加到行控制加到行线线和列和列线线上上编码编码，控制点亮某些，控制点亮某些发发光二极管（点），从而光二极管（点），从而图图5-131616LED点阵显示器显示字符点阵显示器显示字符“子子”图图5-131616LED点点阵显阵显示器示器显显示字符示字符“子子”显示过程如下：显示过程如下：先先给给LED点点阵阵的的第第1行行送送高高电电平平（行行线线高高电电平平有有效效），同同时时给给所所有有列列线线送高电平（列线低电平有效），从而第送高电平（列线低电平有效），从而第1行发光二极管全灭；行发光二极管全灭；延延时时一一段段时时间间后后，再再给给第第2行行送送高高电电平平，同同时时给给所所有有列列线线送送“1100000000001111”，列列线线为为0的的发发光光二二极极管管点点亮亮，从从而而点点亮亮10个个发发光光二二极极管管，显示出汉字显示出汉字“子子”的第一横；的第一横；延延时时一一段段时时间间后后，再再给给第第3行行送送高高电电平平，同同时时加加到到列列线线的的编编码码为为“1111111111011111”，点亮，点亮1个发光二极管；个发光二极管；延延时时一一段段时时间间后后，再再给给第第16行行送送高高电电平平，同同时时给给列列线线送送“1111110111111111”，显显示示出出汉汉字字“子子”的的最最下下面面的的一一行行，点点亮亮1个个发发光光二二极极管管。然然后后再重新循环上述操作，利用人眼视觉暂留效应，一个稳定字符再重新循环上述操作，利用人眼视觉暂留效应，一个稳定字符“子子”显示出显示出 显显示示过过程如下：程如下：来，见来，见图图5-13。5.4.2控制控制1616LED点阵显示屏的案例点阵显示屏的案例单片机控制单片机控制1616点阵显示屏显示字符案例。点阵显示屏显示字符案例。【例例5-8】如如图图5-14，利用单片机及，利用单片机及74LS154（4-16译码器）、译码器）、74LS07、1616LED点阵显示屏来实现字符显示，编写程序，循环显示字符点阵显示屏来实现字符显示，编写程序，循环显示字符“电子电子技术技术”。图图中中1616LED点点阵阵显显示示屏屏16行行行行线线R0R15电电平平，由由P1口口低低4位位经经4-16译译码码器器74HC154的的16条条译译码码输输出出线线L0L15经经驱驱动动后后的的输输出出来来控控制制。16列列列列线线C0C15的的电电平平由由P0口口和和P2口口控控制制。剩剩下下问问题题是是如如何何确确定定显显示示字字符符的的点点阵阵编码编码，以及控制好每一屏逐行显示的扫描速度（刷新频率）。，以及控制好每一屏逐行显示的扫描速度（刷新频率）。来，来，见图见图5-13。图图5-145-14 控制控制1616LED1616LED点阵显示器（共阴极）显示字符点阵显示器（共阴极）显示字符 图图5-14控制控制1616LED点点阵显阵显示器（共阴极）示器（共阴极）显显示示参考程序如下：参考程序如下：#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineout0P0#defineout2P2#defineout1P1voiddelay(uintj)/延时函数延时函数uchari=250;for(;j0;j-)while(-i);i=100;参考程序如下：参考程序如下：ucharcodestring=/汉字汉字“电电”1616点阵列码点阵列码0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x7B,0 xEF,0 x03,0 xE0,0 x7B,0 xEF,0 x7F,0 xBF,0 x7F,0 xBF,0 xFF,0 x00,0 xFF,0 xFF/汉字汉字“子子”1616点阵列码点阵列码0 xFF,0 xFF,0 x03,0 xF0,0 xFF,0 xFB,0 xFF,0 xFD,0 xFF,0 xFE,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xDF,0 x00,0 x80,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 x5F,0 xFF,0 xBF,0 xFF/汉字汉字“技技”1616点阵列码点阵列码0 xF7,0 xFB,0 xF7,0 xFB,0 xF7,0 xFB,0 x40,0 x80,0 xF7,0 xFB,0 xD7,0 xFB,0 x67,0 xC0,0 x73,0 xEF,0 xF4,0 xEE,0 xF7,0 xF6,0 xF7,0 xF9,0 xF7,0 xF9,0 xF7,0 xF6,0 x77,0 x8F,0 x95,0 xDF,0 xFB,0 xFFucharcodestring=/汉字汉字“术术”的的1616点阵的列码点阵的列码0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFB,0 x7F,0 xF7,0 x7F,0 xFF,0 x00,0 x80,0 x7F,0 xFF,0 x3F,0 xFE,0 x5F,0 xFD,0 x5F,0 xFB,0 x6F,0 xF7,0 x77,0 xE7,0 x7B,0 x8F,0 x7C,0 xDF,0 x7F,0 xFF,0 x7F,0 xFF,0 xFF,0 xFF,;voidmain()uchari,j,n;while(1)for(j=0;j4;j+)/共显示共显示4个汉字个汉字 /汉汉字字“术术”的的1616点点阵阵的列的列码码for(n=0;n40;n+)/每个汉字整屏扫描每个汉字整屏扫描40次次for(i=0;i16;i+)/逐行扫描逐行扫描16行行out1=i%16;/输出行码，输出行码，out0=stringi*2+j*32;/输出列码到输出列码到C0C7，逐行扫描，逐行扫描out2=stringi*2+1+j*32;/输出列码到输出列码到C8C15，逐行扫描，逐行扫描 delay(4);/显示并延时一段时间显示并延时一段时间 out0=0 xff;/列线列线C0C7为高电平，熄灭发光二极管为高电平，熄灭发光二极管 out2=0 xff;/列线列线C8C15为高电平，熄灭发光二极管为高电平，熄灭发光二极管 for(n=0;n40;n+)/每个每个汉汉字整屏字整屏扫扫描描扫描显示时，单片机通过扫描显示时，单片机通过P1口低口低4位经位经4-16译码器译码器74HC154的的16条译码条译码输出线输出线L0L15经驱动后的输出来控制，经驱动后的输出来控制，逐行为高电平逐行为高电平，来进行扫描。由，来进行扫描。由P0口与口与P2口控制列码的输出，从而显示出某行应点亮的发光二极管。口控制列码的输出，从而显示出某行应点亮的发光二极管。以显示汉字以显示汉字“子子”为例，说明显示过程。由上面程序可看出，汉字为例，说明显示过程。由上面程序可看出，汉字“子子”的的前前3行发光二级管的行发光二级管的列码列码为为“0 xFF,0 xFF,0 x03,0 xF0,0 xFF,0 xFB,”第一行第一行列码为：列码为：“0 xff,0 xff”，由，由P0口与口与P2口输出，无点亮的发光二极管。口输出，无点亮的发光二极管。第二行第二行列码为：列码为：“0 x03,0 xf0”，通过，通过P0口与口与P2口输出后，由口输出后，由图图5-13看出，看出，0 x03加到列线加到列线C7C0的二进制编码为的二进制编码为“00000011”，这里要注意加到，这里要注意加到8个个发光二极管上的对应位置。发光二极管上的对应位置。按照按照图图5-12和和图图5-14连线关系，加到从左到右发光二极管应为连线关系，加到从左到右发光二极管应为C0C7的的二进制编码为二进制编码为“11000000”，即最左边的，即最左边的2个发光二极管不亮，其余的个发光二极管不亮，其余的6个发个发光二极管点亮。光二极管点亮。同理，同理，P2口输出的口输出的0 xF0加到列线加到列线C15C8的二进制编码为的二进制编码为“11110000”，即加到，即加到C8C15的二进制编码为的二进制编码为“00001111”，所以第二行的最右，所以第二行的最右边的边的4个发光二极管不亮，如个发光二极管不亮，如图图5-13所示。对应通过所示。对应通过P0口与口与P2口输出加到第口输出加到第3行行16个发光二极管的列码为个发光二极管的列码为“0 xFF,0 xFB,”，对应于从左到右的，对应于从左到右的C0C15的二进制编码为的二进制编码为“1111111111011111”，从而第，从而第3行左边数第行左边数第11个发光二个发光二极管被点亮，其余均熄灭，如极管被点亮，其余均熄灭，如图图5-13所示。其余各行点亮的发光二极管，也所示。其余各行点亮的发光二极管，也是由是由1616点阵的列码来决定。点阵的列码来决定。按照按照图图5-12和和图图5-14连线连线关系，加到从左到右关系，加到从左到右5.5 5.5 单片机控制液晶显示模块单片机控制液晶显示模块1602 LCD1602 LCD的显示的显示 液晶显示器（液晶显示器（LiquidCrystalDisplay，LCD）具有省电、体积小、）具有省电、体积小、抗干扰能力强等优点，抗干扰能力强等优点，LCD显示器分为显示器分为字段型、字符型字段型、字符型和和点阵图形型点阵图形型。（1）字段型）字段型。以长条状组成字符显示，主要用于数字显示，也可用。以长条状组成字符显示，主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符，广泛用于于显示西文字母或某些字符，广泛用于电子表、计算器、数字仪表电子表、计算器、数字仪表中。中。（2）字符型）字符型。专门用于显示字母、数字、符号等。一个。专门用于显示字母、数字、符号等。一个字符由字符由57或或510的点阵组成的点阵组成，在单片机系统中已广泛使用。在单片机系统中已广泛使用。（3）点阵图形型。）点阵图形型。广泛用于图形显示，如广泛用于图形显示，如笔记本电脑笔记本电脑、彩色电视彩色电视和和游戏机等。它是在平板上排列的多行列的矩阵式的晶格点，点游戏机等。它是在平板上排列的多行列的矩阵式的晶格点，点大小大小与与多少多少决定了显示的清晰度。决定了显示的清晰度。5.5单单片机控制液晶片机控制液晶显显示模示模块块1602LCD的的显显示示5.5.1 LCD 16025.5.1 LCD 1602液晶显示模块简介液晶显示模块简介 单片机系统中常用的字符型液晶显示模块。由于单片机系统中常用的字符型液晶显示模块。由于LCD显示面板较为脆显示面板较为脆弱，厂商已将弱，厂商已将LCD控制器、驱动器、控制器、驱动器、RAM、ROM和液晶显示器用和液晶显示器用PCB连接连接到一起，称为到一起，称为液晶显示模块液晶显示模块（LCdModule，LCM），），购买现成的即可。单购买现成的即可。单片机只需向片机只需向LCD显示模块显示模块写入写入相应相应命令命令和和数据数据就可显示需要的内容。就可显示需要的内容。1 1字符型液晶显示模块字符型液晶显示模块LCD 1602LCD 1602特性与引脚特性与引脚 字符型字符型LCD模块常用的有模块常用的有16字字1行、行、16字字2行、行、20字字2行、行、20字字4行等模块，型号常用行等模块，型号常用1602、1604、2002、2004来表示，其来表示，其中中为商标名称，为商标名称，16代表液晶显示器每行可显示代表液晶显示器每行可显示16个字符，个字符，02表示显示表示显示2行。行。LCD1602内有内有字符库字符库ROM(CGROM)，能显示出，能显示出192个字符个字符（57点阵）点阵），如，如图图5-15所示。所示。5.5.1LCD1602液晶液晶显显示模示模块简块简介介图图5-15ROM字符库的内容字符库的内容图图5-15ROM字符字符库库的内容的内容 由字符库可看出显示器显示的数字和字母部分代码，恰是由字符库可看出显示器显示的数字和字母部分代码，恰是ASCII码码表表中编码。中编码。单片机控制单片机控制LCD1602显示字符，只需将显示字符，只需将待显示字符的待显示字符的ASCII码码写入写入显示数据存储器显示数据存储器（DDRAM），内部控制电路就可将字符在显示器上显示出），内部控制电路就可将字符在显示器上显示出来。来。例如，例如，显示显示字符字符“A”，单片机只需将字符，单片机只需将字符“A”的的ASCII码码41H写入写入DDRAM，控制电路就会将对应的字符库，控制电路就会将对应的字符库ROM（CGROM）中的字符）中的字符“A”的的点阵数据点阵数据找出来显示在找出来显示在LCD上。上。模块内有模块内有80字节数据显示字节数据显示RAM(DDRAM)，除显示，除显示192个字符（个字符（57点阵）的点阵）的字符库字符库ROM(CGROM)外，还有外，还有64字节字节的的自定义字符自定义字符RAM(CGRAM)，用户可自行定义，用户可自行定义8个个57点阵字符点阵字符。由字符由字符库库可看出可看出显显示器示器显显示的数字和字母部分代示的数字和字母部分代码码，恰，恰(a)LCD 1602的外形 (b)LCD 1602的引脚图图5-165-16 LCD 1602 LCD 1602外形及引脚外形及引脚LCD1602工作电压工作电压4.55.5V，典型，典型5V，工作电流，工作电流2mA。标准的。标准的14引脚引脚（无背光）或（无背光）或16个引脚（有背光）的外形及引脚分布如个引脚（有背光）的外形及引脚分布如图图5-16所示。所示。(a)LCD1602的外形的外形引脚包括引脚包括8条数据线、条数据线、3条控制线条控制线和和3条电源线条电源线，见，见表表5-2。通过单片机。通过单片机向模块写入命令和数据，就可对显示方式和显示内容做出选择。向模块写入命令和数据，就可对显示方式和显示内容做出选择。引脚包括引脚包括8条数据条数据线线、3条控制条控制线线
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