单片机课程-PPT版

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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,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：,段,码位,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,显示段,dp,g,f,e,d,c,b,a,8.1.2 LED,显示器的接口方式,所谓接口方式是指,LED,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,0,9,十个数字。,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,0,9,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 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,$;,判断基本定时（,125ms,）是否到,MOV TL0,#0DCH,MOV TH0,#0BH;,再送初值，保证每次的基本定时时间都是,125ms,CLR TF1;,清除溢出标志,DJNZ R2,LOOP;,判断,1s,定时是否到,CLR TR1;,关闭定时器,1,RET;1s,定时结束,END,2.,软件译码方式,软件译码方式由软件完成硬件译码器的功能，该方式显示字形较多，可由用户自己编码决定。其缺点是占用单片机系统接口资源较多（字形口需要,8,个口线），且一般要配置驱动器（如,7406,、,7407,、,75452,、,74273,、,8718,等），编程相对复杂，典型连接电路如图,8-3,所示。,【,例,8-2】,在图,8-3,所示,LED,显示器上循环显示十六进制数字,0,9,、,A,F,。,例,8,3,在上图中循环显示,01,、,12,、,23,、,34,、,45,、,56,、,67,、,78,、,89,、,90,十个两位的十进制数字,解：缓存方式,ORG 0000H,START:MOV SP,#60H,MOV 30H,#01H,FIRST:MOV R0,#30H,MOV R3,#10,NEXT:MOV A,R0,MOV P1,A,LCALL DEL_05S,INC R0,DJNZ R3,NEXT,SJMP FIRST,ORG 1000H,DEL_05S:MOV TMOD,#10H,MOV TL1,#0DCH,MOV TH1,#0BH,MOV R2,#4,SETB TR1,LOOP:JNB TF1,$,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,#TAB,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,5,10ms,。,按键的稳定闭合时间,t2,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,5ms,10ms,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,Program0,Program7,分别为,K0,K7,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,PC0,PC3,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,PC0,PC3,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”,，,PA1,PA7,全部输入高电平“,1”,，读行线,PC0,PC3,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,PC0,PC3,，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,0,7,。根据按键的物理位置，可得键码的计算公式：,键码,=,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的状态。如果再增加几个按钮，还可以对每个干线的车辆放行时间进行调整。,2.,硬件电路,如图,8-11,所示，系统使用,AT89C51,或,8751,的,P1,口当字形口，,P2,口当字位口。,P3.0,接东西向红灯；,P3.1,接东西向黄灯；,P3.4,接东西向绿灯；,P3.5,接南北向红灯；,P3.6,接南北向黄灯；,P3.7,接南北向绿灯。,P3.2,接紧急按钮；,P3.3,接紧急解除按钮。,LED,为共阴极，字形采用反向驱动，字位采用同向驱动。,