第10章 MCS-51与键盘、显示器的接口设计

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,10,章,MCS-51,与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计,10.1 LED,显示器的接口原理,10.2,键盘接口原理,10.3,键盘,/,显示器接口设计实例,LED,(Light Emitting Diode),:发光二极管,10.1.1 LED,显示器的结构,常用的有,8,字型和,米,字型,10.1 LED,显示器接口原理,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）。,字型和段码可由设计者自行设计，,习惯,排序如下：,按上述格式，8段,LED,的段码见课本。,显示字符,共阴极段码,共阳极段码,显示字符,共阴极段码,共阳极段码,0,3,FH,C0H,c,39,H,C6H,1,06,H,F9H,d,5,EH,A1H,2,5,BH,A4H,E,79,H,86,H,3,4,FH,B0H,F,71,H,8,EH,4,66,H,99,H,P,73,H,8,CH,5,6,DH,92,H,U,3,EH,C1H,6,7,DH,82,H,T,31,H,CEH,7,07,H,F8H,y,6,EH,91,H,8,7,FH,80,H,H,76,H,89,H,9,6,FH,90,H,L,38,H,C7H,A,77,FH,88,H,“,灭,”,00,H,FFH,b,7,CH,83,H,表10-1,LED,段码（8段）,若将格式改为下列格式：,则,“,0,”,的段码为7,EH（,共阴）。,字型及段码由设计者自行设定,10.1.2,LED,显示器工作原理,图10-2是4位,LED,显示器的结构原理图。,段码线,控制,显示的字型,，,位选线,控制,该显示位的亮或暗。,LED,显示器有,两种显示方式。,1.,静态显示方式,每位的段码线（,adp）,分别与一个8位的锁存器,输出相连。,各位的共阴极,/,共阳极连接在一起接地,/,5V,优点：显示的亮度高。,缺点：占用口线较多,例：图10-3:4位静态,LED,显示器电路。,2.动态显示方式,所有位的,段码线,相应段并联在一起，共用一个8位,I/O,口，,多路复用,，各位的共阴极,/,共阳极,（位选线）,分别,由相应的,I/O,线控制，,分时选通,。,缺点：占用,CPU,时间多。,例：图10-4：4位8段,LED,动态显示电路。,注：,给一位显示的时间不可过长或者过短,某一时刻，只有一位,LED,位选线为,0,（共阴极）或,1,（共阳极）,10.2 键盘接口原理,1.键盘输入的特点,按键未按下，输出为高,按键按下，输出为,0,抖动时间一般为,5,10ms,故确认一个按键是否按下的基本思想为,：,在第一次检测到输出为低电平时，执行一段延时10,ms,的子程序后（去抖动），再次确任该行线电平是否仍为低电平，仍为低，则确认有键按下，否则视为干扰。,确认键是否释放则同样须防抖动。,2.,去抖动措施：,软件去抖动：执行一段延时,10ms,的子程序,硬件去抖动：如双稳态消抖电路,10.2.,1,键盘接口的工作原理,1.独立式键盘接口,含义,：各键相互独立，一个按键一根输入口线。,按键判断,：检测输入线的电平判断按键是否按下，有中断方,式和查询方式,2,种,适用场合,：,适用于按键数较少或操作速度较高的场合,例：,图10-8为,8255,A,扩展,I/O,口,的,独立式,按键接口电路。,图10-9用,三态缓冲器,扩展的,I/O,口的按键接口电路,。,注：,10,8,和,10,9,按键为外部,RAM,单元，,MOVX,设计软件：,请以,10,9,为电路，采用软件去抖动的方法，以查询方式检测，当且仅当有一键按下时才予以识别，如有多键按下讲不予处理。,此子程序如下：,KEYIN:MOV DPTR,#0BFFFH；,键盘端口地址,BFFFH,MOVX A,DPTR；,读键盘状态,ANL A,#00011111B；,屏蔽高三位,CJNE A,#00011111B,GOON,JMP RETURN,GOON:MOV R3,A；,保存键盘状态值,LCALL DELAY10；,延时10,ms,去键盘抖动,MOVX A,DPTR；,再读键盘状态,ANL A,#0001111B；,屏蔽高三位,CJNE A,R3,RETURN；,两次不同，抖动引起转,RETURN,CJNE A,#00011110B,KEY2；,LJMP PKEY1,；,00011110,时为,S1,KEY2:CJNE A,#00011101B,KEY3,LJMP PKEY2,KEY3:CJNE A,#00011011B,KEY4,LJMP PKEY3,KEY4:CJNE A,#00010111B,KEY5,LJMP PKEY4,KEY5:CJNE A,#00001111B,RETURN,LJMP PKEY5,RETURN:RET ;,多键按下不予处理,2.行列式(矩阵式)键盘接口,含义：,由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。,适用于：,按键数目较多的场合。,例：,（1）工作原理,当无键按下时，行线电平为高（有上拉电阻）,当有键按下时，由与此行线相连的列线的电平决定,。,故：必须,将行、列线信号配合起来并作适当的处理，,才能确定闭合键的位置,。,（2）,按键的识别方法,扫描法和线反转法,a,、扫描法：,2,步,第1步：识别键盘有无键按下。,具体方法,：,把所有列线置低,，检查各行线电平是否有变化，有变化，,有键按下，否则无键按下。,第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。,具体方法,：,即,先把某一列置低，其余列置高,，,检查各行线电平,如果某行线电平为低，则可确定此行此列交叉点处,的按键被按下。,扫描法的缺点：,b,、线反转法：,2,步,第1步：,让行线输入线，列线输出线，并,使输出线为,低电平,，,则行电平由高变低的行为按键所在行。,第2步：,同第,1,步完全相反，,让行线输出线，列线输入线，,输出线全低，,则列线电平由高变低的列为按键所在列。,注：行线、列线均有上拉电阻。,例：,线反转法更简练，无论按键在第,1,列或最后,1,列，均只需,2,步完成,（3）键盘的编码,独立式键盘：灵活（因按键少）,行列式键盘：习惯 行首键号列号,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：,即要保证能及时响应按键操作，又不要过多占,用,CPU,的工作时间。,通常，,键盘工作方式有,3种,，即编程扫描、定时扫,描和中断扫描。,1.编程扫描方式,只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序。,例：采用扩展,8255AI/0,组成的,4,8,矩阵式键盘,编程思路：主程序初始化：写命令字设置,PA,口方,式,0,输出，,PC,口低4位方式,0,输入,键盘扫描子程序思路：,（1）判断有无键按下；,方法：,PA,口8位输出全0，读,PC,口低4位状态，若,PC0PC3,为全1，则无键按下；否则可能有键按下。,（,2,）去抖动，重新确认；,（,3,）确定有键按下，求按下键键号。,扫描法，逐列置,0,，读,PC0PC3,（,4,）等待按键,释放后，再进行,按键功能的处理操作。,2.定时扫描工作方式,:,每隔一定时间对键盘扫描一次,3.中断工作方式,10.3 键盘/显示器接口设计实例,（几种实用的设计方案）,10.3.1 利用并行,I/O,芯片,8155H,实现键盘/显示器接口,硬件接口电路：,分析：,8155,H,的,RAM,地址：7,E00H7EFFH。,I/O,口地址：,7F00H7F05H。,PA,口,为输出口,，,控制键盘,列线的扫描,，同时又是6位共阴极显示器的,位扫描口,。,PB,口,作为显示器段码输出口，,PC,口作为键盘的行线状态的输入口。在主程序初始化中设置。,75452：,反相驱动器，,7407：,同相驱动器。,1动态显示程序设计思路：,PB,口输出要显示的段码，,PA,口输出位选线，在某一时刻，,PA,只有,1,位为高电平，以选中要显示的位选线。,假设要显示的6位数据放在,8031,片内,RAM,：79,H7EH,程序流程如图10-15。,为稳定显示,参考程序,：,DIR：MOV R0,79H；,置缓冲器指针初值,MOV R3,01H；,位选码的初值送,R3,MOV A,R3,LD0：MOV DPTR,7F01H ；,位选码,PA,口（,PA.0,位）,；,最左边,LED,亮,MOVX DPTR,A,INC DPTR,;,去掉,MOV A,R0 ；,显示数据,A,ADD A,0DH,MOVC A,APC,改为：,MOV DPTR,#TAB,MOVC A,A+DPTR,MOV DPTR,#7F02H,DIR1：,MOVX DPTR,A；,段码,8155,H,PB,口,ACALL DL1ms ；,该位显示1,ms,INC R0 ；,指针指向下一个数据单元,MOV A,R3 ；,位选码送入,A,中,JB Acc.5,LD1 ；,判断是否扫描到最右边的,；,LED，,如到最右边则返回,RL A ；,位选码向左移一位，准备让,;右边的下一位,LED,亮,MOV R3,A ；,位选码,送,R3,中保存,AJMP LD0 ;,LD1：RET ;,DSEG：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH；,共阴极段码表,DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,DB 39H,5EH,79H,71H,73H,3EH,.,DL1ms：MOV R7,02H；,延时1,ms,子程序,DL：MOV R6,0FFH,DL6：DJNZ R6,DL6,DJNZ R7,DL,RET,2键盘程序设计思路：即扫描法的思路,流程图如图10-16。,这里巧妙运用显示子程序作为延时子程序，这样进入键盘子程序后，显示器始终是亮的。,键闭合一次，只做一次处理,键盘子程序如下：,KEYI：ACALL KS1,；KS1,有无键闭合子程序,无键闭合,A=0,JNZ LK1 ；,有键闭合，跳,LK1,NI：ACALL DIR ；,无键闭合，调用显示子程序,延,；迟6,ms,后，跳,KEYI,AJMP KEYI,LK1：ACALL DIR ；,可能有键闭合，软件延迟12,ms,去抖,ACALL DIR,ACALL KS1 ；,调用判有无键闭合子程序,JNZ LK2 ；,经去抖，判键确实闭合，跳,LK2,ACALL DIR；,AJMP KEYI；,LK2：MOV R2,0FEH,；,确实有键，,R2,列选码（逐列为,0,）,MOV R4,00H,；R4,列号计数器，,；为计算键号行首键号列号,LK4：MOV DPTR,7F01H ；PA,口,MOV A,R2,MOVX DPTR,A,INC DPTR,INC DPTR,；PC,口,MOVX A,DPTR；,读8155,H PC,口,JB,Acc.0,LONE,；,第,0,行无键，,转查第1行,MOV A,00H；0,行有键闭合,首键号0,A,AJMP LKP；,跳,LKP，,计算键号,LONE：JB Acc.1,LTW0,MOV A,08H,AJMP LKP,LTW0：JB A.2,LTHR,MOV A,10H,AJMP LKP,LTHR：JB Acc.3,NEXT,；,无键,闭合，,跳,NEXT，,准备下一列扫描,；,MOV A,18H,LKP：ADD A,R4 ；,计算键号：首键号列号=键号,PUSH A ；,键号进栈保护,LK3：ACALL DIR；,调用显示子程序，延时6,ms,ACALL KS1,；,判键释放方法同查有无键闭合,JNZ LK3,；等待释放,POP A ；,键已释放，键号出栈,A,RET,NEXT：INC R4,；,查下一列,MOV A,R2,；,是否已扫到最后一列,JNB Acc.7,KND,RL A ；,键扫描未扫到最后一列，位选码左移,；一位,MOV R2,A；,位选码,R2,AJMP LK4 ;,KND：AJMP KEYI;,INC DP