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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。,第8 章 人机通道配置与接口技术,1,8.1 显示器接口技术,8.1.1 LED 显示器的结构与原理,8.1 显示器接口技术,2,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。,LED数码显示器是1种由LED发光二极管组合显,3,2.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,2.LED数码显示器的显示段码 段码位D7D6D5D4D3,4,单片机课程PPT版课件,5,8.1.2 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,8.1.2 LED 显示器的接口方式,6,【例8-1】在图8-2 所示LED 显示器上循环显示09 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09 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,【例8-1】在图8-2 所示LED 显示器上循环显示09,7,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,$;判断基本定时（125ms）是否到,MOV TL0,#0DCH,MOV TH0,#0BH;再送初值，保证每次的基本定时时间都是,125ms,CLR TF1;清除溢出标志,DJNZ R2,LOOP;判断1s 定时是否到,CLR TR1;关闭定时器1,RET;1s定时结束,END,ORG 1000H;1s延时子程序,8,2.软件译码方式,软件译码方式由软件完成硬件译码器的功能，该方式显示字形较多，可由用户自己编码决定。其缺点是占用单片机系统接口资源较多（字形口需要8 个口线），且一般要配置驱动器（如7406、7407、75452、74273、8718 等），编程相对复杂，典型连接电路如图8-3 所示。,2.软件译码方式,9,【例8-2】在图8-3 所示LED 显示器上循环显示十六进制数字09、AF。,【例8-2】在图8-3 所示LED 显示器上循环显示十六进制,10,单片机课程PPT版课件,11,单片机课程PPT版课件,12,例83 在上图中循环显示01、12、23、34、45、56、67、78、89、90十个两位的十进制数字,解：缓存方式,ORG 0000H,START:MOV SP,#60H,MOV 30H,#01H,FIRST:MOV R0,#30H,MOV R3,#10,NEXT:MOV A,R0,MOV P1,A,LCALL DEL_05S,INC R0,DJNZ R3,NEXT,SJMP FIRST,例83 在上图中循环显示01、12、23、34、45、56,13,ORG 1000H,DEL_05S:MOV TMOD,#10H,MOV TL1,#0DCH,MOV TH1,#0BH,MOV R2,#4,SETB TR1,LOOP:JNB TF1,$,MOV TL0,#0DCH,MOV TH0,#0BH,CLR TF1,DJNZ R2,LOOP,CLR TR1,RET,END,ORG 1000H,14,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,查表方式,15,单片机课程PPT版课件,16,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。,第8 章 人-机通道配置与接口技术,17,8.2.1 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510ms。,8.2.1 按键去抖动处理,18,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。,按键的稳定闭合时间t2 由操作人员的按键动作所,19,2.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5ms10ms 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。,2.滤波消抖电路,20,8.2.2 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Program0Program7 分别为K0K7的功能程序，程序清单如下：,8.2.2 键盘结构及扫描子程序,21,单片机课程PPT版课件,22,单片机课程PPT版课件,23,2.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。,2.矩阵式键盘,24,单片机课程PPT版课件,25,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PC0PC3 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PC0PC3 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”，PA1PA7 全部输入高电平“1”，读行线PC0PC3 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PC0PC3，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。,矩阵式键盘的工作过程包括如下环节：,26,(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07。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：,(3)计算键码,27,(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：,(4)消抖等待键释放,28,单片机课程PPT版课件,29,单片机课程PPT版课件,30,单片机课程PPT版课件,31,8.3 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。,8.3 键盘与显示技术的综合应用举例,32,单片机课程PPT版课件,33,2.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