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第十章显示器及键盘接口§10.1显示器接口一.LED原理简述LED显示块是用发光二极管显示字段，单片机应用系统常用的是七段LED，如下图，它有其阴极和共阳极两种：+5Vaabbccddeeffgghh共阴极共阳极例如，要显示‘0’字符，对于共阴极管应输出段码：hgfedcbaa001111113FHfbgec对于共阳极管则应输出段码：dh.hgfedcba11000000C0Hafbgecdh·共阳极管和共阴极管的段码是互为补码的。二.动态显示的七段LED基本用法：1.动态显示的七段LED与单片机的硬件接口扩展显示器接口实质是输出口的扩展，例如设计一个6位的数码管显示系统，它需要扩充两个8位输出口，一个输出8段码，一个输出位选码。如下图：输出段码+5V8888888A0FEHWRFDHA1+5V8由图可知，要显示哪个字符，该字符的段码从1#377输出，要使1#377输出只要A0=0即可，因此1#377的地址为FEH。该段码输出到6个数码管上是相同的，要哪个管亮，必须使该管的相应段二极管导通，则由2#377输出的位码控制，对应哪个管为0，则该管可以亮。要使2#377输出只要A1=0，2#377的地址为FDH。1D1Q8D8Q1#377CLKECLKE1D1Q2#3778D8Q在软件设计上将6个LED管轮流点亮，每管延时约1Ms，利用人的视觉残留，则可以看成持续点亮。2.动态显示的软件设计：要点：①代码转换：直接驱动7段LED发光的是段码，而我们习惯的是字符0、1、2、…F等，因此软件中必须将待显示的字符转换成段码。②每次只能输出同样的段码，因此要使某管亮，必须用软件保证逐位轮流点亮并适当延时，给人的眼睛产生持续发光的效果。程序中使用的显示缓冲区示意图：79H7AH7BH7CH7DH7EH显示缓冲区共6个单元，自左至右一一对应6个数码管，其中存放待显示字符在段码表中的查表偏移量。程序如下：010203040506ORG8100HDISUP:MOVR0,#79H;置显示缓冲区首地址MOVR2,#0DFH;11011111位码初值，最左面管亮DSP1:MOVA,@R0MOVDPTR,#TABLMOVCA,@A+DPTR;查表求段码MOVR1,#0FEH;选1#377MOVX@R1,A;送段码MOVR1,#0FDH;选2#377MOVA,R2MOVX@R1,A;输出位码，最左面管亮LCALLD1ms;延时1NCR0;指向显示缓冲区的下一地址MOVA,R2RRA;位码右移一位MOVR2,AXRLA,#7FH;位码右移6次后为7FH时6管全显示完JNZDSP1;不为7FH则未显示完，返回送下一个LEDRETTABL:段码转换表略D1ms:延时子程序略三.LED静态显示在静态显示方式中，数码管的共阴极或共阳极接地或十5V，每一个数码管的8段码需扩展一个8位输出口与之相连接，输出口可将令该管显示某字符的段码锁存，同一时间里，每一位的段码均可不同，即显示不同字符。如图：88888888静态显示方式中，有N位数码管则需扩展N个8位输出口，占用I/O资源较多。它的优点是软件不必动态扫描，送出段码后可锁存，直到需更改显示字符，软件简单，同时由于始终保持显示而亮度较好。P160页中的串行口扩展也可用于静态显示的扩展。1#3772#3773#3774#377§10.2按键、键盘及其接口在单片机应用系统中，为了控制系统的工作状态，或向系统内部输入数据，常设有按键或键盘，使用这些键的开关状态来设置控制功能或输入数据。键盘的扩展实质是输入口的扩展。一.键输入过程及软件结构：当所设置的数字键或功能键按下的时候，单片机应用系统应能完成该键所设定的功能。因此，键输入的信息与软件结构密切相关。不少应用系统键扫描程序是应用程序的核心部分。键输入程序的软件框图大致如下：NO有键按下？YES(A)=00H(A)=01H…键扫描判哪一键按下求键值A0#键处理程序1#键处理程序CPU通过查讯或中断方式扫描有无键按下及哪一键按下，将键号送入A，根据A的内容跳转到该键所应完成的功能的程序中去，键处理完毕后再回到键扫描程序，查找有无另一键按下。二.键输入接口与软件应解决的问题：1.保证键开关状态的可靠输入键是一种常开式按钮开关，按键和键盘都是利用机械触点的闭合和断开来输入电平信号的，在键的闭合和断开的瞬间的有抖动过程，会出现一系列负脉冲，一般为5～10ms，为了保证CPU对键的一次闭合只进行一次键处理，必须消除抖动的影响。通常去抖动措施可分别采用硬件和软件两种方法来解决，硬件的方法是在按键的硬件电路上增加RS触发器或单稳态电路，这需要增加硬件开销。较为方便的软件去抖措施是当检测到有键按下时，执行一个延时10ms的子程序，而后再检测该键是否仍保持闭合状态，若仍闭合才确认为该键按下。2.对所有按键进行编码，确定键值或直接确定键号。给每一按键确定一个键值或编号，当CPU扫描键盘时，可根据接收到的键输入信息确定是哪一个键按下。3.选择键盘监测方法：在应用系统软件中，键扫描程序、键处理程序只是应用程序的一部分，在程序运行过程中什么时候查询键输入的情况，可有查询方式和中断方式两种：①查询方式在程序中以一定的时间间隔扫描键盘输入的情况，无键按下则可执行其它程序，有键按下则执行键处理程序。②中断方式中断方式是当有键按下时引起中断，在中断服务程序中进行键处理，无键按下时CPU不必顾及键盘的工作情况。一般在键盘使用不多的情况采用中断方式。4.编制好键盘处理程序：它应解决如下问题：①扫描有无键按下。②有键按下时，若无硬件去抖措施应以软件延时去抖动。③有可靠的逻辑处理，保证一次只处理一个键，一次键按下只进行一次键处理。④输出确定的键号，一个键按下后能准确跳转到该键的处理程序，处理结束后再返回键扫描。三.独立式按键结构：指直接用I/O线构成的单个按键电路。每一键互相独立地各自接通一条输入线，每根I/O线上的按键工作状态不影响其它I/O线的工作状态，此亦称非编码键盘结构。如下图：+5VK3K2K1K0（a）查询式电路查询I/O输入线0有效即为0者该线上键闭合地+5VK3K2K1K0（b）中断式电路任一键按下则INT0触发中断地在中断服务程序中查询哪一键按下P1.0P1.1P1.2P1.38031P1.0P1.1P1.2P1.3INT08031多输入与门独立式按键结构的优点是配置灵活，软件简单，缺点是使用I/O口线多，适于按键数量不多时使用。独立式按键的软件结构：STRAT：MOVA，#0FFHMOVP1，A；置P1口输入方式MOVA，P1；键状态输入JNBACC.0,P0;0号键按下转JNBACC.1,P1JNBACC.2,P2JNBACC.3,P3LJMPSTART键处理程序略注：该程序中未包括软件去抖措施，实际应用中应考虑去抖动处理。四.行列式键盘结构：1.键盘工作原理：如图32100行+5VP1.7P1.676541行BA982行P1.5FEDC3行P1.43列P1.32列P1.21列P1.10列P1.0用I/O口线组成行列式结构，按键设置在行列的交叉点上，2×2的键盘结构可构成4个键的键盘，4×4的键盘结构可构成16个键的键盘。键扫描的过程：①判断有无键按下列线输出全0码(D0～D3)，将行线状态读入累加器A(D4～D7)，若读入状态不全为1则有键按下，否则无键按下。②当有键按下时，判断哪一键按下：由列线逐列置0，检查行输入状态。例如列线输出D3～D0为1110，即D0=0，读入行线状态D7～D4，若为0111，即D7=0，则可判断为0键按下，若此时读出行线状态为全1，则本列无键按下，即0、4、8、C均未按下。接着再将下一列线置0输出，检查下一列键是否有键按下……，直到每一列均查完为止。键盘上每一个键均有一个唯一的键值，一般用直接赋值方法定义键值，每个键的键值为当它按下时，键扫描程序的列码和行码按一定顺序由二进制数排列。例如当0键按下时，键扫描程序输出的列码为1110，读入的行码为0111，将它们按D7～D0的顺序排列为：01111110，则0键的键值定义为7EH。类似的方法可得到：1键的键值为7DH4键的键值为BEHF键的键值为E7H键扫描程序中只要将列码输出，再读入行码，然后将行列码拼接，与键值比较，即可确定为哪一键按下。键扫描的方式可采取编程扫描、定时扫描或中断方式。2.行列式键盘接口：典型用法是用8155或8255。见140页例。薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆