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C51单片机技术------入门与提高新疆师范大学物理与电子工程学院刘楚湘主讲第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计10.1键盘接口原理1．键盘输入的特点第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计2.按键的确认键的闭合与否，反映在行线输出电压上就是呈现高电平或低电平，如果高电平表示键断开．低电平则声示键闭合，通过对行线电平高低状态的检测，便可确认按键按下与否。为了确保CPU对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除抖动期t1和t3的影响。下面将介绍消除抖动的措施。3．如何消除按键的抖动常采用软件来消除按键抖动。采用软件来消除按键抖动的基本思想是：在第一次检测到有键按下时，该键所对应的行线为低电平，执行一段延时10ms的子程序后，确认该行线电平是否仍为低电平，如果仍为低电平，则确认为该行确实有键按下。当按键松开时，行线的低电平变为高电平，执行一段延时10ms的子程序后，检测该行线为高电平，说明按键确实已经松开。采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3，从而消除了按键抖动的影响。第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计10.2.1键盘接口的工作原理1．独立式键盘接口第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计图10-9程序如下：第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计KEYIN：MOVDPTR，＃BFFFH；键盘地址BFFFHMOVXA，＠DPTR；读键盘状态ANLA，＃01FH；屏蔽高3位00011111MOVR3，A；保存键盘状态值LCALLDELAY10；调用延时10ms子程序，软件去键盘抖动MOVXA，＠DPTR；再读键盘状态ANLA，＃01FH；屏蔽高3位CJNEA，R3，RETURN；2次结果不一样，说明是抖动引起的，转RETURN地址译码关系图键盘地址BFFFH第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计CJNEA，＃1EH，KEY2；2次结果一样，有键按下。再判是否S1键按下？S1键未按下，转KEY200011110LJMPPKEY1；是S1键按下，转S1键处理子程序PKEY1KEY2：CJNEA，＃1DH，KEY3；S2键未按下，转KEY300011101LJMPPKEY2；S2键按下，转PKEY2处理KEY3：CJNEA，＃1BH，KEY4；S3未按下，转KEY400011011LJMPPKEY3；S3按下，转PKEY3处理第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计KEY4：CJNEA，＃17H，KEY5；S4键未按下，转KEY500010111LJMPPKEY4；S4按下，转PKEY4处理KEYS：CJNEA，＃0FH，PASS；S5未按下，转RETURN00001111LJMPPKEY5；S5按下，转PKEY5处理RETURN：RET；重键或无键按下，从子程序返回PKEY1:……；S1键处理子程序PKEY2:……；S2键处理子程序PKEY3:……；S3键处理子程序PKEY4:……；S4键处理子程序第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计2．行列式键盘接口行列式键盘工作原理(1)行列式键盘的结构第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计①扫描法第1步，识别键盘有无键被按下；第2步，如有键被按下，识别出具体的按键。首先把所有的列线均置为低电平，检查各行线电平是否有变化，如果有变化，则说明有键被接下，如果没有变化，则说明无键被按下。其次，先把某一列置低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下。（2）按键的识别方法以图10—10（b）中3号键被按下为例，来说明此键是如何被识别出来的。第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计第1步，让行线编程为输入线，列线编程为输出线，并使输出线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在行为按键所在行。第2步，再把行线编程为输出线，列线编程为输入线，并使输出线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在列为按键所在列。结合上述2步的结果，可确定按键所在行和列，从而识别出所按的健。②线反转法第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计【例】假设3号键被按下，那么第1步即在D0～D3输出全为0，然后读入D4～D7位，结果D4＝0，而D5、D6和D7均为1，因此，第1行出现电平的变化，说明第1行有键按下；第2步让D4～D7输出全为0，然后读入D0～D3位，结果D0=0而D1、D2和D3均为1，因此第4列出现电平的变化，说明第4列有键按下。综合上述分析，即第1行第4列按键被按下，此按键即是3号键。第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计对于独立式键盘，由于按键的数目比较少，可根据实际需要灵活编码。对于行列式键盘，按键的位置由行号和列号惟一确定、所以常常采用依次排列键号的方式对键盘进行编码。以4×4键盘为例，键号可以编码为01H，02H，03H，…，0EH，0FH，10H共16个。（3）键盘的编码第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计10.2.2键盘的工作方式1.编程扫描方式这种方式就是只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，反复的扫描键盘，等待用户从键盘上输入命令或数据，来响应键盘的输入请求。第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计端口地址PA口7F00HPB口7F01HPC口7F02H控制寄存器7F03H编程扫描方式的具体步骤(1)设置PA口工作于方式0输出，PC口低4位工作于方式0输入。(2)判断键盘上有无键按下(PA口8位输出全0，读PC口低4位状态)(3)延时10ms来消除按键抖动(4)求按下键的键号（扫描法或线反转法）。（5）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计单片机对键盘的扫描也可采用定时扫描方式，即每隔一定的时间对键盘扫描一次。”在这种扫描方式中，通常利用单片机内的定时器，产生10ms的定时中断，CPU响应定时器溢出中断请求，对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键，并执行相应键的处理功能程序。2．定时扫描工作方式为进一步提高单片机扫描键盘的工作效率，可采用中断扫描方式，即只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序并执行该按键功能程序，如果无键按下，单片机将不理睬键盘。3．中断工作方式第1层：单片机如何来监视键盘的输入。体现在键盘的工作方式上就是：①编程扫描工作方式；②定时扫描工作方式；③中断扫描工作方式。第2层：确定具体按键的键号。体现在按键的识别方法上就是：①扫描法；③线反转法。第3层：实现按键的功能，执行键处理程序。键盘所做的工作分为3个层次第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计键盘扫描应用举例（例题10_1～10_3）第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计10.3键盘／显示器接口设计实例10.3.1利用并行IO芯片8155H实现键盘/显示器接口第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计8155H的I／O口地址为7F00H～7F05H，RAM地址为7E00H～7EFFH。8155H的PA口为输出口，控制键盘列线的扫描，PA口同时又是6位共阴极显示器的位扫描口。PB为输出口作为显示器的段码（字型码）口，8155H的PC口作为键盘的行线状态的输入口，故称为键输入口。75452为反相驱动器，7407为同相驱动器。第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计8155芯片使用介绍第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计图10—14中的6位显示器采用动态显示的方式。在8051内部RAM中设置6个显示缓冲单元79H～7EH，分别存放显示器要显示的6位数据。8155H的PA口扫描输出总是只有1位高电平，经75452反相后，即显示器的6位中仅有1位公共阴极为低电平，其他位为高电平。8155H的PB口输出相应位的显示数据的段码，使某一位显示某一字符，其它位为暗。依次的改变PA口输出为高的位，PB口输出对应的段码，显示器的6位就动态地显示出由缓冲区中显示数据所确定的字符。显示程序的流程如图10—15所示。00000001位选码→R31．动态显示程序设计第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计参考程序如下：DIR：MOVR0，＃79H；置缓冲器指针初值MOVR3，＃01H；位选码的初值送R3MOVA，R300000001LD0：MOVDPTR，#7F01H；DPTR指向8155HPA口MOV＠DPTR，A；位选码→8155HPA口（PA0位）最左边LED亮INCDPTR；数据指针指向PB口MOVA，＠R0；缓冲区中取出显示数据→AADDA，＃0DH；加偏移量（下条指令到表首间所有指令占的单元数）MOVCA，＠A＋PC；根据显示数据来查表取段码在8031内部RAM中设置6个显示缓冲单元79H～7EH，分别存放显示器要显示的6位数据。8155H的I／O口地址为7F00H～7F05H第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计DIR1：MOVX＠DPTR，A；段码→8155H的PB口ACALLDL1ms；延时1ms，即该位显示1msINCR0；显示数据缓冲区指针指向下一个数据单元MOVA，R3；位选码送入A中（初值R3=01H）JBACC.5，LD1；判断是否扫描到最右边的LED，如到最右边，则返回RLA；位选码向左移一位，准备让右边的下一位LED亮MOVR3，A；位选码送R3中保存AJMPLD0LD1：RET初始的位选码00000001第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计DSEG：；共阴极LED段码表DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DHDB7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CHDB39H，5EH，79H，71H，73H，3EHDB31H，6EH，1CH，23H，40H，03HDB38H，00DL1ms：MOVR7，#02H；延时1ms子程序DL：MOVR6，#0FFHDL6:DJNZR6,DL6DJNZR7，DLRET程序中的ADDA，＃0DH指令中的“0DH”为偏移量（即为查表指令下一条指令到表首地址标号DESG之间所有指令所占单元之和），在显示数据的基础上加上偏移量，可查到该显示数据所对应的段码。第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计2．键盘程序设计键盘程序的功能有以下4个方面：（1）判别键盘上有无键闭合：其方法为:首先把所有的列线（PA口）均置为低电平，检查各行线（PC口）电平是否有变化（2）去除键的机械抖动：其方法为延迟一段时间再判别键盘的状态。（3）判别闭合键的键号：方法为对键盘的列线进行逐列扫描，扫描口PA0～PA7依次输出下列编码，即只有1列为低电平，其余各列为高电平：（行列扫描法）PA7PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA01111111011111101……1011111101111111第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计相应地依次读PC口的状态，若PC3～PC0全为1，则列线为0的这1列上没有键闭合。闭合键的键号等于为低电平的列号加上行线为低电平的行的首键号。例如：PA口输出为11111101时，读出PC3～PC0为1101，则第1行第1列相交的键处于闭合状态，第1行的首键号为8，列号为1。因此，闭合键的键号N为：N=行首键号十列号=8＋1=9（4）使CPU对键的1次闭合仅作1次处理，采用的方法为等待闭合键释放以后再作处第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计键盘程序的流程图第十章MCS-51单片机与键盘、显示器、打印机的接口设计KEY1：ACALLKS1；调用判有无键闭合于程序JNZLK1；(A)≠0有键闭合，跳LK1