键盘与显示器接口A.ppt

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1、第十一章 显示器和键盘接口第十一章 显示器和键盘接口11.1 显示器接口显示器接口11.2 键盘接口键盘接口11.1.1 显示器的分类CRTCRT（Cathode-ray TubeCathode-ray Tube）：荧光管显示器，）：荧光管显示器，）：荧光管显示器，）：荧光管显示器，阴阴阴阴极射线管显示器极射线管显示器极射线管显示器极射线管显示器11.1.1 显示器的分类LCD(Liquid crystal Display)：液晶显示器：液晶显示器11.1.1 显示器的分类LED(Light Emitting diode)LED(Light Emitting diode)：发光二极管显示器；：

2、发光二极管显示器；：发光二极管显示器；：发光二极管显示器；LED LED 显示器又分有字符型和点阵型；显示器又分有字符型和点阵型；显示器又分有字符型和点阵型；显示器又分有字符型和点阵型；11.1.1 显示器的分类11.1.1 LED11.1.1 LED显示器接口原理显示器接口原理 LED(Light Emitting Diode):LED(Light Emitting Diode):发光二极管的缩写。发光二极管的缩写。显示器前面冠以显示器前面冠以“LED”“LED”。11.1.1.1 LED11.1.1.1 LED显示器的结构显示器的结构 常用的常用的LEDLED显示器为显示器为8 8段段（或

3、（或7 7段段，8 8段比段比7 7段多了一段多了一个小数点个小数点“dp”“dp”段）。段）。有有共阳极共阳极和和共阴极共阴极两种。如图所示。两种。如图所示。为使为使LEDLED显示不同的符号或数字，要为显示不同的符号或数字，要为LEDLED提供段码提供段码（或称字型码）。（或称字型码）。提供给提供给LEDLED显示器的段码显示器的段码（字型码字型码）正好是一个正好是一个字节（字节（8 8段）。段）。各段与字节中各位对应关系如下：各段与字节中各位对应关系如下：显示字符显示字符共阴极段码共阴极段码共阳极段码共阳极段码显示字符显示字符共阴极段码共阴极段码共阳极段码共阳极段码0 0 0 03FH3

4、FH3FH3FHC0HC0HC0HC0Hc c c c39H39H39H39HC6HC6HC6HC6H1 1 1 106H06H06H06HF9HF9HF9HF9Hd d d d5EH5EH5EH5EHA1HA1HA1HA1H2 2 2 25BH5BH5BH5BHA4HA4HA4HA4HE E E E79H79H79H79H86H86H86H86H3 3 3 34FH4FH4FH4FHB0HB0HB0HB0HF F F F71H71H71H71H8EH8EH8EH8EH4 4 4 466H66H66H66H99H99H99H99HP P P P73H73H73H73H8CH8CH8CH8CH5

5、 5 5 56DH6DH6DH6DH92H92H92H92HU U U U3EH3EH3EH3EHC1HC1HC1HC1H6 6 6 67DH7DH7DH7DH82H82H82H82HT T T T31H31H31H31HCEHCEHCEHCEH7 7 7 707H07H07H07HF8HF8HF8HF8Hy y y y6EH6EH6EH6EH91H91H91H91H8 8 8 87FH7FH7FH7FH80H80H80H80HH H H H76H76H76H76H89H89H89H89H9 9 9 96FH6FH6FH6FH90H90H90H90HL L L L38H38H38H38HC7H

6、C7HC7HC7HA A A A77FH77FH77FH77FH88H88H88H88H“灭灭灭灭”00H00H00H00HFFHFFHFFHFFHb b b b7CH7CH7CH7CH83H83H83H83H表表11-1 LED11-1 LED段码（段码（8 8段）段）11.1.2 LED 显示器LED 的种类的种类公共端（接法）：共阴、共阳公共端（接法）：共阴、共阳公共端（接法）：共阴、共阳公共端（接法）：共阴、共阳亮度：亮度：亮度：亮度：普亮、高亮、超高亮普亮、高亮、超高亮普亮、高亮、超高亮普亮、高亮、超高亮尺寸（高度）：尺寸（高度）：尺寸（高度）：尺寸（高度）：颜色：红、绿、黄、紫、白

7、颜色：红、绿、黄、紫、白颜色：红、绿、黄、紫、白颜色：红、绿、黄、紫、白11.1.2 LED 显示器主要电气参数主要电气参数V VF F正向压降正向压降正向压降正向压降I IF F正向工作电流正向工作电流正向工作电流正向工作电流限流电阻的计算：限流电阻的计算：限流电阻的计算：限流电阻的计算：11.1 显示器接口11.1.1 显示器的分类显示器的分类11.1.2 LED 显示器显示器11.1.3 LED 显示器接口设计方法显示器接口设计方法N N个个LEDLED显示块有显示块有N N位位位选线位选线和和8N8N根根段码线段码线。11.1.1.2 LED11.1.1.2 LED显示器工作原理显示器

8、工作原理图是图是4 4位位LEDLED显示器的结构原理图。显示器的结构原理图。段码线段码线控制控制显示的字型显示的字型，位选线位选线控制控制该显示位的亮或暗。该显示位的亮或暗。静态显示静态显示和和动态显示动态显示两种显示方式。两种显示方式。1.1.静态显示方式静态显示方式各位的各位的公共端公共端连接在一起（接地或连接在一起（接地或+5V+5V）。）。每位的每位的段码线段码线（a adpdp）分别）分别与一个与一个8 8位的锁存器位的锁存器输出相连。输出相连。显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个段码为止。不变，直到送入另一个段码

9、为止。显示的亮度高显示的亮度高。特点：特点：软件简单软件简单，但占用，但占用I/O 口线多口线多，功耗大功耗大4 4位静态位静态LEDLED显示器电路。该电路各位可独立显示。显示器电路。该电路各位可独立显示。MOV P1,#0C0H ;0的字模的字模MOV P2,#0F9H ;1的字模的字模11.1.1.3 11.1.1.3 动态显示方式动态显示方式 所有位的所有位的段码线相应段段码线相应段并在一起，并在一起，由一个由一个8 8位位I/OI/O口控制口控制，形成，形成段段码线的多路复用码线的多路复用，各位的各位的公共端公共端分别由相应的分别由相应的I/OI/O线控制，形成各线控制，形成各位的位

10、的分时选通分时选通。单片机单片机定时扫描定时扫描显示器件。显示器件。显示器件显示器件分时工作分时工作，每次只有，每次只有一个一个LED 显示。显示。特点：硬件连线少，功耗低；软件复杂，需要不停地扫描。特点：硬件连线少，功耗低；软件复杂，需要不停地扫描。显示亮度既与显示亮度既与导通电流导通电流有关，也与有关，也与点亮时间点亮时间和和间隔间隔有关。有关。11.1.3 LED 显示器接口设计方法特征：特征：COM 端轮流驱动，在同一时刻只有端轮流驱动，在同一时刻只有 单个数码管亮单个数码管亮下图下图8 8位位LEDLED动态显示的过程。动态显示的过程。图（图（a)a)是显示过程，某一时刻，是显示过程

11、，某一时刻，只有一位只有一位LEDLED被选通显示，其余位被选通显示，其余位则是熄灭的；则是熄灭的；图（图（b)b)是实际显示是实际显示结果，人眼看到的结果，人眼看到的是是8 8位稳定的同时显位稳定的同时显示的字符。示的字符。软件设计软件设计2.应用程序设计应用程序设计例：在例：在6 6 位显示器上依次显示位显示器上依次显示“123456”“123456”1)1)设置显示缓冲区：设置显示缓冲区：7EH 7EH79H 79H（6 6 个单元）个单元）2)2)通过查表法，依据缓冲区内容求取字模通过查表法，依据缓冲区内容求取字模3)3)逐位输出位选信号和段码逐位输出位选信号和段码流程图流程图:参见参

12、见P.253 图图11.1.3 LED 显示器接口设计方法DIR:DIR:MOV R0,#79HMOV R0,#79HMOV R3,#01HMOV R3,#01HMOV A,R3MOV A,R3LD0:LD0:MOV P2,AMOV P2,A ;送位选码送位选码送位选码送位选码MOV A,R0MOV A,R0ADD A,ADD A,#?#?；#14#14MOVC A,A+PCMOVC A,A+PCDIR1:DIR1:MOV P1,AMOV P1,A ；送段选码；送段选码；送段选码；送段选码ACALL D1MSACALL D1MSINC R0INC R0 ；指向下一缓存单元；指向下一缓存单元；指

13、向下一缓存单元；指向下一缓存单元MOV A,R3MOV A,R3JB ACC.5,LD1JB ACC.5,LD1 ；显示完毕否？；显示完毕否？；显示完毕否？；显示完毕否？RL ARL AMOV R3,AMOV R3,ASJMP LD0SJMP LD0LD1:LD1:RETRETDSEG:DSEG:DB 3FH,06,5BH,4FH,66H,6DH,7DH DB 3FH,06,5BH,4FH,66H,6DH,7DH;0-6;0-6的段码的段码的段码的段码11.1.3 LED 显示器接口设计方法思考思考：扫描频率应如何选取？扫描频率应如何选取？扫描频率应如何选取？扫描频率应如何选取？动态扫描是怎样

14、实现的？它有什么优缺点？动态扫描是怎样实现的？它有什么优缺点？动态扫描是怎样实现的？它有什么优缺点？动态扫描是怎样实现的？它有什么优缺点？若显示若显示若显示若显示“89C51”“89C51”应如何修改程序？应如何修改程序？应如何修改程序？应如何修改程序？扫描频率：扫描频率：100 Hz1KHz扫描周期：扫描周期：10ms1ms11.2 键盘接口键盘接口11.2.1 基本知识基本知识11.2.2 独立式按键接口方法和应用独立式按键接口方法和应用程序设计程序设计11.2.3 行列式按键接口方法和应用行列式按键接口方法和应用程序设计程序设计11.2.1 基本知识键盘：由多个按键组成的信息输入装置。键

15、盘：由多个按键组成的信息输入装置。键名：从使用功能的角度出发，对按键键名：从使用功能的角度出发，对按键给予的文字描述。给予的文字描述。键值：对每一个按键的编码值，以便于键值：对每一个按键的编码值，以便于对按键进行识别和处理。对按键进行识别和处理。它与硬件连线方式密不可分。它与硬件连线方式密不可分。11.2.1 基本知识键盘的分类：键盘的分类：键盘的分类：键盘的分类：编码键盘：由硬件电路识别是否有键按下，并获取键值。编码键盘：由硬件电路识别是否有键按下，并获取键值。编码键盘：由硬件电路识别是否有键按下，并获取键值。编码键盘：由硬件电路识别是否有键按下，并获取键值。非编码键盘：由软件识别是否有键按

16、下，并获取键值。非编码键盘：由软件识别是否有键按下，并获取键值。非编码键盘：由软件识别是否有键按下，并获取键值。非编码键盘：由软件识别是否有键按下，并获取键值。单片机系统中多采用非编码键盘。单片机系统中多采用非编码键盘。单片机系统中多采用非编码键盘。单片机系统中多采用非编码键盘。发展趋势为少量按键配以菜单的方式。发展趋势为少量按键配以菜单的方式。发展趋势为少量按键配以菜单的方式。发展趋势为少量按键配以菜单的方式。一、键输入的基本处理过程一、键输入的基本处理过程二、按键过程的基本特点二、按键过程的基本特点抖动时间：抖动时间：10ms 左右，与按键的机械特性有关。左右，与按键的机械特性有关。1.按

17、键抖动按键抖动11.2.1 基本知识2、消抖方法：、消抖方法：1 1）采用硬件消抖电路）采用硬件消抖电路）采用硬件消抖电路）采用硬件消抖电路（利用（利用（利用（利用RS RS 触发器）触发器）触发器）触发器）2).软件消抖软件消抖 基本思想基本思想：检测到有键按下，键对应的行线为低，软件延时检测到有键按下，键对应的行线为低，软件延时10ms10ms后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。当键松开时，行线变高，软件延时当键松开时，行线变高，软件延时10ms10ms后，行线仍为后，行线仍为高，说明按键已松开。高，说明按键已松开。采取以上措施，采取以上措施，躲开了

18、两个抖动期躲开了两个抖动期t1t1和和t3t3的影响的影响。判断是否有键按下判断键是否释放三、键盘应用程序应具备的主要功能三、键盘应用程序应具备的主要功能1.监测有无键按下监测有无键按下2.保证可靠性：采取软件消抖（或硬件消抖）保证可靠性：采取软件消抖（或硬件消抖）3.不管按键过程持续多长时间，仅执行一次按不管按键过程持续多长时间，仅执行一次按 键功能程序。键功能程序。4.输出确定的键号（键值）。输出确定的键号（键值）。1、程序扫描方式程序扫描方式:当当CPU 空闲时空闲时,扫描键盘扫描键盘,判断判断 有无键按下。有无键按下。2、定时扫描方式定时扫描方式:利用利用CPU 的定时器的定时器,每隔

19、一定每隔一定 时间扫描一次键盘。时间扫描一次键盘。3、中断方式中断方式:在硬件上采用中断在硬件上采用中断,有键按下时有键按下时,产产 生中断生中断,由中断服务程序来处理。由中断服务程序来处理。前两种方法占用前两种方法占用CPU 时间较多，中断方式的时间较多，中断方式的效率高。效率高。四、键盘监测方法四、键盘监测方法五、按键的基本接口方法五、按键的基本接口方法独立式独立式：连线简单，适用于按键较少的情况：连线简单，适用于按键较少的情况。行列式行列式(矩阵式矩阵式):连线较复杂，适用于按键较多的情况连线较复杂，适用于按键较多的情况11.2 键盘接口键盘接口11.2.1 基本知识基本知识11.2.2

20、 独立式按键接口方法和应用独立式按键接口方法和应用程序设计程序设计11.2.3 行列式按键接口方法和应用行列式按键接口方法和应用程序设计程序设计11.2.2 11.2.2 独立式按键接口方法和应用程序设计独立式按键接口方法和应用程序设计接口方法接口方法中断式中断式中断式中断式11.2.2 11.2.2 独立式按键接口方法和应用程序设计独立式按键接口方法和应用程序设计查询式查询式 键值编码键值编码 将按键的输入状态信息转换为对应键值的过程，称为将按键的输入状态信息转换为对应键值的过程，称为对按键的编码。对按键的编码。若采用硬件的方式实现，则称其为编码键盘，否则称为若采用硬件的方式实现，则称其为编

21、码键盘，否则称为非编码键盘。非编码键盘。单片机系统中多采用非编码键盘。单片机系统中多采用非编码键盘。11.2.2 11.2.2 独立式按键接口方法和应用程序设计独立式按键接口方法和应用程序设计独立式按键的键编码方法：独立式按键的键编码方法：KCODE:MOV R3,#8;循环循环 8 次次MOV R4,#0;初始键值初始键值0MOV A,P1NEXT:RRC A;CJNC FINDINC R4;键值加键值加1DJNZ R3,NEXTFIND:RET11.2.2 11.2.2 独立式按键接口方法和应用程序设计独立式按键接口方法和应用程序设计典型应用程序设计典型应用程序设计典型应用程序设计典型应用

22、程序设计；扫描键盘；扫描键盘；扫描键盘；扫描键盘SACNKEY:MOV P1,SACNKEY:MOV P1,0FFH 0FFH;输入预备操作输入预备操作输入预备操作输入预备操作 MOV A,P1 MOV A,P1 CJNE A,CJNE A,#0FFH#0FFH,KEYP,KEYP SJMP SCANKEY SJMP SCANKEY；无键按下；无键按下；无键按下；无键按下KEYP:KEYP:ACALL DEL10MS ACALL DEL10MS；再次确认是否有键按下？；再次确认是否有键按下？；再次确认是否有键按下？；再次确认是否有键按下？MOV A,P1 MOV A,P1 CJNE A,#0F

23、FH,ISKEY CJNE A,#0FFH,ISKEY SJMP SCANKEY SJMP SCANKEY；无键按下；无键按下；无键按下；无键按下ISKEYISKEY：ACALL KCODE ACALL KCODE;读取键值读取键值读取键值读取键值;等待按键释放等待按键释放等待按键释放等待按键释放,并消除后沿抖动并消除后沿抖动并消除后沿抖动并消除后沿抖动(略略略略);执行键响应流程执行键响应流程执行键响应流程执行键响应流程MOV DPTR,#JMPTBLMOV DPTR,#JMPTBLMOV A,R4MOV A,R4RL ARL AJMP A+DPTRJMP A+DPTRJMPTBL:AJMP

24、 SB0JMPTBL:AJMP SB0AJMP SB1AJMP SB1(略略略略)11.2 键盘接口键盘接口11.2.1 基本知识基本知识11.2.2 独立式按键接口方法和应用独立式按键接口方法和应用程序设计程序设计11.2.3 行列式按键接口方法和应用行列式按键接口方法和应用程序设计程序设计行列式行列式(矩阵式矩阵式)键盘接口键盘接口 用于按键数目较多的场合用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图所示。按键位于行、列的交叉点上。如图所示。按键数目较多按键数目较多的场合，行列式键的场合，行列式键盘与独立式键盘盘与独立式键盘相比，要相比，要节省很

25、多节省很多的的I/OI/O口线口线。行线行线:接接P1.0 P1.3 （输出状态）（输出状态）列线列线:接接P1.4 P1.7 （输入状态）（输入状态）（1）行列式键盘工作原理）行列式键盘工作原理 无键按下，该无键按下，该列列线为高电平，当有键按下时，线为高电平，当有键按下时，列列线线电平电平由由行行线的电平线的电平来决定。来决定。由于行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发由于行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，必须生影响，必须将行、列线信号配合起来并作适当的处将行、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理，才能确定闭合键的位置。（2 2）按键的识别方法）按键的识别方法

26、 P1.0 P1.3 同时输出低电平同时输出低电平,读读 P1.4 P1.7 状态，若全为状态，若全为1,则无键按下；则无键按下；若不全为若不全为 1,有键按下。有键按下。按下的按键可能是谁？按下的按键可能是谁？S1、S 5、S 9、S 13 在有键按下的情况下在有键按下的情况下,进一步判断是哪个键按下。进一步判断是哪个键按下。使使P1.0 P1.3 依次输出低电平依次输出低电平,读出读出P1.4 P1.7 的状态。的状态。按键位置：按键位置：1 行，行，0 列，即列，即“S5”键键 依据行号和列号，求取该键的依据行号和列号，求取该键的键值键值N N行首键号列号行首键号列号列增量列增量 行首键

27、号：行首键号：0，1，2，3 （S5）N 1 0 4思考：扩展思考：扩展 16 个按键至少需要多少根个按键至少需要多少根I/O 线？线？第第1 1步：步：列线输出为全低电平，则行线中电平由高变低列线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在行为按键的所在行为按键所在行所在行。第第2 2步：步：行线输出为全低电平，则列线中电平由高变低行线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在列为按键所在列为按键所在列所在列。结合上述两步，可确定按键所在行和列。结合上述两步，可确定按键所在行和列。（3 3）键盘的编码）键盘的编码 根据实际需要灵活编码。根据实际需要灵活编码。b.b.线反转法线反转法 只需两步便能

28、获得此按键所在的行列值，线反转只需两步便能获得此按键所在的行列值，线反转法的原理如图。法的原理如图。本章小结本章小结1.LED 显示器接口显示器接口 基本概念：共阴极、共阳极、字模基本概念：共阴极、共阳极、字模 LED 的基本结构、分类的基本结构、分类 LED 主要电参数的含义和限流电阻的计算方法主要电参数的含义和限流电阻的计算方法 静态静态 LED 显示和动态显示和动态LED 显示的基本特点显示的基本特点 静态静态 LED 显示显示器的器的接口接口和和程序设计方法程序设计方法 动态动态 LED 显示器显示器的的接口接口和和软件设计方法软件设计方法2.键盘接口键盘接口 基本概念：键值、键值编码基本概念：键值、键值编码 按键的基本输入过程，按键响应程序的基本功能按键的基本输入过程，按键响应程序的基本功能 消除按键抖动的必要性和方法消除按键抖动的必要性和方法 独立式按键独立式按键和和行列式键盘行列式键盘的基本接口方法的基本接口方法 独立式按键独立式按键的的应用程序设计方法应用程序设计方法 行列式键盘扫描和键值读取的行列式键盘扫描和键值读取的基本原理基本原理