单片微机原理及应用显示器键盘打印机接口教案.ppt
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1、单片微机原理及应用显示器键盘打印机接口 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望9.1.1LED显示器显示器1LED显示器结构与原理显示器结构与原理LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器显示器是由发光二极管显示字段的显示器件。件。在微机应用系统中通常使用的是七段在微机应用系统中通常使用的是七段LED。这。这种显示块有共阴极与共阳极两种,如图种显示块有共阴极与共阳极两种,如图9-1所示。所示。七段显示器与微机接口非常容易。如表七段显示器与微机接口非常容易。
2、如表9-1所示。所示。图图9-1 9-1 七段七段LEDLED显示器显示器 使用使用LED显示器时,要注意区分这两种不同的接法。为了显显示器时,要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或字符,必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一示数字或字符,必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点,共计个小数点,共计8段。因此为段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字显示器提供的编码正好是一个字节。用节。用LED显示器显示显示器显示16进制数的编码已列在表进制数的编码已列在表9-1所示。所示。为了实现为了实现LED显示器的动态扫描,除了要给显示器提供显示器的动态扫描,除了要给显示器提供段码
3、(字形编码)的输入之外,还要对显示器加位的控制段码(字形编码)的输入之外,还要对显示器加位的控制(控制(控制LED显示器亮灭),这就是通常所说的显示器亮灭),这就是通常所说的位控和段控。位控和段控。表表9-1LED显示器显示器16进制数编码进制数编码 P229表9-1 七段LED的段选码 2LED显示器与显示方式显示器与显示方式在在微微机机应应用用系系统统中中使使用用LED显显示示块块构构成成N位位LED显示器。图显示器。图9-11是是N位显示器的构成原理。位显示器的构成原理。LED显示器有两种显示方式:显示器有两种显示方式:(1)LED静态显示方式(如图静态显示方式(如图9-12所示)所示)
4、(2)LED动态显示方式(如图动态显示方式(如图9-13所示)所示)图图9-11N位位LED显示器显示器图图9-12四位静态四位静态LED显示器电路显示器电路静静态态显显示示即即由由单单片片机机一一次次输输出出显显示示后后,就就能能保保持持,直到下次送新的显示模式为止。直到下次送新的显示模式为止。优点:优点:显示可靠,占用机时少。显示可靠,占用机时少。缺点:缺点:使用元件多,线路比较复杂。使用元件多,线路比较复杂。适适用用于于显显示示位位数数少少的的情情况况。每每个个显显示示器器需需8位位输输出出口口控制。控制。动动态态显显示示即即单单片片机机定定时时对对显显示示器器扫扫描描。此此时时,显显示
5、示器件分时工作,每次只能有一个器件显示。(仿真器)器件分时工作,每次只能有一个器件显示。(仿真器)优点:优点:硬件少,价格低。硬件少,价格低。缺缺点点:占占用用机机时时多多,只只要要单单片片机机不不执执行行显显示示程程序序,显显示示就立即停止。就立即停止。3LED显示器接口显示器接口从从LED显显示示器器的的原原理理可可知知,为为了了显显示示字字母母与与数数字字,必必须须最最终终转转换换成成相相应应的的段段选选码码。这这种种转转换换可可以通过以通过硬件译码器或软件进行译码硬件译码器或软件进行译码。l l 硬件译码器硬件译码器LED显示器接口(如图显示器接口(如图9-14所示)所示)l l 软软
6、件件译译码码LED显显示示器器接接口口(如如图图9-159-16所所示)示)硬件译码:硬件译码:锁存器锁存器译码驱动器译码驱动器显示器显示器CD4511图图9-14利用硬件译码器的七段利用硬件译码器的七段LED接口电路接口电路 MC14495为七段码显示器译码驱动器为七段码显示器译码驱动器图图9-15 通过通过8155扩展扩展I/O口控制的口控制的8位位LED动态显示接口动态显示接口8155的的A口作为位控口,经反相驱动器接显示口作为位控口,经反相驱动器接显示器的公共阴极;器的公共阴极;8155的的B口作为段码控制口,经同相驱动器接口作为段码控制口,经同相驱动器接显示器的各个阳极。显示器的各个
7、阳极。软件译码程序设计思想:软件译码程序设计思想:1 1、将段码表(显示数据)存放在将段码表(显示数据)存放在RAM的的(79H7EH)中。)中。2、根据要显示的数字或字符去查相应的段码。、根据要显示的数字或字符去查相应的段码。3、然后将段码输出到七段、然后将段码输出到七段LED的驱动器上。的驱动器上。4、采用扫描的方式控制、采用扫描的方式控制LED的点亮顺序。的点亮顺序。显示数据显示数据79H7EH8155的口地址:的口地址:7F00H7F05H偏移量偏移量ROM表首地址当前表首地址当前PC地址地址MOVCA,A+PC是以是以PC为基址寄存器的单字节指令。为基址寄存器的单字节指令。执行过程是
8、:执行过程是:CPU读取本指令后,读取本指令后,PC的值自动的值自动加,累加器加,累加器A的内容作为无符号数与新的的内容作为无符号数与新的PC的的内容相加形成一个内容相加形成一个16位地址,再将该地址指出的位地址,再将该地址指出的程序存储器单元的内容送累加器程序存储器单元的内容送累加器A。指令执行后。指令执行后PC指向下一条指令继续执行。指向下一条指令继续执行。显示缓冲区在显示缓冲区在RAM中中7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79HLED6 LED2 LED1存放要显示的数据和字符的段码存放要显示的数据和字符的段码程序清单:程序清单:DIR:MOVR0,#79H;置缓冲器指针初值置缓冲
9、器指针初值MOVR3,#01H;置扫描位初值置扫描位初值MOVA,R3LD0:MOVDPTR,#7F01H;A口地址口地址MOVXDPTR,AINCDPTR;B口地址口地址MOVA,R0;取显示数据;取显示数据ADDA,0DH;加偏移量;加偏移量MOVCA,A+PC;查表取段码查表取段码DIR1:MOVXDPTR,A;段数据送段数据送B口口ACALLDL1;延时;延时msINCR0MOVA,R3JBA.5,LD1RLAMOVR3,ASJMPLD0LD1:RETDSEG:DB3FH,06H,5BH,.DSEG1:DB7DH,07H,7FH,.DSEG2:DB39H,5EH,79H,.DSEG3:
10、DB31H,6EH,1CH,.DSEG4:DB18H,00H,00H,.DL1:MOVR7,#02HDL:MOVR6,#0FFHDL6:DJNZR6,DL6DJNZR7,DLRET图图-16动动态态显显示示子子程程序序流流程程图图返回本节P23199.1.2LCD显示器接口显示器接口1LCD的基本结构及工作原理的基本结构及工作原理图图9-17液晶显示器基本结构液晶显示器基本结构特点是体积小、重量轻、功耗极低、抗干扰能力强。特点是体积小、重量轻、功耗极低、抗干扰能力强。2 2LCDLCD的驱动方式的驱动方式 LCD LCD七段显示器除了七段显示器除了agag七个笔划之外还有一个公共七个笔划之外还
11、有一个公共极极COMCOM。可。可采用采用静态驱动方式(加直流信号)和动态驱动静态驱动方式(加直流信号)和动态驱动方式(加交流信号)。方式(加交流信号)。静态驱动回路及波形如图静态驱动回路及波形如图9-18所示,图中所示,图中LCD表示表示某个液晶显示段。某个液晶显示段。当当显显示示字字段段增增多多时时,为为减减少少引引出出线线和和驱驱动动回回路路数数,需需要要采采用用时时分分割割驱驱动动法法。时时分分割割驱驱动动方方式式通通常常采采用用电电压压平平均均化化法法,其其占占空空比比有有1/2,1/8,1/11,1/16,1/32,1/64等,偏比有等,偏比有1/2,1/3,1/4,1/5,1/7
12、,1/9等。等。(a)驱动回路;()驱动回路;(b)真值表;()真值表;(c)驱动波形)驱动波形图图9-18静态驱动回路及波形静态驱动回路及波形CA为显示频率信号为显示频率信号B为显示控制信号为显示控制信号LCD两端相对电压为两端相对电压为0不显不显示,两端的方波信号相位相反时,显示。示,两端的方波信号相位相反时,显示。3LCD接口实例接口实例硬硬件件接接口口电电路路:图图8-19为为六六位位液液晶晶静静态态显显示示电电路。路。典典型型显显示示子子程程序序:设设显显示示缓缓冲冲区区为为8031片片内内RAM的的22H27H六六个个单单元元依依次次放放置置六六位位分分离离的的BCD码。码。点点阵
13、阵液液晶晶显显示示模模块块能能显显示示的的字字符符多多,并并且且还还能能显示汉字。显示汉字。图图9-19六位六位LED静态显示电路静态显示电路返回本节八八段段数码数码管显示管显示一、实验一、实验要求要求利利用实验用实验仪提供的仪提供的显示电显示电路路,动动态态显示一行数据显示一行数据.二二、实验目的、实验目的1 了了解解数码管动数码管动态态显示显示的的原原理理。2 了了解解用用总线总线方方式式控制数码管显示控制数码管显示1本本实验实验仪提供了仪提供了6 位位8 段码段码LED 显示电显示电路,学生路,学生只要只要按按地址地址输出输出相相应应数据数据,就就可以可以实实现对现对显示器显示器的的控制
14、控制。显显示器示器共共有有6个个,用动用动态态方方式式显示显示。8 位位段码、段码、6位位位位码码是是由两由两片片74HC374输出输出。位。位码码经经MC1413倒倒相相驱驱动动后后,选选择相择相应应显示显示位。位。2.2.本本实验实验仪仪中中 8 位位段码输出段码输出地址地址为为0X004H,位,位码输出码输出地址地址为为 0X002H。此处此处X 是是由由KEY/LED CS 决决定定,参见参见地址地址译译码码。做。做键盘和键盘和LED实验时实验时,需需将将KEY/LED CS 接接到到相相应的应的地址地址译译码上码上。以。以便便用用相相应的应的地址地址来来访访问问。例如例如,将将KEY
15、/LED CS 接接到到CS0 上上,则则段码段码地址地址为为08004H,位位码码地址地址为为08002H。OUTBIT equ 08002h;位位控控制口制口OUTSEG equ 08004h;段控段控制口制口LEDBuf equ 60h;显示缓冲区显示缓冲区Num equ 70h;显示显示的数据的数据DelayT equ 75h;Org 0000h ljmp StartLEDMAP:;八段管显示代八段管显示代码(码(1-F)1-F)db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07hdb 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71hDelay:mov r
16、7,#0 ;延时子延时子程序程序DelayLoop:djnz r7,DelayLoop djnz r6,DelayLoop retDisplayLED:mov r0,#LEDBuf mov r1,#6;共共6个个八段管八段管 mov r2,#00100000b;从左边从左边开始开始显显示示Loop:mov dptr,#OUTBIT mov a,#0 movx dptr,a;关所有八段管关所有八段管 mov a,r0 mov dptr,#OUTSEG movx dptr,a mov dptr,#OUTBIT mov a,r2 movx dptr,a;显示显示一位一位八段八段管管 mov r6,#
17、01 call Delay mov a,r2;显示显示下一位下一位 rr a mov r2,a inc r0 djnz r1,Loop mov dptr,#OUTBIT mov a,#0 movx dptr,a;关所有八段管关所有八段管 retStart:mov sp,#40h mov Num,#0MLoop:inc Num mov a,Num mov b,a mov r0,#LEDBufFillBuf:mov a,b anl a,#0fh mov dptr,#LEDMap movc a,a+dptr;数字转换数字转换成显示成显示码码 mov r0,a;显示在显示在码码填填入入显示缓冲显示缓冲
18、 inc r0 inc b cjne r0,#LEDBuf+6,FillBuf mov DelayT,#30DispAgain:call DisplayLED;显示显示 djnz DelayT,DispAgain ljmp MLoop end9.2键盘接口电路键盘接口电路编编码码键键盘盘:由由硬硬件件自自动动提提供供与与被被按按键键对对应应的的ASCII码码或或其其它它编编码码。如如标标准准计计算算机机(不不是是本本章章讨论的内容)讨论的内容)非编码键盘:非编码键盘:软件方式产生编码。软件方式产生编码。优点:优点:结构简单、成本低廉。结构简单、成本低廉。非非编编码码键键盘盘接接口口技技术术的的
19、主主要要内内容容是是如如何何确确定定被被按按键键的的行行、列列位位置置,即即键键码码(值值)识识别别是是接接口口技技术术的关键问题。的关键问题。按键识别:常用行扫描法。按键识别:常用行扫描法。键盘工作原理键盘工作原理行行列列式式键键盘盘电电路路原原理理如如图图8-3所所示示。按按键键设设置置在在行行列列式式交交点点上上,行行列列线线分分别别连连接接到到按按键键开开关关的的两两端端。当当行行线线通通过过上上拉拉电电阻阻接接+5伏伏时时,被被钳钳位位在在高高电平状态。电平状态。键键盘盘中中有有无无按按键键按按下下是是由由列列线线送送入入全全扫扫描描字字、行行线线读读入入行行线线状状态态来来判判断断
20、的的。键键盘盘中中哪哪一一个个键键按按下下可可由由列列线线逐逐列列置置低低电电平平后后,检检查查行行输输入入状状态态来来判断。判断。图图9-3行列式键盘原理电路行列式键盘原理电路输出口输出口输入口输入口0 1 1 11 0 1 121 1 0 1111111011111按键识别:按键识别:1、测试有无键按下;、测试有无键按下;检查输入端,是否有端口为低电平。检查输入端,是否有端口为低电平。2、去抖动、去抖动软软件件方方法法:采采用用延延时时躲躲过过抖抖动动,时时间间一一般般为为1020ms。(也有硬件去抖动电路。(也有硬件去抖动电路P233)3、确定键的物理位置(行、列),计算键码。、确定键的
21、物理位置(行、列),计算键码。4、等待键释放,通过时间延迟实现。、等待键释放,通过时间延迟实现。如键码编排为:如键码编排为:00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH键码计算公式:键码计算公式:键码键码=行首键号行首键号+列号列号0004+(0,1,2,3)080C 单片机的键盘接口处理单片机的键盘接口处理单片机的键盘接口处理的内容包括以下几个方面:单片机的键盘接口处理的内容包括以下几个方面:1、键扫描、键扫描2 2、去抖动、去抖动3、键码计算、键码计算4、等待键释放、等待键释放计算键码后,再以延时后进行行扫描的方法等待键计算键码后,再以延
22、时后进行行扫描的方法等待键释放。等待释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处释放。等待释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。理。9.2.1非编码键盘的接口非编码键盘的接口键盘处理程序的关键是如何识别键码。单片键盘处理程序的关键是如何识别键码。单片机对键盘进行控制的方法分为程控扫描法(连续机对键盘进行控制的方法分为程控扫描法(连续扫描)、定时扫描法和中断扫描法。扫描)、定时扫描法和中断扫描法。一、程序控制扫描方式一、程序控制扫描方式+5V8155PA7PA6.PA0PC0PC1PC2PC35.1K4CEIO/MWRRDALEP0WRRDALEP2.7P2.080310 12 34 5 678
23、9 10 11 12 1314 1516 17 18 19 20 2122 2324 25 26 27 28 2930 318155扩展扩展I/O口组成的行列式键盘口组成的行列式键盘8155PA口地址口地址7F01HPC口地址口地址7F03H81558155:PAPA口输入列状态信号口输入列状态信号 PC PC口输出行扫描信号口输出行扫描信号.判断有无键按下PCPC口输出口输出00H00H PAPA口输入列状态信号,若口输入列状态信号,若PA0PA7PA0PA7FFHFFH,有键按下,有键按下.去抖动 延时510ms后再判断有无键按下,如果有,键处于稳定闭合期.再确认哪个键被按下及其键号815
24、5的PC口依次输出下列扫描字:PC3 PC2 PC1 PC0 1 1 1 0 读入列值,读入列值,若若PA0PA7PA0PA7=FFH=FFH,无键按下,无键按下1 1 0 1 若若PA0PA7PA0PA7FFHFFH,有键按下,有键按下,求出键值求出键值0 1 1 1 求键值时,采用行值、列值两个寄存器。求键值时,采用行值、列值两个寄存器。每扫描一行后,如无键按下,则行值寄存器加每扫描一行后,如无键按下,则行值寄存器加08H;如有键按下,则行值寄存器保持原值,并转向求相应如有键按下,则行值寄存器保持原值,并转向求相应的列值。的列值。首先将列值读数右移(到进位位),每移位一次列值首先将列值读数
25、右移(到进位位),每移位一次列值寄存器加寄存器加1,直到有键按下(低电平)为止。,直到有键按下(低电平)为止。最后将行值和列值相加,即得到键值。最后将行值和列值相加,即得到键值。9.2.1非编码键盘非编码键盘的接口的接口键盘的工作方式:键盘的工作方式:程程控控扫扫描描方方式式、定定时时扫扫描描方方式式、中中断断扫扫描描方方式式三种。三种。一、程控扫描方式一、程控扫描方式P233 键盘扫描显示键盘扫描显示实验实验一、实验一、实验要求要求在在上一上一个个实验实验的的基基础础上上,利利用实验用实验仪提供的仪提供的键盘扫描电键盘扫描电路路和显示电和显示电路路,做做一一个个扫描键盘和数码显示实验扫描键盘
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