单片机输入输出接口及系统扩展设计.ppt

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1、第六章第六章第六章第六章 单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计预备知识预备知识预备知识预备知识1/24/20231单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程MCS-51MCS-51的的的的I/OI/O接口形式主要分两类：接口形式主要分两类：接口形式主要分两类：接口形式主要分两类：l l通过并行端口（通过并行端口（通过并行端口（通过并行端口（P0P3P0P3）直接完成输入输出）直接完成输入输出）直接完成输入输出）直接完成输入输出单片机并行接口内部结构可

2、参阅第二章单片机并行接口内部结构可参阅第二章单片机并行接口内部结构可参阅第二章单片机并行接口内部结构可参阅第二章单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令MOV MOV A,PxA,Px完成端口输入完成端口输入完成端口输入完成端口输入单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令MOV MOV Px,APx,A完成端口输出完成端口输出完成端口输出完成端口输出l l通过系统总线扩展完成输入输出通过系统总线扩展完成输入输出通过系统总线扩展完成输入输出通过系统总线扩展完成输入输出单片机总线扩展操作时序可参阅第二章单片机总线扩展操作时序可参阅第二

3、章单片机总线扩展操作时序可参阅第二章单片机总线扩展操作时序可参阅第二章单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令MOVX A,DPTRMOVX A,DPTR完成总线输入完成总线输入完成总线输入完成总线输入单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令单片机通过执行指令MOVX DPTR,AMOVX DPTR,A完成总线输出完成总线输出完成总线输出完成总线输出1/24/20232第六章第六章第六章第六章 单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计6.1 6.1 键盘及其接口

4、设计键盘及其接口设计键盘及其接口设计键盘及其接口设计1/24/20233单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.1 6.1.1 键盘的基本工作原理键盘的基本工作原理键盘的基本工作原理键盘的基本工作原理l l按键一般通过机械触点实现通断按键一般通过机械触点实现通断按键一般通过机械触点实现通断按键一般通过机械触点实现通断l l单片机通过单片机通过单片机通过单片机通过I/OI/O端口输入触点状态判断按键的状态端口输入触点状态判断按键的状态端口输入触点状态判断按键的状态端口输入触点状态判断按键的状态l l按键按下及弹起时会有抖动现象按键按

5、下及弹起时会有抖动现象按键按下及弹起时会有抖动现象按键按下及弹起时会有抖动现象1/24/20234单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.1 6.1.1 键盘的基本工作原理键盘的基本工作原理键盘的基本工作原理键盘的基本工作原理l l对抖动现象的处理方法：对抖动现象的处理方法：对抖动现象的处理方法：对抖动现象的处理方法：使用如图所示的消抖电路（成本高，体积大）使用如图所示的消抖电路（成本高，体积大）使用如图所示的消抖电路（成本高，体积大）使用如图所示的消抖电路（成本高，体积大）使用软件消抖（电路简化，软件复杂度提高）使用软件消抖（电

6、路简化，软件复杂度提高）使用软件消抖（电路简化，软件复杂度提高）使用软件消抖（电路简化，软件复杂度提高）使用专用集成电路使用专用集成电路使用专用集成电路使用专用集成电路1/24/20235单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.2 独立式键盘接口的设计独立式键盘接口的设计l独立式键盘中每个按键都单独连接到单片机的一独立式键盘中每个按键都单独连接到单片机的一个端口引脚上，由程序分别处理个端口引脚上，由程序分别处理l多个独立式按键组合在一起就构成了独立式键盘多个独立式按键组合在一起就构成了独立式键盘1/24/20236单片机原理与接口

7、技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.2 独立式键盘接口的设计独立式键盘接口的设计l也可如下图所示，采用中断的方式响应按键事件也可如下图所示，采用中断的方式响应按键事件1/24/20237单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.2 独立式键盘接口的设计独立式键盘接口的设计l两种工作方式的程序设计请参阅教材两种工作方式的程序设计请参阅教材1/24/20238单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.3 行列式键盘接口设计行

8、列式键盘接口设计l由横跨行线和列线的开关矩阵组成的键盘由横跨行线和列线的开关矩阵组成的键盘l行列式键盘可有效节约端口引脚的使用行列式键盘可有效节约端口引脚的使用和行线连接的单和行线连接的单片机端口，作为片机端口，作为输出输出和列线连接的单和列线连接的单片机端口，作为片机端口，作为输入输入1/24/20239单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.3 行列式键盘接口设计行列式键盘接口设计行列式键盘按键识别原理行列式键盘按键识别原理l当行线作为输出，列线作为输入时：当行线作为输出，列线作为输入时：定时控制某根行线输出低电平，且不断循环

9、；定时控制某根行线输出低电平，且不断循环；读入所有列线，如果结果不为全读入所有列线，如果结果不为全1，则有按键按下；，则有按键按下；找到读入为找到读入为0的列，结合目前输出低电平的行，即可判的列，结合目前输出低电平的行，即可判断出具体的按键位置。断出具体的按键位置。1/24/202310单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.3 行列式键盘接口设计行列式键盘接口设计P1.2输出低电平输出低电平如果此时如果此时K12按下，则按下，则接通了接通了P1.2和和P1.7P1.7读到低电平读到低电平因此，判断出因此，判断出是是P1.2和和P

10、1.7交叉点的按键交叉点的按键按下按下1/24/202311单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.3 行列式键盘接口设计行列式键盘接口设计按键抖动的问题按键抖动的问题l可采用如下方法解决按键抖动问题：可采用如下方法解决按键抖动问题：(1)方法方法1扫描到按键按下后，等待扫描到按键按下后，等待20ms，再次读入按键状态进，再次读入按键状态进行确认。这种方法很方便，但是等待过程太浪费行确认。这种方法很方便，但是等待过程太浪费CPU时时间。间。(2)方法方法2采用定时间隔扫描和异或法判断按键，将间隔值设置成采用定时间隔扫描和异或法判断

11、按键，将间隔值设置成大于抖动时间的值，例如大于抖动时间的值，例如20ms甚至更大，这样即使某甚至更大，这样即使某次扫描正好处于抖动阶段，也不会对结果产生影响（但次扫描正好处于抖动阶段，也不会对结果产生影响（但会使判断结果延时一次扫描间隔输出）。会使判断结果延时一次扫描间隔输出）。1/24/202312单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.3 行列式键盘接口设计行列式键盘接口设计行列式键盘程序设计方法行列式键盘程序设计方法l方法方法1：循环扫描：循环扫描通过行输出通过行输出0，列读入进行，列读入进行按键判断按键判断具体判断按键的行

12、具体判断按键的行/列列处理其他事务处理其他事务等待按键释放后再保存键等待按键释放后再保存键值，可避免重复处理值，可避免重复处理1/24/202313单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.1.3 行列式键盘接口设计行列式键盘接口设计行列式键盘程序设计方法行列式键盘程序设计方法l方法方法2：定时中断扫描：定时中断扫描定时中断服务程序，每隔定时中断服务程序，每隔固定时间间隔执行一次固定时间间隔执行一次扫描到有键按下，但未去扫描到有键按下，但未去抖动，则先去抖动抖动，则先去抖动已去抖动，但未处理按键，已去抖动，但未处理按键，则处理按键则处理

13、按键按键已处理，但未按键已处理，但未释放，则不再处理释放，则不再处理按键一旦释放，则按键一旦释放，则清所有标志，开始清所有标志，开始下一个判断过程下一个判断过程1/24/202314第六章第六章第六章第六章 单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计6.2 LED6.2 LED显示器及其接口设计显示器及其接口设计显示器及其接口设计显示器及其接口设计1/24/202315单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.1 数码管显示器的结构和原理数码管显示

14、器的结构和原理1、单个、单个LED的驱动的驱动l通过单片机端口引脚灌电流方式驱动通过单片机端口引脚灌电流方式驱动端口引脚输出低电平，则端口引脚输出低电平，则LED点亮点亮限流电阻，避免流过限流电阻，避免流过LED电流过大电流过大1/24/202316单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.1 数码管显示器的结构和原理数码管显示器的结构和原理1、单个、单个LED的驱动的驱动l通过单片机端口驱动三极管的方式驱动通过单片机端口驱动三极管的方式驱动端口引脚输出低电平，则端口引脚输出低电平，则Q1导通，导通，LED点亮点亮限流电阻，避免流过

15、限流电阻，避免流过LED电流过大电流过大1/24/202317单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.1 数码管显示器的结构和原理数码管显示器的结构和原理1、单个、单个LED的驱动的驱动l通过单片机端口驱动专用集成电路的方式驱动通过单片机端口驱动专用集成电路的方式驱动端口引脚输出高电平，则端口引脚输出高电平，则LED点亮点亮限流电阻，避免流过限流电阻，避免流过LED电流过大电流过大1/24/202318单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.1 数码管显示器的结构和原

16、理数码管显示器的结构和原理2、单个数码管的驱动、单个数码管的驱动l将多个将多个LED封装在一起，即可构成笔划式数码管封装在一起，即可构成笔划式数码管l根据内部电路连接方式，数码管可分为共阳型和根据内部电路连接方式，数码管可分为共阳型和共阴型两种共阴型两种l下图为最常见的下图为最常见的8段数码管的结构：段数码管的结构：1/24/202319单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.1 数码管显示器的结构和原理数码管显示器的结构和原理2、单个数码管的驱动、单个数码管的驱动l单片机驱动数码管中不同的笔划点亮，即可构成单片机驱动数码管中不同

17、的笔划点亮，即可构成不同的字型；不同的字型；l单片机驱动共阳型数码管的典型电路如下：单片机驱动共阳型数码管的典型电路如下：为什么每段一个限流电阻而为什么每段一个限流电阻而不是整个数码管共用一个限不是整个数码管共用一个限流电阻流电阻?1/24/202320单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.1 数码管显示器的结构和原理数码管显示器的结构和原理2、单个数码管的驱动、单个数码管的驱动l构成不同字型的驱动编码称为数码管的字型码构成不同字型的驱动编码称为数码管的字型码l对于共阳型的数码管，单片机端口输出对于共阳型的数码管，单片机端口输出

18、0相应笔划相应笔划点亮，根据点亮，根据0F不同字型数码管点亮的段，以及不同字型数码管点亮的段，以及单片机端口引脚和数码管各段的连接顺序，相应单片机端口引脚和数码管各段的连接顺序，相应的字形码如下页表所示：的字形码如下页表所示：1/24/202321单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.1 数码管显示器的结构和原理数码管显示器的结构和原理字符字符P17P16P15P14P13P12P11P10编码编码abcdefgdp0000000110 x031100111110 x9F2001001010 x253000011010 x0D4

19、100110010 x995010010010 x496010000010 x417000111110 x1F8000000010 x019000010010 x09A000001010 x05b110000010 xC1C111001010 xE5d100001010 x85e011000010 x61F011100010 x711/24/202322单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.2 数码管的静态驱动和动态驱动数码管的静态驱动和动态驱动1、数码管的静态驱动、数码管的静态驱动l所谓静态显示，就是数码管的各笔划段都由具有所

20、谓静态显示，就是数码管的各笔划段都由具有锁存能力的锁存能力的I/O端口引脚驱动，端口引脚驱动，CPU将段码写入锁将段码写入锁存器后，每个数码管都由锁存器的输出信号持续存器后，每个数码管都由锁存器的输出信号持续驱动。直到下一次驱动。直到下一次CPU更新锁存器存储的段码之更新锁存器存储的段码之前，数码管的显示不会改变前，数码管的显示不会改变;l当需要用静态显示的方法驱动多个数码管时，就当需要用静态显示的方法驱动多个数码管时，就需要使用多个具有锁存能力的需要使用多个具有锁存能力的I/O端口，每个端口端口，每个端口驱动一个数码管的显示。驱动一个数码管的显示。1/24/202323单片机原理与接口技术教

21、程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.2 数码管的静态驱动和动态驱动数码管的静态驱动和动态驱动1、数码管的静态驱动、数码管的静态驱动l多个共阳型数码管的静态驱动电路多个共阳型数码管的静态驱动电路单片机端口的总输入电流单片机端口的总输入电流有限制，因此当数码管数有限制，因此当数码管数目较多时，必须通过驱动目较多时，必须通过驱动电路驱动数码管电路驱动数码管1/24/202324单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.2 数码管的静态驱动和动态驱动数码管的静态驱动和动态驱动2、数码管的动态驱动

22、、数码管的动态驱动l所谓动态显示驱动，就是通过软件，间隔固定时所谓动态显示驱动，就是通过软件，间隔固定时间对每一位数码管轮流驱动，使其交替点亮；间对每一位数码管轮流驱动，使其交替点亮；l动态显示驱动利用了人眼的动态显示驱动利用了人眼的“视觉暂留视觉暂留”现象，现象，只要数码管点亮的间隔小于人眼的视觉暂留时间只要数码管点亮的间隔小于人眼的视觉暂留时间(约约40ms)，人们就会认为数码管是一直点亮的；，人们就会认为数码管是一直点亮的；l由于每次驱动只点亮一个数码管，因此驱动电路由于每次驱动只点亮一个数码管，因此驱动电路可大大简化可大大简化所有笔划驱动可以同名复接在一起。所有笔划驱动可以同名复接在一

23、起。为了控制数码管轮流点亮，应增加位显示驱动控为了控制数码管轮流点亮，应增加位显示驱动控制线。具体电路如下页图所示：制线。具体电路如下页图所示：1/24/202325单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.2 数码管的静态驱动和动态驱动数码管的静态驱动和动态驱动2、数码管的动态驱动、数码管的动态驱动l多个共阴型数码管动态显示驱动电路多个共阴型数码管动态显示驱动电路所有数码管的所有数码管的A、B、H分别同名复接在一起分别同名复接在一起P3.4P3.7轮流输出高，轮流输出高，分别点亮分别点亮14号数码管。号数码管。每次点亮某个数码管前

24、，每次点亮某个数码管前，应先通过应先通过P1端口输出该位端口输出该位置数码管的字形码置数码管的字形码1/24/202326单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.2 数码管的静态驱动和动态驱动数码管的静态驱动和动态驱动3、数码管动态显示驱动和按键扫描相结合、数码管动态显示驱动和按键扫描相结合l在进行数码管显示驱动时，位驱动线每次只有一在进行数码管显示驱动时，位驱动线每次只有一根输出低电平，每隔固定时间（如根输出低电平，每隔固定时间（如10ms）移位一）移位一次，正好和行列式键盘扫描的逻辑相符；次，正好和行列式键盘扫描的逻辑相符；l

25、将位驱动线复用为行列式键盘中的输出线，另外将位驱动线复用为行列式键盘中的输出线，另外再设置和这些输出线相交叉的输入线，即可构成再设置和这些输出线相交叉的输入线，即可构成一个行列式键盘，电路如下图所示：一个行列式键盘，电路如下图所示：1/24/202327单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.2.2 数码管的静态驱动和动态驱动数码管的静态驱动和动态驱动3、数码管动态显示驱动和按键扫描相结合、数码管动态显示驱动和按键扫描相结合驱动数码管显示时，这驱动数码管显示时，这4根根列驱动线轮流变低列驱动线轮流变低只要只要CPU读入读入P3.0P3

26、.3不不为全高，则表示有键按下，为全高，则表示有键按下，结合当前为低的列驱动线即结合当前为低的列驱动线即可判断出具体按键。可判断出具体按键。1/24/202328第六章第六章第六章第六章 单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计6.3 6.3 字符点阵字符点阵字符点阵字符点阵LCDLCD显示模块的显示模块的显示模块的显示模块的控制控制控制控制模拟总线时序驱动模拟总线时序驱动模拟总线时序驱动模拟总线时序驱动1/24/202329单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理

27、与接口技术教程LCD显示器简介显示器简介lLCD显示器是一种用液晶材料制成的液晶显示器，显示器是一种用液晶材料制成的液晶显示器，它具有体积小、功耗低、字迹清晰、无电磁辐射、它具有体积小、功耗低、字迹清晰、无电磁辐射、使用寿命长等优点，因此广泛应用于各种手持式使用寿命长等优点，因此广泛应用于各种手持式仪器仪表及消费类电子产品等低功耗应用场合中；仪器仪表及消费类电子产品等低功耗应用场合中；lLCD显示器的显示方式可分为显示器的显示方式可分为字符点阵显示字符点阵显示和和图图形点阵显示形点阵显示两种；两种；字符点阵显示：字符点阵显示：字符由固定的字符由固定的57或或510点阵构成，输点阵构成，输入字符

28、的入字符的ASCII码即可显示；码即可显示；图形点阵显示：图形点阵显示：没有固定的字符点阵，所有显示内容通没有固定的字符点阵，所有显示内容通过将点阵数据写入显示过将点阵数据写入显示RAM构成，点阵数据中的构成，点阵数据中的“1”控制控制LCD显示一个点，显示一个点，“0”不显示。不显示。1/24/202330单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程LCD显示器简介显示器简介l将将LCD显示器、显示控制电路、显示器、显示控制电路、CPU接口电路以接口电路以及背光控制电路等装配在一起，就构成了液晶显及背光控制电路等装配在一起，就构成了液晶显示

29、模块示模块(LCM)；lLCM具有具有CPU总线接口，可以连接在总线接口，可以连接在CPU总线上总线上接受接受CPU的控制，完成显示工作；的控制，完成显示工作；l对于没有外部总线扩展的对于没有外部总线扩展的CPU，也可以通过，也可以通过CPU的的I/O端口引脚模拟端口引脚模拟CPU总线时序来操作总线时序来操作LCM。1/24/202331单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介1、LCM 1602的内部结构的内部结构l1602字符点阵字符点阵LCM有有2个显示行，每行可显示个显示行，每行可

30、显示16个个字符，显示控制器为字符，显示控制器为HD44780，通过，通过HD44100进进行显示规模的扩展：行显示规模的扩展：1/24/202332单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介1、LCM 1602的内部结构的内部结构lLCM 1602引脚功能：引脚功能：DB0DB7为双向数据总线，用于和为双向数据总线，用于和CPU交换数据；交换数据；E为总线周期有效指示，高电平有效；为总线周期有效指示，高电平有效；R/#W为读写选择线，为读写选择线，CPU送高电平表示对液晶显示控送高电平表示

31、对液晶显示控制器进行读操作，送低电平表示对制器进行读操作，送低电平表示对LCM进行写操作；进行写操作；D/#I为寄存器选择线，为寄存器选择线，CPU送高电平表示选择液晶显示送高电平表示选择液晶显示控制器的数据寄存器进行操作，送低电平表示对控制器的数据寄存器进行操作，送低电平表示对LCM的指令寄存器进行操作；的指令寄存器进行操作；VEE为对比度调节端，通过改变该引脚上的电压值可控为对比度调节端，通过改变该引脚上的电压值可控制制LCD显示内容的对比度；显示内容的对比度；VCC和和GND为为LCM的电源和地。的电源和地。1/24/202333单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理

32、与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介1、LCM 1602的内部结构的内部结构lLCM 1602的内部寄存器：的内部寄存器：指令寄存器指令寄存器(IR)：用于存储：用于存储CPU送达的指令代码，主要送达的指令代码，主要包括写入控制器的清屏及移动光标指令、设置显示地址包括写入控制器的清屏及移动光标指令、设置显示地址指令、设置字形码指令等。指令、设置字形码指令等。IR是一个只写寄存器；是一个只写寄存器；数据寄存器数据寄存器(DR)：用于暂存：用于暂存CPU对控制器内对控制器内DDRAM和和CGRAM进行读写的数据；进行读写的数据；忙标志忙标志(BF

33、)：当：当BF=1时，表示时，表示HD44780处于内部操作处于内部操作阶段，除了读忙标志指令之外，不接受任何其它指令。阶段，除了读忙标志指令之外，不接受任何其它指令。CPU在向在向HD44780发送指令前一定要先判断发送指令前一定要先判断BF=0才可才可以继续写入指令；以继续写入指令；1/24/202334单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介1、LCM 1602的内部结构的内部结构lLCM 1602的内部寄存器：的内部寄存器：地址计数器地址计数器(AC)：指定被操作的：指定被操作的D

34、DRAM或或CGRAM的的地址。地址包含在指令里，首先由地址。地址包含在指令里，首先由CPU写入写入IR，然后，然后转存到转存到AC。指令写入控制器时将指明该地址到底是用。指令写入控制器时将指明该地址到底是用于于DDRAM还是还是CGRAM；当当CPU对对DDRAM或或CGRAM的读写操作完成后，的读写操作完成后，AC将根据自动增量或减量设置自动加将根据自动增量或减量设置自动加1或减或减1。1/24/202335单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介1、LCM 1602的内部结构的内部结

35、构lLCM 1602的内部寄存器的控制：的内部寄存器的控制：CPU通过控制通过控制D/#I和和R/#W选择要操作的寄存器：选择要操作的寄存器：D/#IR/#W操作操作对对象象00选择选择指令寄存器指令寄存器(IR)，进进行写入操作行写入操作01读读出忙出忙标标志和地址志和地址计计数器数器10选择选择数据寄存器数据寄存器(DR)，进进行写入操作行写入操作11选择选择数据寄存器数据寄存器(DR)，进进行行读读出操作出操作1/24/202336单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介1、LCM

36、1602的内部结构的内部结构lLCM 1602的内部存储器：的内部存储器：显示数据存储器显示数据存储器(DDRAM)：存放对应位置要显示：存放对应位置要显示数据的数据的ASCII码或字形码。对于码或字形码。对于1602LCD显示显示模块，第一行模块，第一行16个显示字符的个显示字符的ASCII码或字形码或字形码存放在码存放在DDRAM中地址中地址0开始的开始的16个单元中，个单元中，第二行第二行16个显示字符的个显示字符的ASCII码和字形码则存码和字形码则存放在放在DDRAM中地址中地址0 x40开始的开始的16个单元中。个单元中。1/24/202337单片机原理与接口技术教程单片机原理与接

37、口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介1、LCM 1602的内部结构的内部结构lLCM 1602的内部存储器：的内部存储器：存放用户自行设计的字符点阵数据。存放用户自行设计的字符点阵数据。CGRAM可存储可存储8个个58点阵字符的字形点阵数据，或者点阵字符的字形点阵数据，或者4个个510点阵字点阵字符的字形点阵数据。这些字符在符的字形点阵数据。这些字符在HD44780内部的编码从内部的编码从0 x00开始排列；开始排列；CGRAM中的点阵数据写入后将一直保持，显示自定义中的点阵数据写入后将一直保持，显示自定义字符时只要将相应

38、的编码写入显示位置对应的字符时只要将相应的编码写入显示位置对应的DDRAM中即可；中即可；LCM掉电后掉电后CGRAM中的数据不保存，下次上电后必中的数据不保存，下次上电后必须重新写入。须重新写入。1/24/202338单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介2、LCM 1602的操作时序的操作时序lCPU对对HD44780进行一次总线读操作的时序为：进行一次总线读操作的时序为：1/24/202339单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技

39、术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介2、LCM 1602的操作时序的操作时序lCPU对对HD44780进行一次总线写操作的时序为：进行一次总线写操作的时序为：1/24/202340单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介2、LCM 1602的操作时序的操作时序lCPU对对HD44780进行总线读写操作时的各种时间参数的大进行总线读写操作时的各种时间参数的大小及含义分别为：小及含义分别为：时间时间段段最小最小值值典型典型值值最大最大值值单单位位信号含信号含义义tcycE1

40、000nsE信号周期信号周期PWEH450E信号周期中高信号周期中高电电平保持平保持时间时间tAS60地址建立地址建立时间时间(D/#I及及R/#W有效到有效到E有效之有效之间间)tAH20地址保持地址保持时间时间tDDR360数据延数据延迟时间迟时间(控制有效到控制有效到读读数据有效之数据有效之间间)tDSW195数据准数据准备时间备时间(数据有效到数据有效到E无效之无效之间间)1/24/202341单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介3、LCM 1602的控制指令的控制指令lCPU

41、通过通过HD44780的的R/#W和和D/#I引脚以及数据总线引脚以及数据总线DB0DB7来控制来控制LCM的显示。具体控制指令如下：的显示。具体控制指令如下：指令指令说说明明指令代指令代码码说说明明D/#IR/#WD7D6D5D4D3D2D1D0清屏清屏LL00000001清除屏幕清除屏幕,置置AC为为0返回返回LL0000001x设设DDRAM地址地址为为0，显显示回原位，示回原位，DDRAM内内容不容不变变输输入方式入方式设设置置LL000001D/IS设设光光标标移移动动方向，并指定整体是否移方向，并指定整体是否移动动1/24/202342单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教

42、程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介3、LCM 1602的控制指令的控制指令指令指令说说明明指令代指令代码码说说明明D/IR/WD7D6D5D4D3D2D1D0显显示开关控制示开关控制LL00001DCB设设置整体置整体显显示的开关示的开关(D),光光标标的开关的开关(C),光光标标位置的字符是否位置的字符是否闪烁闪烁(B)移位移位LL0001S/CR/Lxx移移动动光光标标或或显显示区示区,不改不改变变DDRAM内容内容功能功能设设置置LL001DLNFxx设设接口数据位数接口数据位数(DL),显显示行数示行数(N)及字形及字形

43、(F)CGRAM地址地址设设置置LL016位位CGRAM地址地址设设置置CGRAM地址，此后地址，此后CPU对对DR的的读读写写将影响将影响CGRAMDDRAM地址地址设设置置LL17位位DDRAM地址地址设设置置DDRAM地址，此后地址，此后CPU对对DR的的读读写写将影响将影响DDRAM1/24/202343单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.1 1602字符点阵字符点阵LCM简介简介3、LCM 1602的控制指令的控制指令指令指令说说明明指令代指令代码码说说明明D/IR/WD7D6D5D4D3D2D1D0读读忙信号及地忙

44、信号及地址址计计数器数器LHBF7位位AC判断忙信号位（判断忙信号位（BF）,并并读读地址地址计计数器数器AC的内容的内容写数据：写数据：HL数据数据向向CGRAM或或DDRAM写数据写数据读读数据：数据：HH数据数据从从CGRAM或或DDRAM读读数据数据I/D1:增量方式增量方式 0:减量方式减量方式 S1:移位移位S/C1:显显示移位示移位 0:光光标标移位移位R/L1:右移右移 0:左移左移DL1:8位数据位数据总线总线 0:4位数据位数据总线总线 N1:2行行 0:1行行DDRAM:显显示数据示数据RAMCGRAM:字符生成字符生成RAMAC:用于用于DD/CGRAM的地址的地址计计

45、数器数器F1:5x10点点阵阵 0:5x7点点阵阵BF1:内部操作内部操作(忙忙)0:可接收命令可接收命令(闲闲)1/24/202344单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.2 1602字符点阵字符点阵LCM与单片机的接口与单片机的接口1602字符点阵字符点阵LCM与单片机的接口原理图与单片机的接口原理图P1口的低口的低3位作为三根位作为三根控制总线控制总线P0口作为数据总线口作为数据总线P1.3为为LCM的背光控的背光控制：制：P1.3输出输出1时熄灭背光时熄灭背光P1.3输出输出0时点亮背光时点亮背光可变电阻可变电阻VR1控

46、制控制LCM的显示对比度的显示对比度1/24/202345单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.3.2 1602字符点阵字符点阵LCM与单片机的接口与单片机的接口1602字符点阵字符点阵LCM与单片机的接口程序示例与单片机的接口程序示例#include#include#define LCM_DIP10#define LCM_RWP11#define LCM_EP12#define LCM_DBP0unsigned char LCMReadState(void)unsigned char state;LCM_DB=0 xff;/并行端

47、口必须先置并行端口必须先置1再读再读LCM_E=0;/开始开始模拟读模拟读IR的总线的总线时时序序LCM_DI=0;LCM_RW=1;LCM_E=1;/E=1，有效总线周期开始，有效总线周期开始_nop_();/延时一个机器周期等待延时一个机器周期等待/LCM准备好数据准备好数据state=LCM_DB;/读数据总线读数据总线LCM_E=0;/E=0，结束总线周期，结束总线周期return state;1/24/202346第六章第六章第六章第六章 单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出单片机输入输出接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计接口及系统扩展设计6.4 6.4 图

48、形点阵图形点阵图形点阵图形点阵LCDLCD显示模块的显示模块的显示模块的显示模块的控制控制控制控制扩展总线时序驱动扩展总线时序驱动扩展总线时序驱动扩展总线时序驱动1/24/202347单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.4.1 12864图形点阵图形点阵LCM简介简介1、LCM 12864的内部结构的内部结构l12864图形点阵图形点阵LCM采用两片采用两片HD61202U和一片和一片HD61203U相配合驱动相配合驱动12864点阵的点阵的LCD显示器。其内部结构为：显示器。其内部结构为：1/24/202348单片机原理与接口技

49、术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教程6.4.1 12864图形点阵图形点阵LCM简介简介1、LCM 12864的内部结构的内部结构lLCM 12864的引脚功能的引脚功能DB0DB7为双向数据总线，用于和为双向数据总线，用于和CPU交换数据；交换数据；E为总线周期有效指示，高电平有效；为总线周期有效指示，高电平有效；R/#W为读写选择线，为读写选择线，CPU送高电平表示对送高电平表示对LCM进行读操作，送低进行读操作，送低电平表示对电平表示对LCM进行写操作；进行写操作；D/#I为寄存器选择线，为寄存器选择线，CPU送高电平表示选择送高电平表示选择LC

50、M的数据寄存器的数据寄存器进行操作，送低电平表示对进行操作，送低电平表示对LCM的指令寄存器进行操作；的指令寄存器进行操作；VEE为对比度调节端，通过改变该引脚上的电压值可控制为对比度调节端，通过改变该引脚上的电压值可控制LCD显显示内容的对比度；示内容的对比度；#CS1和和#CS2：低有效，对：低有效，对LCM内部的两片内部的两片HD61202U进行片选，进行片选，#CS1有效表示选择左半屏控制器，有效表示选择左半屏控制器，#CS2有效选择右半屏控制器；有效选择右半屏控制器；VCC和和GND为为LCM的电源和地。的电源和地。1/24/202349单片机原理与接口技术教程单片机原理与接口技术教