第四章人机接口优秀课件.ppt
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1、第四章人机接口第1页,本讲稿共96页 1 MCS-511 MCS-51与显示器的接口与显示器的接口v为方便人们观察和监视单片机的运行,通常需要用一种显示器作为为方便人们观察和监视单片机的运行,通常需要用一种显示器作为单片机的输出设备,用来显示单片机的键输入值、中间信息及运算单片机的输出设备,用来显示单片机的键输入值、中间信息及运算结果。结果。v单片机系统中常用的显示器主要有单片机系统中常用的显示器主要有LED(LED(发光二极管发光二极管)和和LCD(LCD(液晶液晶显示器显示器)。v两种显示器具有耗电省、配置灵活、线路简单、安装方便、耐振动、两种显示器具有耗电省、配置灵活、线路简单、安装方便
2、、耐振动、寿命长等优点。两者相比,寿命长等优点。两者相比,LEDLED价格更低廉,结构更简单;价格更低廉,结构更简单;LCDLCD功功耗更低,显示清晰度更高。耗更低,显示清晰度更高。第2页,本讲稿共96页一一.MCS-51.MCS-51对对LEDLED的接口的接口1.LED1.LED的种类的种类 LED(Light-Emitting Diode)LED(Light-Emitting Diode)是发光二极管的简称。是发光二极管的简称。LEDLED有七有七段和八段之分,也有共阴和共阳两种。段和八段之分,也有共阴和共阳两种。还有还有“米米”字型字型LEDLED。(a)(a)共阴共阴LEDLED结构
3、结构 (b)(b)共阴共阴LED (c)LED (c)共阳共阳LEDLEDabcdefgspabcdefgspGGacdefbgabsp第3页,本讲稿共96页2.LEDLED数码显示管原理数码显示管原理 数码管发光原理分两种情况:共阳极型数码管发光原理分两种情况:共阳极型a,b,c,d,e,f,ga,b,c,d,e,f,g 各引脚哪个输入低电平,哪个二极管发亮;共阴极型各引脚哪个输入低电平,哪个二极管发亮;共阴极型a-ga-g哪哪个为高电平,哪个二极管亮。每个二极管为段,不同的发个为高电平,哪个二极管亮。每个二极管为段,不同的发光段亮,可组成不同字形。光段亮,可组成不同字形。对于共阴对于共阴L
4、EDLED,显示,显示“3”3”,需要在,需要在8 8个管脚上施加控制电平个管脚上施加控制电平04FH-(04FH-(字型码字型码),04FH04FH是按照是按照 h h,g g,f f,e e,d d,c c,b b,a a D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 对于共阳对于共阳LEDLED,显示,显示“3”3”字型码字型码是是 h h,g g,f f,e e,d d,c c,b b,a a D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D
5、2 D1 D0 1 0 1 1 0 0 0 01 0 1 1 0 0 0 0 第4页,本讲稿共96页3.MCS-513.MCS-51对对LEDLED的显示的显示 MCS-51MCS-51对对LEDLED的显示分为静态和动态两种。的显示分为静态和动态两种。静态显示的特点是:每个数码管能稳定地同时显示各自静态显示的特点是:每个数码管能稳定地同时显示各自字形;即工作过程中加在每一个字形;即工作过程中加在每一个LEDLED上的信号始终同时存在。上的信号始终同时存在。各位的显示字符一旦确定,加在每一块显示器上的信号维持不各位的显示字符一旦确定,加在每一块显示器上的信号维持不变,直到显示另一个字符为止。变
6、,直到显示另一个字符为止。优点:各显示模块相互独立,显示亮度高,编程简单。优点:各显示模块相互独立,显示亮度高,编程简单。缺点:需占用较多的硬件资源。缺点:需占用较多的硬件资源。单片机系统中,常采用单片机系统中,常采用74LS4774LS47、MC14495MC14495等芯片作为等芯片作为LEDLED的静态的静态显示接口。显示接口。第5页,本讲稿共96页4 4位位静态静态LEDLED显示器接口显示器接口译码器1#MC14495a b c d e f g G2#MC14495a b c d e f g G3#MC14495a b c d e f g G4#MC14495a b c d e f
7、g GLELELELE8031GABY1Y0Y2Y3P1.7P1.6P1.5P1.4P1.2P1.1P1.0MC14495MC14495芯片的作用是输入被显示字符的二进制码(或芯片的作用是输入被显示字符的二进制码(或BCDBCD码),并把它自动转换成相应字形码,送给码),并把它自动转换成相应字形码,送给LEDLED显示。显示。第6页,本讲稿共96页MC14495介绍左图为左图为MC14495内内部结构图:部结构图:4位锁存器位锁存器地址译码和笔段地址译码和笔段ROM阵列阵列带限流电阻的驱动电带限流电阻的驱动电路路(输出电流为输出电流为10mA)第7页,本讲稿共96页MC14495介绍左图为左图
8、为MC14495引脚图:引脚图:A、B、C、D为二进制码为二进制码(BCD码码)输输入端入端:锁存控制端,其为低电平时可锁存控制端,其为低电平时可以输入数据,为高电平时锁存输入以输入数据,为高电平时锁存输入数据。数据。h+i:输入数据大于等于:输入数据大于等于10指示位;输指示位;输入大于等于入大于等于10则其输出高电平,否则则其输出高电平,否则为低电平。为低电平。:为输入等于为输入等于15指示位,若输入数据指示位,若输入数据等于等于15,则其输出高电平,否则为高,则其输出高电平,否则为高阻状态。阻状态。VDD、VSS为电源和地。为电源和地。第8页,本讲稿共96页译码器1#MC14495a b
9、 c d e f g G2#MC14495a b c d e f g G3#MC14495a b c d e f g G4#MC14495a b c d e f g GLELELELE8031GABY1Y0Y2Y3P1.7P1.6P1.5P1.4P1.2P1.1P1.0nP1.7-P1.4P1.7-P1.4用于输出欲显示字符的二进制码用于输出欲显示字符的二进制码(BCD(BCD码码);nP1.2P1.2控制二四译码器工作;控制二四译码器工作;nP1.1P1.1和和P1.0P1.0经译码输出后控制经译码输出后控制MC14495MC14495中哪一个接收欲显示的中哪一个接收欲显示的代码。代码。第9
10、页,本讲稿共96页 设设80318031单片机内部单片机内部RAMRAM的的20H20H和和21H21H单元中有四位十六进制数单元中有四位十六进制数(20H20H中为高两位),请编出能在上图电路中自左到右显示出来的中为高两位),请编出能在上图电路中自左到右显示出来的程序。程序。解:相应程序如下:解:相应程序如下:ORG 1000HORG 1000H SDISPLAY SDISPLAY:MOV AMOV A,20H 20H ;20H20H中数送中数送A A ANL A ANL A,#0F0H#0F0H;截取高;截取高4 4位位 MOV PMOV P1 1,A A ;送;送1 1#MC14495M
11、C14495 MOV A MOV A,20H 20H ;20H20H中数送中数送A A SWAP A SWAP A ;低;低4 4位送高位送高4 4位位 ANL AANL A,#0F0H#0F0H;去掉低;去掉低4 4位位 INC AINC A ;A A1 1A A0 0指向指向2 2#MC14495MC14495例第10页,本讲稿共96页 MOV PMOV P1 1,A A ;送;送2 2#MC14495MC14495 MOV A MOV A,21H 21H ;21H21H中数送中数送A A ANL A ANL A,#0F0H#0F0H;截取高;截取高4 4位位 ADD AADD A,#02
12、H#02H ;A A1 1A A0 0指向指向3 3#MC14495MC14495 MOV P MOV P1 1,A A ;送;送3 3#MC14495MC14495 MOV A MOV A,21H 21H ;21H21H中数送中数送A A SWAP A SWAP A ;低;低4 4位送高位送高4 4位位 ANL AANL A,#0F0H#0F0H;去掉低;去掉低4 4位位 ADD AADD A,#03H#03H ;A A1 1A A0 0指向指向4 4#MC14495MC14495 MOV P MOV P1 1,A A ;送;送4#MC144954#MC14495 RET RET END E
13、ND第11页,本讲稿共96页 动态显示动态显示 动态显示是指各动态显示是指各LEDLED轮流地一遍一遍显示各自字符;人们因为轮流地一遍一遍显示各自字符;人们因为视觉器官惰性而看到的是各视觉器官惰性而看到的是各LEDLED似乎在同时显示不同字形。似乎在同时显示不同字形。特点特点是所有是所有LEDLED的段选线并联在一起,而每个的段选线并联在一起,而每个LEDLED对应一根对应一根位选线位选线控制哪一位接收字段码。位选线位选线控制哪一位接收字段码。采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示:各位共用一个采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示:各位共用一个字形口,利用相应的字位选择轮流向各位送出字形码。字形口,
14、利用相应的字位选择轮流向各位送出字形码。优点:优点:硬件开销小。硬件开销小。缺点:缺点:显示的亮度比静态显示差些,位数越多,在动态显示的亮度比静态显示差些,位数越多,在动态显示时亮度越低,同时需要显示时亮度越低,同时需要CPUCPU用于显示刷新的频率越用于显示刷新的频率越高。软件编程较复杂;其实质是:以牺牲高。软件编程较复杂;其实质是:以牺牲CPUCPU的时间换取系的时间换取系统的低功耗,节省了系统资源但使显示亮度降低。为了保证显统的低功耗,节省了系统资源但使显示亮度降低。为了保证显示效果,动态显示位数不能太多,一般不超过示效果,动态显示位数不能太多,一般不超过8 8位。位。第12页,本讲稿共
15、96页8031GALEEAP0.0P0.7WRRDP2.7RESETALERDWRRESETAD7AD0CEIO/MPB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0PC5PC4PC3PC2PC1PC08155LED5LED4LED3LED2LED1LED08003H8002HGGGGG共阳第13页,本讲稿共96页请根据上图编出能在请根据上图编出能在LEDLED5 5LEDLED0 0上显示上显示1995.61995.6的动的动态显示子程序。态显示子程序。例 解:设解:设显示缓冲区显示缓冲区放在放在CPUCPU内部内部RAMRAM中,始址为中,始址为70H70H,显示,显示 缓冲区中被显示字符的
16、字形码表的地址偏移量应预先缓冲区中被显示字符的字形码表的地址偏移量应预先 放入。如下图所示:放入。如下图所示:06H13H05H09H09H01HDS0DS0DS1DS1DS2DS2DS3DS3DS4DS4DS5DS570H70H71H71H72H72H73H73H74H74H75H75H76H76H第14页,本讲稿共96页 ORG 0600HORG 0600HDISPLYDISPLY:MOV AMOV A,#06H#06H ;方式控制字;方式控制字06H06H送送A A MOV DPTR MOV DPTR,#8000H#8000H MOVX DPTR MOVX DPTR,A A ;方式控制字
17、送;方式控制字送81558155命令口命令口DISPLY1DISPLY1:MOV RMOV R0 0,#70H#70H ;显示缓冲区始址送;显示缓冲区始址送R R0 0 MOV R MOV R3 3,#0FEH#0FEH;字位码始值送;字位码始值送R R3 3 MOV A MOV A,R R3 3 LD0 LD0:MOV DPTRMOV DPTR,#8003H#8003H;C C口地址送口地址送DPTRDPTR MOVX DPTR MOVX DPTR,A A ;字位码送;字位码送C C口口 MOV DPTRMOV DPTR,#8002H#8002H;B B口地址送口地址送DPTRDPTR第15
18、页,本讲稿共96页 MOV AMOV A,RR0 0 ;待显字符地址偏移量送;待显字符地址偏移量送A A ADD A ADD A,#13#13 ;对;对A A进行地址修正进行地址修正 MOVC AMOVC A,A+PC A+PC ;查字形码表;查字形码表 MOVX DPTRMOVX DPTR,A A ;字形码送;字形码送B B口口 ACALL DELAY ACALL DELAY ;延时;延时1ms1ms INC R INC R0 0 ;修正显示缓冲区指针;修正显示缓冲区指针 MOV AMOV A,R R3 3 ;字位码送;字位码送A A JNB ACC.5 JNB ACC.5,LDLD1 1;
19、若显示完一遍,则;若显示完一遍,则LEDLED1 1 RL A RL A ;字位码左移一位;字位码左移一位 MOV RMOV R3 3,A A ;送回;送回R R3 3 AJMP LD AJMP LD0 0 ;显示下一个数码;显示下一个数码 LD1LD1:RETRET第16页,本讲稿共96页 DTABDTAB:DB 0C0H DB 0C0H,F9HF9H,0A4H0A4H,0B0H0B0H,99H99H DB 92H DB 92H,82H82H,0F8H0F8H,80H80H,90H90H DB 88H DB 88H,83H83H,0C6H0C6H,0A1H0A1H,86H86H DB 8EH
20、 DB 8EH,0FFH0FFH,0CH0CH,89H89H,7FH7FH DB 0BFH DB 0BFH DELAY DELAY:MOV RMOV R7 7,#02H#02H ;延时;延时1ms1ms程序程序 DELAY1DELAY1:MOV RMOV R6 6,#0FFH#0FFH DELAY2 DELAY2:DJNZ RDJNZ R6 6,DELAY2DELAY2 DJNZ R DJNZ R7 7,DELAY1DELAY1 RET RET END END第17页,本讲稿共96页二二MCS-51MCS-51对对LCDLCD的接口的接口1.1.液晶显示模块液晶显示模块 液晶显示模块是一种将液
21、晶显示器件、连接件、集液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、成电路、PCBPCB线路板、背光源、结构件等装配在一线路板、背光源、结构件等装配在一起的组件。英文名起的组件。英文名“LCD Module”LCD Module”,简称,简称“LCM”,LCM”,中文简称中文简称“液晶显示模块液晶显示模块”。2.2.液晶显示模块分类液晶显示模块分类n数显液晶模块数显液晶模块 (1 1)计数模块)计数模块 (2 2)计量模块)计量模块 (3 3)计时模块)计时模块n液晶点阵字符模块液晶点阵字符模块n点阵图形液晶模块点阵图形液晶模块第18页,本讲稿共96页计数模块v由不同位数的七段型液晶显示
22、器件与译码驱动器或再由不同位数的七段型液晶显示器件与译码驱动器或再加上计数器装配成的计数显示部件;加上计数器装配成的计数显示部件;v具有记录、处理、显示具有记录、处理、显示数字数字的功能;的功能;v我国市场上的主要产品有由我国市场上的主要产品有由CD4055译码驱动器译码驱动器驱动的单位液晶显示器件显示模块,以及由驱动的单位液晶显示器件显示模块,以及由ICM7211,ICM7232,CD14543,UPD145001,HD44100等集成电路与相应配套的液晶显示器件组装成的等集成电路与相应配套的液晶显示器件组装成的4位、位、6位、位、8位、位、10位、位、12位、位、16位计数模块。位计数模块
23、。第19页,本讲稿共96页计量模块v有多位段型液晶显示器件和具有译码、驱动、有多位段型液晶显示器件和具有译码、驱动、计数、计数、A/D转换功能的集成电路组装而成的模转换功能的集成电路组装而成的模块;块;v与传感器配合可以实现任何量值的计量和显与传感器配合可以实现任何量值的计量和显示;示;v计量模块所用的集成电路型号主要有计量模块所用的集成电路型号主要有ICL7106,ICL7116,ICL7126,ICL7136,ICL7135,ICL7129等。等。第20页,本讲稿共96页计时模块v由液晶显示器件与一块计时集成电路装由液晶显示器件与一块计时集成电路装配成的计时器;配成的计时器;v通用、标准型
24、的计时模块很少;只能到通用、标准型的计时模块很少;只能到电子钟厂家去选购或定制;电子钟厂家去选购或定制;v除了计时功能外,有的模块还具有定时、除了计时功能外,有的模块还具有定时、控制等功能;控制等功能;v多用在家电设备上。多用在家电设备上。第21页,本讲稿共96页液晶点阵字符模块v由点阵字符液晶显示模块和专用的行、列驱动器、控制由点阵字符液晶显示模块和专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件,结构件装配而成;器及必要的连接件,结构件装配而成;v可以显示数字和西以上的字符文字符;可以显示数字和西以上的字符文字符;v本身有字符发生器,显示容量大,功能丰富。一般这种本身有字符发生器,显示容量大,功能
25、丰富。一般这种模块最少也可以显示模块最少也可以显示8位位1行或行或16位位1行以上的字符。行以上的字符。v这种模块的点阵排列是这种模块的点阵排列是57、58、511等的一组组等的一组组像素点阵排列组成的。每组为像素点阵排列组成的。每组为1位,每位间有一点的间位,每位间有一点的间隔,每行间也有一行的间隔,所以不能显示图形。隔,每行间也有一行的间隔,所以不能显示图形。v一般在模块控制、驱动器内具有已经固化好的一般在模块控制、驱动器内具有已经固化好的192个字符个字符字模的字符库字模的字符库CGROM。还有让用户自定义建立字符。还有让用户自定义建立字符的随机存储器的随机存储器CGRAM。第22页,本
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