单片机键盘显示接口技术.ppt

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1、第第6 6章章 键盘键盘、显显示接口技示接口技术术 6.1 6.1 键盘接口电路设计键盘接口电路设计 6.2 6.2 显示接口电路设计显示接口电路设计6.3 6.3 键盘键盘/显示接口电路应用设计显示接口电路应用设计6.1 6.1 单片机键盘接口电路设计单片机键盘接口电路设计 一、一、键盘基本知识键盘基本知识 独立联接式无编码键盘独立联接式无编码键盘独立联接式编码键盘独立联接式编码键盘1、键盘键盘的分的分类与类与结构结构独立联接式键盘独立联接式键盘矩阵联接式键盘矩阵联接式键盘屏幕键盘屏幕键盘(触摸屏）触摸屏）无编码键盘无编码键盘编码键盘编码键盘无编码，简单有效，键数较少时采用无编码，简单有效，

2、键数较少时采用编码，节省编码，节省I/OI/O口线，键数较多时采用口线，键数较多时采用矩阵联接式键盘矩阵联接式键盘读取值读取值输出值输出值键码键码 键名键名P1.7P1.7P1.6P1.6 P1.5P1.5 P1.4P1.4 P1.3P1.3 P1.2P1.2 P1.1P1.1 P1.0P1.01 11 11 10 01 11 11 10 0EEHEEH1#1#1 11 10 01 11 11 11 10 0DEHDEH2 21 10 01 11 11 11 11 10 0BEHBEH3 30 01 11 11 11 11 11 10 07EH7EH4 41 11 11 10 01 11 10

3、 01 1EDHEDH5 51 11 10 01 11 11 10 01 1DDHDDH6 61 10 01 11 11 11 10 01 1BDHBDH7 70 01 11 11 11 11 10 01 17DH7DH8 81 11 11 10 01 10 01 11 1EBHEBH9 91 11 10 01 11 10 01 11 1DBHDBH10101 10 01 11 11 10 01 11 1BBHBBH11110 01 11 11 11 10 01 11 17BH7BH12121 11 11 10 00 01 11 11 1E7HE7H13131 11 10 01 10 01 1

4、1 11 1D7HD7H14141 10 01 11 10 01 11 11 1B7HB7H15150 01 11 11 10 01 11 11 177H77H16161 11 11 11 1F FH H无键无键 按键数量进一步增加时按键数量进一步增加时,采用矩阵联接式键盘可节省更多的口采用矩阵联接式键盘可节省更多的口线线,接口电路也更简单。接口电路也更简单。需要软件上设计键盘扫描程序。矩需要软件上设计键盘扫描程序。矩阵的行、列数越多，键盘扫描程序阵的行、列数越多，键盘扫描程序就越复杂。就越复杂。集成矩阵键盘编码器集成矩阵键盘编码器屏幕键盘（触摸屏）屏幕键盘（触摸屏）电阻式电阻式电容感应式电容

5、感应式红外线式红外线式表面声波式表面声波式原理（以电阻触摸屏为例原理（以电阻触摸屏为例）:CRT或或LCD屏上覆盖透明电阻屏上覆盖透明电阻薄膜薄膜，手指触摸屏手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在变化，在X X和和Y Y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出（器。控制器侦测到这一接触并计算出（X X，Y Y）的位置，的位置，从而实现类似于鼠标的键盘扫描。从而实现类似于鼠标的键盘扫描。当行、列数超过处理器的一个当行、列数超过处理器的一个数据宽度，即超过数据

6、宽度，即超过88键盘时键盘时,扫描程序将更为复杂扫描程序将更为复杂,扫描时间扫描时间更长，甚至可能造成键盘漏扫更长，甚至可能造成键盘漏扫现象发生。对于这种情况现象发生。对于这种情况,需要需要采用矩阵联接式编码键盘采用矩阵联接式编码键盘,例如例如PC机键盘就是矩阵联接式编码机键盘就是矩阵联接式编码键盘。键盘。2、键盘的抖动与消除、键盘的抖动与消除 按键弹簧的跳动及电路的瞬变将使键在闭合和断开时按键弹簧的跳动及电路的瞬变将使键在闭合和断开时有持续约数有持续约数mS的抖动。这可能被处理器误认为按下了几次的抖动。这可能被处理器误认为按下了几次键。为避免这种误解键。为避免这种误解,需采用键盘消抖措施。需

7、采用键盘消抖措施。消消抖抖措措施施硬件消抖硬件消抖软件消抖软件消抖硬件消抖硬件消抖抖动过程抖动过程软件消抖软件消抖3 3、叠键的防止、叠键的防止 实际按键操作时将不可避免地遇到几个键同时按下或一个键还实际按键操作时将不可避免地遇到几个键同时按下或一个键还未释放另一键已按下的情况，显然，这可能引起键盘识别的混乱。未释放另一键已按下的情况，显然，这可能引起键盘识别的混乱。防防叠叠键键措措施施机械连锁机械连锁软件判别软件判别 先入为主法：首先读到的一个键未释放时不先入为主法：首先读到的一个键未释放时不 再读其它键再读其它键后释为主法：认取最后释放开的键后释为主法：认取最后释放开的键 二、键盘接口电路

8、程序设计二、键盘接口电路程序设计 1 1简单键盘的扫描程序设计简单键盘的扫描程序设计 以以单单片片机机为为基基础础的的电电子子产产品品设设计计中中，键键盘盘是是一一种种最最为为常常见见的的人人机机交交互互设设备备。通通常常，键键数数较较少、键盘的功能简单。少、键盘的功能简单。键盘扫描程序嵌入键盘扫描程序嵌入到主程序循环之中，到主程序循环之中，与主程序一起构成主与主程序一起构成主循环套。循环套。键敲击速度约几次键敲击速度约几次/S,设计键盘扫描程序设计键盘扫描程序时时,必须保证约必须保证约100mS内就要循环扫描内就要循环扫描1次次。键盘扫描程序键盘扫描程序 KBPKBP：MOVMOVP1P1，

9、#0FFH#0FFH；置置PlPl口为输入方式口为输入方式MOVMOVA A，P1P1；读键值读键值CPLCPLA AANL ANL A A，#07H#07H；屏蔽高屏蔽高5 5位位JZ JZ MAINMAIN；无键闭合置新检测无键闭合置新检测ACALL ACALL D12MSD12MS；延时延时1212msms，去抖动去抖动MOV MOV A A，P1P1；再测有无键闭合再测有无键闭合CPLCPLA AANL ANL A A，#07H#07H；屏蔽高屏蔽高5 5位位JZ JZ MAINMAIN；无键闭合，置新检测无键闭合，置新检测JB JB ACC.0ACC.0，A0A0；判闭合键键号，转相

10、应程序入口判闭合键键号，转相应程序入口JB JB ACC.1ACC.1，A1A1JB JB ACC.2ACC.2，A1A1AJMPAJMPMAINMAINA0A0：AJMPAJMP；去键处理程序去键处理程序A1A1：AJMPAJMPKEY1KEY1A2A2：AJMPAJMPKEY2KEY2KEY0KEY0：AJMPAJMPMAINMAINKEY1KEY1：AJMPAJMPMAINMAINKEY2KEY2：AJMPAJMPMAINMAIN2 2复杂键盘的扫描程序设计复杂键盘的扫描程序设计 键盘扫描间隔时间直接取决于主程序执行环境，因此可能出现对键的响键盘扫描间隔时间直接取决于主程序执行环境，因此

11、可能出现对键的响应不及时现象应不及时现象进入键盘扫描程序后直接调用了延时程序，也有可能影响主程序中其它进入键盘扫描程序后直接调用了延时程序，也有可能影响主程序中其它并发事件的处理并发事件的处理简单键盘扫描程序的缺点：简单键盘扫描程序的缺点：确确保保对对键键的的响响应应速速度度，不不能能丢丢键键对对主主程程序序的的影影响响小小，不不能能影影响系响系 统统中中其其它它并并行行处处理理任任务务的的执执行行扫扫描描算算法法稳稳定定、易易于于扩扩展展和和修改修改功耗小、效率高功耗小、效率高高效的键盘分析扫描方案应做到高效的键盘分析扫描方案应做到:（1 1）定时器中断法键盘）定时器中断法键盘 扫描程序设计

12、扫描程序设计（2 2）多任务时标法键盘扫描程序设计）多任务时标法键盘扫描程序设计定定时时扫扫描描提提高高了了键键盘盘响响应应速速度度、主主程程序序效效率率。但但是是，对对于于系系统统并并发发任任务务的的处处理理问问题题则则仍仍然然未未从从根根本本上上予予以以解解决决。对对于于复复杂杂系系统统的的键键盘盘（包包括括显显示示器器）扫扫描，可以采用描，可以采用多任务时标法多任务时标法进行键盘扫描程序设计。进行键盘扫描程序设计。每每5050msms调调用用1 1次次LEDLED显显示示程序程序每每2020msms调调用用1 1次次键键盘盘扫扫描程序描程序每每100 100 msms读读取取CT1CT1

13、计计数数值值，计计算算计计量量值值和和显显示示值值1 1次次，刷刷新新计计量量值值、显显示示值值和和总计量值存储单元总计量值存储单元每每200200msms读读取取手手动动发发油油开关开关P1.5P1.5状态状态1 1次次例如：某加油机进程调度例如：某加油机进程调度3 3键盘中断法扫描程序设计键盘中断法扫描程序设计 程序扫描或定时扫描方式中，存在程序扫描或定时扫描方式中，存在CPUCPU可能空扫描或不能及时响应键输入可能空扫描或不能及时响应键输入的情况。为了克服这种缺点可以采用键盘中断法设计键盘扫描程序。的情况。为了克服这种缺点可以采用键盘中断法设计键盘扫描程序。三、三、BCD拨码键盘及其接口

14、设计拨码键盘及其接口设计 工业控制或智能仪器装置中，还有一种常见的参数设置输入设备，即工业控制或智能仪器装置中，还有一种常见的参数设置输入设备，即BCD拨码盘。现场操作工通过拨动旋转式拨盘给计算机设置参数，具有直拨码盘。现场操作工通过拨动旋转式拨盘给计算机设置参数，具有直观、简洁的优点。观、简洁的优点。BCD拨码键盘内部设置有编码电路从而可直接输出拨码键盘内部设置有编码电路从而可直接输出BCD码键盘编码，现场操作方便。码键盘编码，现场操作方便。当当BCD拨码盘拨至拨码盘拨至09中任何一个数时中任何一个数时,对应的引脚就将与公共端接通。例对应的引脚就将与公共端接通。例如如,1码盘拨至码盘拨至9,

15、则其则其8421引脚输出引脚输出1001。P1.4P1.7选通拨码盘，低电平有效选通拨码盘，低电平有效,每次仅允许选中一只拨盘每次仅允许选中一只拨盘,否则会发生数据冲突。否则会发生数据冲突。P1.0P1.3读入读入BCD数据。数据。二极管起隔离作用二极管起隔离作用,以防数据经过公共端发生短路而引起误读数。以防数据经过公共端发生短路而引起误读数。小结：小结：独立联接键盘？编码键盘？矩阵键盘独立联接键盘？编码键盘？矩阵键盘？键盘的抖动与消除？键盘的抖动与消除？键盘程序扫描的方法？键盘程序扫描的方法？BCD拨码盘？拨码盘？6.26.2显示接口电路设计显示接口电路设计一、显示器基本知识一、显示器基本知

16、识LED数码显示数码显示LCD数码显示数码显示LED点阵图形显示点阵图形显示LCD点阵图形显示点阵图形显示点阵点阵CRT图形显示图形显示1LED数码显示技术数码显示技术发光二极管单管导通压降约发光二极管单管导通压降约1.62.4V,电流约电流约520mA,响应时间约响应时间约5-20 S共阴极共阴极共阳极共阳极高亮度高亮度低亮度低亮度8 8 8 8段段段段LEDLEDLEDLED数码管显示字型码数码管显示字型码数码管显示字型码数码管显示字型码 显示显示字形字形a ab bc cd de ef fg gh h共阴极共阴极字型码字型码共共 阳阳 极极字字 型型 码码 0 01 11 11 11 1

17、1 11 10 00 0FCFC03031 10 01 11 10 00 00 00 00 060609 9F F2 21 11 10 01 11 10 01 10 0DADA25253 31 11 11 11 10 00 01 10 0F2F20D0D4 40 01 11 10 00 01 11 10 0666699995 51 10 01 11 10 01 11 10 0B6B649496 61 10 01 11 11 11 11 10 0BEBE41417 71 11 11 10 00 00 00 00 0E0E01F1F8 81 11 11 11 11 11 10 00 0FCFC03

18、039 91 11 11 11 10 01 11 10 0F6F60909A A1 11 11 10 01 11 11 10 0EEEE1111b b0 00 01 11 11 11 11 10 03E3EC1C1C C1 10 00 01 11 11 10 00 09C9C6363d d0 01 11 11 11 10 01 10 07A7A8585E E1 10 00 01 11 11 11 10 09E9E6161F F1 10 00 00 01 11 11 10 08 8E E7171灭灭0 00 00 00 00 00 00 00 00000FFFFafbgecdh2LCD液晶数码显

19、示液晶数码显示 LCDLCD的段位工作电压：的段位工作电压：1.51.55 5V V 工作电流：数工作电流：数 A A可由可由CMOSCMOS电路直接驱动电路直接驱动LCDLCD的响应时间较长：的响应时间较长：2020100100 S S，并需背景光并需背景光LCDLCD显示器寿命与驱动方式有关显示器寿命与驱动方式有关:直流驱动时直流驱动时500500小时小时 交流驱动时交流驱动时1000010000小时小时显示器结构显示器结构LCD的驱动方式的驱动方式直流驱动直流驱动交流驱动交流驱动（1）“异或异或”门控交流驱动门控交流驱动液晶显示段上即得到一个直流分量为液晶显示段上即得到一个直流分量为0的

20、交流方波信号的交流方波信号BC 50HZ的方波的方波A液晶显示段的一端液晶显示段的一端C50HZ的方波的方波A与显示数据与显示数据D“异或异或”液晶显示段的另一端液晶显示段的另一端B（2 2）高频抹除交流驱动）高频抹除交流驱动 显示方波显示方波A：50Hz抹除方波抹除方波A：20KHzD=0时：低频信号时：低频信号AD=1时：高频信号时：高频信号A输出到输出到LCD显示段的一端显示段的一端BLCD段另一端接段另一端接B的直流分量的直流分量+(1/2)Vm液晶的反应时间长，对高频信号无应，液晶不显示。高频信号是抹除信号液晶的反应时间长，对高频信号无应，液晶不显示。高频信号是抹除信号3 3数码显示

21、的静态、动态扫描方式数码显示的静态、动态扫描方式 静态扫描显示电路静态扫描显示电路n个数码管共需要个数码管共需要I/O口线：口线：8n每个数码管导通时间：每个数码管导通时间：100优点：软件设计简单，程序设计中不必反复对显示器进行刷新优点：软件设计简单，程序设计中不必反复对显示器进行刷新缺点：硬件投资大，占用口线多缺点：硬件投资大，占用口线多 静态扫描的优、缺点：静态扫描的优、缺点：动态扫描显示电路动态扫描显示电路n个数码管共需要个数码管共需要I/O口线：口线：8n每个数码管导通时间：每个数码管导通时间：1/n动态扫描的优缺点与静态扫描恰好相反动态扫描的优缺点与静态扫描恰好相反需需注注意意，n

22、 n位位显显示示器器动动态态扫扫描描时时，每每位位显显示示器器只只导导通通1/1/n n扫扫描描周周期期，为确保显示亮度，段驱动电流必须相应扩大为确保显示亮度，段驱动电流必须相应扩大n n倍。倍。LEDLED静态扫描接口电路静态扫描接口电路LCDLCD静态扫描电路静态扫描电路 MC14543MC14543是带锁存器的是带锁存器的LED/LCDLED/LCD译码驱动器，引脚信号：译码驱动器，引脚信号：A AD D：4 4位二进制数码输入端位二进制数码输入端a ag g：7 7字段码输出端字段码输出端PHPH：方式控制端。方式控制端。1 1驱动共阳极驱动共阳极LEDLED；0 0驱动共阴极驱动共阴

23、极LEDLED。方波驱动方波驱动LCDLCD。LDLD：片片内内锁锁存存器器控控制制端端。高高电电平平时时，允允许许A AD D端端的的数数据据输输入入片片内内锁锁存存器器；低低电电平平时时，输输入数据被锁存。入数据被锁存。BI：消隐控制端。高电平时，使消隐控制端。高电平时，使PH端与端与ag端的信号相位相同，不显示字符。端的信号相位相同，不显示字符。二、二、LED/LCDLED/LCD点阵图形显示技术点阵图形显示技术 1 1LEDLED点阵图形显示技术点阵图形显示技术75共共35只只LED组成。显示各种字母、数字和常用符号。多个组成。显示各种字母、数字和常用符号。多个点阵式点阵式LEDLED

24、显示器组合起来可以组成显示器组合起来可以组成LEDLED大屏幕显示屏，用来显示汉大屏幕显示屏，用来显示汉字、图形和表格，而且能产生各种动画效果。字、图形和表格，而且能产生各种动画效果。目前，基于三基色原理设计的彩色点阵式目前，基于三基色原理设计的彩色点阵式LEDLED显示器可以实现彩显示器可以实现彩色图形动态显示，在新闻媒介和广告宣传中应用已很普遍。色图形动态显示，在新闻媒介和广告宣传中应用已很普遍。5757点阵式点阵式LEDLED显示器显示器 LCD点阵图形显示屏主要应用于智能仪器和手持设备点阵图形显示屏主要应用于智能仪器和手持设备点阵式字符显示一般采用点阵式字符显示一般采用57格式格式汉字

25、显示时则采用汉字显示时则采用1616、2424等等 例如，例如，64128LCD显示屏的智能仪器，可以显示显示屏的智能仪器，可以显示816个个57点阵字符，也可以显示点阵字符，也可以显示48个个1616点阵汉字。点阵汉字。有些有些LCD点阵显示屏点阵显示屏内部自带驱动器内部自带驱动器有些有些LCDLCD显示屏则需要显示屏则需要附加驱动器附加驱动器LCD162液晶屏液晶屏2LCD点阵图形显示技术点阵图形显示技术3 3点阵图形显示的字库技术点阵图形显示的字库技术 点阵图形显示器显示字符时一般需要点阵图形显示器显示字符时一般需要字库字库提供字符点阵码提供字符点阵码小型应用系统需要显示的字符数较少，可

26、以自编字库存放于系统小型应用系统需要显示的字符数较少，可以自编字库存放于系统程序程序ROM中，使用中通过查表程序调用，这个存放于程序存储器中，使用中通过查表程序调用，这个存放于程序存储器中的小型字库，通常称为中的小型字库，通常称为软字库软字库1个个1616点点阵阵需需要要32个个字节进行描述字节进行描述如何自编点阵如何自编点阵汉字库？汉字库？ZIKU:ZIKU:MOVMOVDPTRDPTR，SHOUZHI2SHOUZHI2；MOVMOVR1R1，#32#32；数据长度为数据长度为3333MOVMOVR0R0，#20H#20H；数据调到数据调到RAMRAM中中2020H H起处起处LOOP1LO

27、OP1：MOVCMOVCA A，DPTRDPTRMOVMOVR0R0，A AINCINCR0R0INCINCDPTRDPTRDJNZDJNZR1R1，LOOP1LOOP1RETRETSHOUZHI2 SHOUZHI2 EQUEQU0200H0200HSHOUZHI2:SHOUZHI2:DBDB0000，2222，4444，0000，8080，0000，FEFE，C4C4；“温温”字字模模上上部部DBDBC4C4，C4C4，C4C4，C4C4，FEFE，0000，0000，0000DBDB0000，0808，7878，0606，4141，7A7A，4545，7A7A；“温温”字字模模下下部部DB

28、DB4444，4444，4444，7A7A，4545，7A7A，4040，0000ENDEND以下程序实现将以下程序实现将“温温”字的字的1616点阵从程序点阵从程序ROM中调出到中调出到RAM的的20H3FH中中大部分嵌入式应用系统对汉字等字符的需求量仅约几十个汉大部分嵌入式应用系统对汉字等字符的需求量仅约几十个汉字及特殊字符，因此，自编软字库的应用非常广泛字及特殊字符，因此，自编软字库的应用非常广泛对于汉字字符需求量较大的应用场合，需要应用硬字库对于汉字字符需求量较大的应用场合，需要应用硬字库 例如，例如，GB5199A硬字库，内部固化了国标一、二级汉字，其硬字库，内部固化了国标一、二级汉

29、字，其ROM容量为容量为2Mb。硬字库实际上就是一个固化了字库信息的硬字库实际上就是一个固化了字库信息的ROM，其与其与CPU系统的接系统的接口设计方法与普通口设计方法与普通ROM设计完全相同设计完全相同4 4特殊形状特殊形状LED/LCDLED/LCD显示屏显示屏 三、三、CRTCRT点阵点阵/图形显示技术图形显示技术 CRT点阵点阵/图形显示是目前最为完善的显示技术之一图形显示是目前最为完善的显示技术之一单色显示模式：单色显示模式：VGA VGA 640480TVGA TVGA 1024768扫描方式：扫描方式：逐行逐行隔行隔行显示卡显示卡小结：小结：LED数码显示数码显示?LCD数码显示

30、数码显示?LED点阵图形显点阵图形显示？示？LCD点阵图形显示？点阵图形显示？CRT点阵图形显示？点阵图形显示？LCD的直流驱动与交流驱动？的直流驱动与交流驱动？静态扫描与动态扫描？静态扫描与动态扫描？点阵图形显示字库？点阵图形显示字库？6.3键盘键盘/显示接口电路应用设计显示接口电路应用设计一、一、LED+KEY扫描电路应用实例扫描电路应用实例例例6-3-1：4LED+42KEY接口电路接口电路 74LS373锁存锁存P0口输出的显示段码口输出的显示段码P1.0P1.3输出输出LED位码位码P1.4、P1.5输入输入键的行扫描码键的行扫描码程序设计程序设计例例6-3-2：4LED+43KEY接口电路接口电路 程序设计程序设计LCD显示接口电路显示接口电路点阵点阵LEDLED显示接口电路显示接口电路应用应用8279设计的设计的88键盘与键盘与16位位LED显示接口显示接口作业：作业：1：简述静态扫描与动态扫描的原理，并加以：简述静态扫描与动态扫描的原理，并加以比较。比较。2：设计一个：设计一个4LED44KEY的键盘的键盘/LED电电路，并编写扫描子程序。路，并编写扫描子程序。