键盘显示器接口.pptx
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1、第10章 AT89S51单片机与输入单片机与输入/输出外设的接口输出外设的接口 1内容概要内容概要 大多数单片机应用系统,都要配置输入外设和输出外设。大多数单片机应用系统,都要配置输入外设和输出外设。常见常见输入外设输入外设有键盘、有键盘、BCD码拨盘等;码拨盘等;输出外设输出外设有有LED数码数码管、管、LCD显示器、打印机等。本章介绍显示器、打印机等。本章介绍AT89S51单片机与各单片机与各种输入外设、输出外设的接口电路设计以及软件编程。种输入外设、输出外设的接口电路设计以及软件编程。210.1 LED数码管显示器的接口设计数码管显示器的接口设计LED(Light Emitting Di
2、ode)数码管应用非常普遍,由)数码管应用非常普遍,由发光二极管构成。发光二极管构成。10.1.1 LED数码管的工作原理数码管的工作原理常见的常见的LED数码管为数码管为“8”字型的,共计字型的,共计8段。每一段对应段。每一段对应一个发光二极管。这种数码管显示器有一个发光二极管。这种数码管显示器有共阳极共阳极和和共阴极共阴极两种,两种,如如图图10-1所示。共阴极所示。共阴极LED数码管的发光二极管的阴极连接数码管的发光二极管的阴极连接在一起,通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为在一起,通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮,相应的段被显示。高电平时,发
3、光二极管点亮,相应的段被显示。4图10-1 8段LED数码管结构及外形 5按照上述格式,显示各种字符的8段LED数码管的段码如表表10-2所示。表表10-1只列出了部分段码,读者也可对某些显示的字符重只列出了部分段码,读者也可对某些显示的字符重新定义,也可选择其他字型的新定义,也可选择其他字型的LED数码管。数码管。除了除了“8”字型的字型的LED数码管外,市面上还有数码管外,市面上还有“1”型型、“米米”字型字型和和“点阵点阵”型型LED显示器,如显示器,如图图10-2所示。厂家所示。厂家也可根据用户的需要定做也可根据用户的需要定做特殊字型的数特殊字型的数码管码管。本章均以本章均以“8”字型
4、的字型的LED数码管为例。数码管为例。610.1.2 LED数码管显示器接口设计举例数码管显示器接口设计举例LED数码管有数码管有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。1LED静态显示方式静态显示方式静态显示指无论多少位静态显示指无论多少位LED数码管,都同时处于显示状态。数码管,都同时处于显示状态。72LED动态显示方式动态显示方式当显示位数较多,静态显示所需的当显示位数较多,静态显示所需的I/O口太多,这时常采用动口太多,这时常采用动态显示。为节省态显示。为节省I/O口,通常将所有显示器的段码线的相应段并口,通常将所有显示器的段码线的相应段并联在一起,由一个联在一
5、起,由一个8位位I/O口控制,而各位显示位的公共端分别口控制,而各位显示位的公共端分别由相应的由相应的I/O线控制。线控制。8段码线占用一个段码线占用一个8位位I/O口,而位选控制使用一个口,而位选控制使用一个I/O口的口的4位口位口线。动态显示就是线。动态显示就是通过段码线向显示器(所有的)输出所要显通过段码线向显示器(所有的)输出所要显示字符的段码示字符的段码。每一时刻,只有一位位选线有效每一时刻,只有一位位选线有效,其他各位都,其他各位都无效。无效。与静态显示比,动态显示与静态显示比,动态显示优点优点节省节省I/O口,显示器越多,优口,显示器越多,优势越明显。势越明显。缺点缺点显示亮度不
6、如静态显示的高,要调整好显示亮度不如静态显示的高,要调整好“扫描扫描”速率,速率,如果如果“扫描扫描”速率较低,会出现闪烁现象。速率较低,会出现闪烁现象。9第8章接口技术基础102024/8/7 周三在一个数码管上显示字符1第8章接口技术基础112024/8/7 周三#include reg52.hunsigned char code Duan=0 x3F,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F;sbit P10=P10;void main()P10=0;P0=Duan1;while(1);第8章接口技术基础122024/8/
7、7 周三例例2:在:在4个数码管上显示字符个数码管上显示字符1、2、3、4见文档见文档例例3:设计一个:设计一个2位位10进制计数器,每秒加进制计数器,每秒加1,在,在LED上显示上显示见文档见文档10.2 键盘的接口设计键盘的接口设计键盘功能:向单片机输入数据、命令等,是人与单片机对话键盘功能:向单片机输入数据、命令等,是人与单片机对话的主要手段。下面介绍键盘工作原理和工作方式。的主要手段。下面介绍键盘工作原理和工作方式。10.2.1 键盘接口应解决的问题键盘接口应解决的问题1键盘的任务键盘的任务任务有任务有3项:项:(1)首先判别是否有键按下?若有,进入下一步。)首先判别是否有键按下?若有
8、,进入下一步。(2)识别哪一个键被按下,并求出相应的键值。)识别哪一个键被按下,并求出相应的键值。(3)根据键值,找到相应键值的处理程序入口。)根据键值,找到相应键值的处理程序入口。132.键盘输入的特点键盘输入的特点常见键盘:触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘,最常用的常见键盘:触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘,最常用的是按键式键盘。是按键式键盘。键盘按键实质上是一个开关。如键盘按键实质上是一个开关。如图图10-7(a)所示,按键开所示,按键开关的两端分别连接在行线和列线上,通过键盘开关机械触点的关的两端分别连接在行线和列线上,通过键盘开关机械触点的断开、闭合,其行线电压输出波形如断开、闭合,
9、其行线电压输出波形如图图10-7(b)所示。所示。图图10-7(b)所示的所示的t1和和t3分别为键的闭合和断开过程中的抖分别为键的闭合和断开过程中的抖动期(呈现一串负脉冲),抖动时间长短与开关的机械特性有动期(呈现一串负脉冲),抖动时间长短与开关的机械特性有关,一般为关,一般为510ms,t2为稳定的闭合期,其时间由按键动作为稳定的闭合期,其时间由按键动作确定,一般为十分之几秒到几秒,确定,一般为十分之几秒到几秒,t0、t4为断开期。为断开期。14图10-7 键盘开关及其行线波形 第8章接口技术基础162024/8/7 周三抖动的消除 按键的抖动人是察觉不到的,但会对按键的抖动人是察觉不到的
10、,但会对高速运行的高速运行的 CPU产生干扰,进而产生误处产生干扰,进而产生误处理。为了保证按键闭合一次仅作一次键输入理。为了保证按键闭合一次仅作一次键输入处理,必须采取措施消除抖动。处理,必须采取措施消除抖动。消除抖动的方法有两种:消除抖动的方法有两种:硬件消抖法和硬件消抖法和软件消抖法。软件消抖法。第8章接口技术基础172024/8/7 周三1)硬件消抖法硬件消抖法(了解了解)硬件消除抖动的方法是用简单的基本硬件消除抖动的方法是用简单的基本R-S触发器触发器或单稳态电路或或单稳态电路或RC积分滤波电路构成去抖动按键电积分滤波电路构成去抖动按键电路。路。初始:初始:S接接A,A=0,所以,所
11、以Q=1,/Q=0AB:A不稳定,不稳定,/Q=0,Q=1,维持,维持接接B点:由于点:由于B=0,Q=1,所以所以/Q=1,Q=0,翻转,翻转(B-A):由于由于/Q=1,A=1所以所以Q=0,维持维持接接A点:点:A=0,Q=1,翻转翻转第8章接口技术基础182024/8/7 周三2)2)软件消抖软件消抖(重点)(重点)软件消抖不需要增加硬件电路,而是在第一次软件消抖不需要增加硬件电路,而是在第一次检测到按键按下后,执行一段延时程序检测到按键按下后,执行一段延时程序(如如 1020ms)1020ms),然后再次检测,确认该按键是否仍保持,然后再次检测,确认该按键是否仍保持闭合状态,如果是则
12、认为是真正有按键按下,否则闭合状态,如果是则认为是真正有按键按下,否则认为是干扰,不预理会。这样就可以避开抖动,以认为是干扰,不预理会。这样就可以避开抖动,以免发生误操作。免发生误操作。第8章接口技术基础192024/8/7 周三10.2.2 10.2.2 键盘接口设计举例键盘接口设计举例键盘两类:非编码键盘和编码键盘。键盘两类:非编码键盘和编码键盘。非编码键盘非编码键盘按键直接与单片机相连,通常使用在按键数量按键直接与单片机相连,通常使用在按键数量较少的场合。用这种键盘,系统功能通常比较简单,需处理较少的场合。用这种键盘,系统功能通常比较简单,需处理的任务较少,但可降低成本、简化电路设计。按
13、下按键的键的任务较少,但可降低成本、简化电路设计。按下按键的键号信息通过软件来获取。号信息通过软件来获取。非编码键盘常见的为两种结构:独立式键盘和矩阵式键盘。非编码键盘常见的为两种结构:独立式键盘和矩阵式键盘。1.独立式键盘独立式键盘(1)查询方式的独立式键盘程序)查询方式的独立式键盘程序特点:一键一线,键相互独立。特点:一键一线,键相互独立。优点优点:电路简单,各条检测线独立,识别按键号的软件编写:电路简单,各条检测线独立,识别按键号的软件编写简单。独立式键盘简单。独立式键盘适用于按键数目较少适用于按键数目较少的场合,在按键数目较的场合,在按键数目较多的场合,要占用较多的多的场合,要占用较多
14、的I/O口线。口线。21图10-8 独立式键盘的接口电路 23按键检测程序入口按键检测程序入口返回键码返回键码 S1S1按下否按下否?键码值置键码值置1 1Y YN NS4S4按下否按下否?键码值置键码值置4 4Y YN N延时消抖延时消抖键闭合键闭合?Y YN N键闭合键闭合?Y YN N键码值置键码值置0 0键码值置键码值置0 0【例例10-3】键盘为键盘为图图10-8所示的独立式键盘,采用查询方所示的独立式键盘,采用查询方式对键盘的键值读取。参考程序如下:式对键盘的键值读取。参考程序如下:#include#includevoid main(void)void main(void)unsi
15、gned char keyvalue;unsigned char keyvalue;do do P1=0 xff;P1=0 xff;keyvalue=P1;keyvalue=P1;keyvalue=keyvalue=keyvalue;keyvalue;24switch(keyvalue)switch(keyvalue)case 1:;case 1:;/*/*处理处理0 0号键号键*/break;break;case 2:;case 2:;/*/*处理处理1 1号键号键*/break;break;case 4:;case 4:;/*/*处理处理2 2号键号键*/break;break;case
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