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1、单片机原理及应用,第9章 MCS-51与键盘、显示器的接口设计,光华学院信息工程系王 超,PC机除了主机以外还需要哪些部分呢？,单片机电路有时候也需要键盘、显示等外设。,9.1 键盘接口,按键的特点及输入原理独立式按键矩阵式按键,按键的特点及输入原理,按键的分类：触点式：机械；无触点式：电气键输入原理：通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态 低电平“0”与高电平“1”。键功能的实现：对于一组键或一个键盘，需通过接口电路与单片机相连。可采用查询或中断方式测试有无键按下，再确定是哪一个键按下，将该键号送入累加器A，然后判断是数字键还是功能键，若是数字键，则将键号对应的数字送入相关输入缓冲区；
2、若是功能键，则通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。,键盘接口需要解决的问题,是否有键按下,按键识别：,键抖动及消除：,机械按键抖动时间在5ms10ms之间,硬件方案双稳态去抖电路软件方案延时10ms20ms后再次判断,消除方法：,求键号,独立式按键,接口电路：,特点：一线一键，按键识别（编程）简单；但占用较多口线，适合8键以下使用。,例1：用P1口检测三个按键的状态并完成相应的功能,解：,资源分配：用P1口的低3位检测3个按键的输入，为1则表示按键没有按下，为0则表示相应按键被按下。,流程图：,ORG 0000HKB:MOV P1,#0FFH；想从P1口取数时要先；将初始
3、值FF装入P1，再准备去取数！MOV A,P1；读出P1口内容到A中 CPL A；将A取反 ANL A,#07H；将A的内容与07相与 JZ KB；判断A是否是0，是0无键按下；跳转到KB LCALL D10MS；由按键按下延时10ms MOV A,P1；读出P1口内容到A中 CPL A；将A取反 ANL A,#07H；将A的内容与07相与 JZ KB；判断A是否是0，是0无键按下；跳转到KB CJNE A,#01H,KB01；是1按键按下吗？；不是跳转到KB01 LCALL PGM1；是，则调用PGM1 SJMP KB；返回KBKB01:CJNE A,#02H,KB02；是2按键按下吗？；不
4、是跳转到KB02 LCALL PGM2；是，则调用PGM2 SJMP KB；返回KBKB02:CJNE A,#04H,KB；是1按键按下吗？；不是跳转到KB01 LCALL PGM3；是，则调用PGM3 SJMP KB；返回KB END,编程：按三个按键中的任一键都对应一个特定功能。,矩阵式按键,关键：如何判断键号？,接口电路：,特点：按键识别应采用扫描法或线路反转法编程较为复杂，节省口资源，8键以上使用,键盘扫描子程序一般包括以下内容：1.判别有无键按下；2.扫描获取闭合键的行、列值；3.用计算法或查表法得到键值；4.判断闭合键释放否，如没释放则继续等待；5.保存闭合键号。,键按下/释放判断
5、,KS：MOV A，#00H;将00放入A中 MOV P1，A；全扫描字#00H送P1口 MOV P1，#0FH;为保证取P1口低4位,先应将其置高电平 MOV A，P1；读入P1口状态 CPL A；变正逻辑，高电平表示有键按下 ANL A,#0FH；取低4位 RET；返回，A0表示有键按下 MAIN:LCALL KS JNZ xxx,如果按下“2”号键，那么P1.0-P1.7的值从原来的0000,1111(0F)变化为0000，0111(0E)，因此，A的值变为0000,0111（0E）。取反，1111 1000（F8）再与0000，1111（0F）相与，则为0000，1000（08）不为0
6、，有按键按下。,有按下情况的进一步处理程序,按键识别扫描法,流程：当第0列处于低电平时，逐行查找是否有行线变低，若有，则第0列与该行的交叉点按键按下；若无，则表示第0列无键按下，再让下一列处在低电平，依此循环，这种方式称为键盘扫描。键号=行首键号（0、4、8、12）+列号（0、1、2、3）,原理：在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，则当这一列有键按下时，该键所在的行电平将会由高电平变为低电平，可判定该列相应的行有键按下。,例2：键盘扫描程序,SERCH:MOV R2,#0EFH;扫描初值1110 1111 MOV R3,#00H;列号为0 LINE0:MOV A,R2;将R
7、2,1110 1111送入A MOV P1,A;将A,1110 1111送入P1 MOV A,P1;读P1口内容到A JB ACC.3,LINE1;判断0行选中?MOV A,#00H;行首号送累加器A=00 AJMP TRYK;跳转到TRYKLINE1:JB ACC.2,LINE2;判断1行选中?MOV A,#04H;行首号送累加器A=04 AJMP TRYK;跳转到TRYKLINE2:JB ACC.1,LINE3;判断2行选中?MOV A,#08H;行首号送累加器A=08,AJMP TRYK;跳转到TRYKLINE3:JB ACC.0,LINE4;判断3行选中?MOV A,#0CH;行首号送
8、累加器A=12 AJMP TRYK;跳转到TRYKLINE4:INC R3;R3列号加1 MOV A,R2;将R2,1110 1111送入A RL A;循环左移1位1101 1111 JNB ACC.0,BACK;4列都没查到,应该重新开始 MOV R2,A;赋扫描初值 AJMP LINE0;跳转到LINE0TRYK:ADD A,R3;列号+行号=键号BACK:RET,例2：键盘扫描程序,定时扫描方式,定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该
9、键，再执行该键的功能程序。,;将100放入R1;定时器1方式2,;装入初值,定时100us;启动定时器,;判断TF1位是否为1,;直到1跳转到TM1,;R1减1不等0,则跳转到LK;调用KEY测试,出口为A;判断A是否为0?跳转到TM,;延时10MS;调用KEY测试,出口为A;判断A是否为0?跳转到TM;调用按键搜索程序,;开全局中断，开定时器1中断;设置定时中断循环次数为100;设置定时器1工作方式2；计算并装入初值,;启动定时器,;等待,;R1减1不等于0，则跳转到TM1,;关全局中断，关定时器1中断,;调用KEY测试,出口为A;判断A是否为0?跳转到TM1,;延时10MS;调用KEY测试
10、,出口为A;判断A是否为0?跳转到TM1;调用按键搜索程序,MCS-51的中断系统结构图,中断标志位,中断源允许,总允许,中断优先级,中断扫描方式,为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。,;向P1口写入F0;开全局中断，开外部中断0中断;等待,;调用KEY测试,出口为A;判断A是否为0?跳转到TM1,;延时10MS;调用KEY测试,出口为A;判断A是否为0?跳转到TM1;调用按键搜索程序,1H,9.2 显示器接口技术,LED的结构和显示原理静态显示方式动态显示方式动
11、态显示的实现,动态显示方式,问题引入：,LED显示器如何显示出指定数字/字符？,为使LED显示不同的符号或数字，要为LED提供段码（或称字型码）。提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：,表1只列出了部分段码，可根据实际情况选用。另外，段码是相对的，它由各字段在字节中所处的位决定。例如表中8段LED段码是按格式：,而形成的，“0”的段码为3FH（共阴）。,8段LED的段码如表所示:,例：模拟产品计数显示电路,要想显示“2”，怎么办？,编程,ORG1000HSTAR：MOVTMOD，#60H；T1计数方式2模式 MOVTH1，#00H；T1置初值0
12、0 MOVTL1，#00HMAIN：MOVP1，#0C0H；数码管显示0 DISP：JB P3.3，DISP；监测按键信号 ACALLDELAY；消抖延时 JB P3.3，DISP；确认低电平信号DISP1：JNB P3.3，DISP1；监测按键信号松手？ACALL DELAY；消抖延时 JNBP3.3，DISP1；确认高电平信号 SETB TR1；启动计数器DISP2：MOV A，TL1；TL1值放入A中 MOVC A，A+DPTR；查表获取数码管显示值 MOVP1，A；数码管显示计数值 CJNE A，#8E，DISP2；显示的数到没到F LJMPSTAR；跳转到ATAR TAB：0C0H，
13、0F9H，0A4H；表 DELAY：MOV R2，#14H；延时DELAY1：MOV R3，#10H；延时 DJNZ R3，$DJNZ R2，DELAY1 RET END,静态显示方式,连接 所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。特点 原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。,动态显示方式,连接 所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一个时刻只选通其中一个LED，同时在段选口送出该位LED
14、的字型码。,动态显示基本原理,电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED，并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫 描完。,要注意的两个问题：,1.字型码通常通过查表指令MOVC来求得.,2.换位显示时通常要加一段程序使所有的LED全灭.,动态显示程序流程图,采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管，构成多位动态数码管显示电路。,开 始,显示缓冲区首地址送R0显示位数送R2,起始显示位送R3,禁止所有位（关显示）,从缓冲区取要显示的数,查表得字型码,指向段选口，送字型码,指向位选口，送位选码,延时,指向显示缓冲区下一个单元,位选码左移,
15、结束,1,1,扫描完一遍吗?,Y,N,单片机与LCD 接 口 设 计,任务1：如何在LCD的指定位置显示出 指定的字符。,2行16列,A,b,任务2：如何在LCD的指定位置显示字 符串。,2行16列,guanghua xueyuan,基本内容,LCD接口程序设计*,字符型LCD模块的使用方法,单片机与字符型LCD模块接口电路,NOTICELCD:Liquid Crystal Display,一、字符型LCD模块,guanghua xueyuan,LCD实验模块的连接管脚,1 2 3 4 5 6 7 8 9,10,11,12,13,14,15,16,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
16、,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,Vss:+5V电源管脚(Vcc)VDD:地管脚(GND)Vo:液晶显示驱动电源(0V5V),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,DB0DB7：数据线，可以用8位连接，也可以只用高4位连接，节约单片机资源，一般采用的是八位连接方法。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
17、,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,A：背光控制正电源K：背光控制地,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,单片机与LCD模块之间有四种基本操作：写命令 读状态 写显示数据 读显示数据,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB
18、1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,数据命令选择端,读写控制端,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,RS：数据和指令选择控制端，RS=0:命令/状态；RS=1:数据R/W：读写控制线，R/W=0:写操作；R/W=1:读操作E：数据读写操作控制位，E线向LCD模块发送一个脉冲，LCD模块与单片机之间将进行一次数据交换,二、单片机与字符型LCD模块接口,数据线：DB7DB0接单片机的P1.7 P1.
19、0,控制端：RS P3.0 R/W P3.1 E P3.2,单片机与LCD模块硬件连接,实验模块：1602，51单片机 连线表：,动手做,三、LCD接口程序设计,程序设计功能设置 写命令子程序 LCD初始化：按一定顺序写命令字 如：写清屏命令字、写DDRAM光标定位地址命令字显示数据 写数据子程序读入状态字读状态子程序,1.读状态字,RS（P3.0）=0;R/W（P3.1）=1;,RSEQUP3.0RWEQUP3.1EEQUP3.2,E(P3.2):,R/W(P3.1)=1;RS(P3.0)=0;,SETB RW;RW=1NOP;3条CLR RS;RS=0NOP;3条SETB E;E=1NOP
20、;3条MOV A,P1;读入状态字 NOP;3条CLR E;E=0NOP;3条 CLR RW;RW=0,STAT:,RET,2.写命令字,E:,RS=0;R/W=0;,采用查询方式：读入状态字，再判断忙标志ACC.7。,动手做,假定显示数据已存放到内部RAM的 21H单元,3.命令字,清除屏幕，置AC为零01H,设光标移动方向并指定整体显示是否移动。I/D=1：增量方式I/D=0：减量方式S=1：移位S=0：不移位0000011006H,设整体显示开关（D），光标显示开关（C），光标位的字符闪耀（B）D=1;C=0;B=0000011000cH,设接口数据位数（DL），显示行数（L），及字型（
21、F）DL=1，8位=0:4位N=1:2行=0:1行F=1:510=0:570011100038H,设置DDRAM地址，为显示定位,4.初始化LCD,上电,延时20ms,功能设置,延时37us,显示状态设置,延时37us,清屏,延时1.52ms,输入方式设置,初始化结束,动手做,5.定位光标位置,把显示数据显示在某个位置，就是把显示数据写在相应的DDRAM地址中，DDRAM地址占7位。Set DDRAM address命令如下:,NOTICE光标定位，写入一个显示字符后，DDRAM地址会自动加1或减1，加或减由输入方式字设置；第1行DDRAM地址与第2行DDRAM地址并不连续。,80H,81H,
22、82H,83H,84H,8dH,8eH,8fH,0c0H,0c1H,0c2H,0c3H,0c4H,0cdH,0ceH,0cfH,6.LCD显示程序设计,main,LCD初始化,光标定位,显示字符,动手做,SJMP$,7.显示数据,对于常用数字、字母等显示数据为其ASCII码,Thank You!,END,MajpjMVcyzj21HLfrvy96dv02lPPfYgxUS7IYmZkyEmZ0kGeYZS3bpLCkYH1lt4EK7CxmUX3ijoYSOer7ZuaVWYgz4EpZrUirVpMzzvNtf1XZw5oswSXOtFaejnOcmfE1lZgnN1RSXg8wLCG8CV
23、Q3XPJMvodPFWcpiYJgZazNSEPNIaklYSu7qSd1UpaxmZDlpN9zW7kljfsLCLi26Yv109ffbnDH8LbUN1G6ACURQ39eG12KHL9tXsZ1jzgoCK8g1kuNOh5eFvcmVT5ZYVQt9zk3rp3qLnf02FovEXxVRxjCcFRNppiJljNiOuk6fONnyX7fyGg7sXZ49BmCN5oy9VesHpKzdjTKwjrkCEQCFDehVmGax3lrOEbw63VscA3YSijtUKoCyiLzAlVRp7l4QgPNHxvJFFDyjUVN3oHlMah0XBd4uTbkfPIhHtw0ev
24、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,
