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1、1,第10章 89C51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接 口设计大多数应用系统，都要配置输入外设和输出外设。输入外设：键盘、BCD码拨盘等；输出外设：LED显示器、LCD显示器、打印机等。10.1 LED显示器接口原理 LED(Light Emitting Diode):发光二极管的缩写。显示器前面冠以“LED”。10.1.1 LED显示器的结构 常用的LED显示器为8段（或7段，8段比7段多了一个小数点“dp”段）。有共阳极和共阴极两种。如图10-1所示。,2,图10-1 8端LED结构及外形,3,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
2、型码）正好是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如表10-1。,按上述格式，8段LED的段码如表10-2所示。,表10-1 段码与字节中各位对应关系,4,表10-2 LED段码（8段）,表10-2只列出了部分段码，可根据实际情况选用，也可重新定义。,5,N个LED显示块有N位位选线和8N根段码线。段码线控制显示字符的字型，而位选线为各个LED显示块中各段的公共端，它控制该LED显示位的亮与暗。,10.1.2 LED显示器工作原理,图10-2是4位LED显示器的结构原理图。,图10-2 4位LED显示器的结构原理图,6,1.LED静态显示方式 各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。每位的
3、段码线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。之所以称为静态显示，是因为各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。静态显示器的显示的亮度高。图10-3:4位静态LED显示器电路。该电路各位可独立显示，只要在该位的段码线上保持段码电平，该位就能保持相应的显示字符。,7,由于各位分别由一个8位的数据输出口（如82C55的PA、PB、PC口）控制段码线，故在同一时间内，每一个显示的字符可以各不相同。这种显示方式编程容易，但是占用口线较多。如图10-3，若用IO口线接口，要占用4个8位IO口，若用锁存器（如74LS373）接口，要用4片74LS373
4、芯片。如果显示的位数增多的话，则需要增加锁存器。在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。,8,2.LED动态显示方式 在多位LED显示时，为简化硬件电路，通常将所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用；而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。图10-4：4位8段LED动态显示电路。其中段码线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。由于各位的段码线并联，8位I/O口输出端的段码对各个显示位来说都是相同的。因此，在同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态，4位LED将显示相同的字符。,9,若要各位都显示出与本位相应的显
5、示字符，就必须采用动态显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上要输出相应的字符的段码。这样，在同一时刻，4位LED中只有选通的那一位显示出字符，而其他三位则是熄灭的。下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，在段码线上输出将要显示的字符的段码，此时只有选通位显示出相应的字符，其他位熄灭的。如此循环下去。,10,虽然这些字符是在不同的时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他位熄灭，但由于LED显示器的余辉和人眼的“视觉暂留”作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成“多位同时亮”的假象，达到同时显示的
6、效果。LED不同位显示的时间间隔应根据实际情况而定。发光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太短，则发光太弱，人眼无法看清；但也不能太长，因为要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用单片机时间越多。另外，显示位数增多，也将占用大量的单片机时间，因此动态显示的实质以牺牲单片机时间来换取IO端口的减少。,11,图10-5为8位LED动态显示200的过程。图（a)是显示过程，某一时刻，只有一位LED被选通显示，其 余位则是熄灭的；图（b)是实际显示结果，人眼看到的是8位稳定的同时显示的字符。,图10-5 8位LED动态显示过程和结果,12,10.2 键盘接口原理1.键盘输入的特点 单片机系统中
7、键盘有两种：机械式键盘和薄膜式键盘。键盘：一组按键开关的集合。一个电压信号通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其行线电压的输出波形如图10-6。,图10-6 键盘开关及其波形,抖动期（t1、t3）：一般为510ms；稳定的闭合期间（t2）：一般为十分之几秒到几秒；断开期（t0、t4）,13,2.按键的确认检测行线电平（图10-6）高电平：断开；低电平：闭合。为了确保对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除抖动期t1和t3的影响。3.如何消除按键的抖动 常用软件来消除按键抖动。基本思想：检测到有键按下，键对应的行线为低，软件延时10ms后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。当键松开时，行线变高，
8、软件延时10ms后，行线仍为高，说明按键已松开。采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3的影响。,14,10.2.2 键盘接口的工作原理独立式按键接口和行列式键盘接口。1.独立式键盘接口 各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下。此种接口适于键数较少或操作速度较高的场合。图10-7（a）为中断方式的独立式键盘工作电路。只要有一个键按下，与门的输出即为低电平，并向89C51发出中断请求，在中断服务程序中，对按下的键进行识别。图10-7（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。按键直接与89C51的IO口线相连，通过读IO口，判断各IO口线的电平的状态，即
9、可以识别出按下的键。,15,图10-7 独立式键盘接口电路,16,图10-8为82C55扩展I/O口的独立式按键接口电路。,图10-8 通过82C55扩展的独立式键盘接口,在各种独立式键盘电路中，各按键均采用了上拉电阻，以确保在按键断开时候，各I/O口又确定的高电平。如果输入口线内部已有上拉电阻，则外电路上拉电阻可省去。,17,2.行列式(矩阵式)键盘接口,用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图10-9所示。,按键数目较多的场合，行列式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/O口线。,图10-9 44行列式键盘结构,18,（1）行列式键盘工作原理 按键设在行、列
10、线交点上。行线通过上拉电阻接到+5V上。无键按下，该行线为高电平；当有键按下时，行线电平由列线的电平来决定。由于行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。（2）按键的识别方法a.扫描法 图10-9（b）中3号键被按下为例，来说明此键时如何被识别出来的。,19,识别键盘有无键被按下的方法，分两步进行：第1步：识别键盘有无键按下。把所有的列线均置为0电平，然后检查各行线是否都为高电平，如果不全为高电平，则说明该行有键按下，否则说明无键按下。当键3按下时，第1行为低电平，但还不能确定是键3被按下（键2、1或0按下都可以使第1行线为低
11、电平）第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。扫描法：在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余所有列线处于高电平。当第1列为低电平，其余列为高电平时，因为是键3被按下，所以第1行的行线仍处于高电平；依次类推，直到第4列为低电平时，第1行的行线变为低电平。可判断出第1行第4列被按下。上述方法称为扫描法，即先把某一列置低电平，其余各列为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低，可确定此行列交叉点处的按键被按下。,20,b.线反转法 只需两步便能获得此按键所在的行列值，线反转法的原理如图10-10。假设3号键被按下。第1步：列线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在行为按键所在行。P1.0
12、P1.3全为“0”，读P1.4P1.7的状态，则P1.4=0，其余为1。第1行电平有变化，说明第1行有键按下。第2步：行线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在列为按键所在列。P1.4P1.7全为“0”，读P1.0P1.3的状态，则P1.0=0，其余为1。第4行电平有变化，说明第4列有键按下。结合上述两步，可确定按键所在行和列。,21,图10-10 线反转法原理图,22,10.2.3 键盘的工作方式 单片机在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。原则：即要保证能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。键盘工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。1.编
13、程扫描方式 只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，扫描键盘。工作过程：（1）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。（2）用软件来消除按键抖动的影响。如有键按下，则进行下一步。（3）求按下键的键号。（4）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。,23,2.定时扫描工作方式 利用单片机内的定时器，产生10ms的定时中断，对键盘进行扫描。3.中断工作方式 只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序，如无键按下，单片机将不理睬键盘。键盘所做的工作分为三个层次。第1层：单片机如何来监视键盘的输入。三种工作方式：编程扫描；定时扫描；中断扫描。第2层：确定具体按键的键号。体现在按键的识别方法上就是：扫描
14、法；线反转法。第3层：执行键处理程序。,24,10.3 键盘/显示器接口设计实例 一般把键盘和显示器放在一起考虑。10.3.1 利用并行I/O芯片实现键盘/显示器接口,图10-11：8031用扩展I/O接口芯片81C55实现的6位LED显示32键的键盘/显示器接口电路。图中81C55也可用82C55来替代。,25,89C51外扩一片8155H。RAM地址：7E00H7EFFH。I/O口地址：7F00H7F05H。PA口为输出口，控制键盘列线的扫描，同时又是6位共阴极显示器的位扫描口。PB口作为显示器段码输出口，PC口作为键盘的行线状态的输入口。75452：反相驱动器，7407：同相驱动器。1动
15、态显示程序设计 内部RAM 6个显示缓冲单元：79H7EH，存放要显示的6位数据。81C55的PB口输出相应位的段码，依次改变PA口输出为高的位使某一位显示某一字符，其它位为暗。动态地显示出由缓冲区中显示数据所确定的字符。,26,DIR：MOV R0,79H;置缓冲器指针初值 MOV R3,01H;位选码的初值送R3 MOV A,R3LD0：MOV DPTR,7F01H;位选码PA口 MOVX DPTR,A;(PA.0位)最左边LED亮 INC DPTR;数据指针指向PB口 MOV A,R0;显示数据A ADD A,0DH;加偏移量 MOVC A,APC;根据显示数据来查表取段码DIR1：MO
16、VX DPTR,A;段码8155H PB口 ACALL DL1ms;该位显示1ms INC R0;指针指向下一个数据单元 MOV A,R3;位选码送入A中 JB Acc.5,LD1;判断是否扫描到最右边，到则返回 RL A;位选码左移一位，准备让下一位LED亮 MOV R3,A;位选码送R3中保存 AJMP LD0 LD1：RET,27,DSEG：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH；共阴极段码表 DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,71H,73H,3EH DB 31H,6EH,1CH,23H,40H,03H DB 18H,00H
17、DL1ms：MOV R7,02H；延时1ms子程序 DL：MOV R6,0FFHDL6：DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RET,28,2键盘程序设计（1）判别键盘上有无键闭合 方法为扫描口PA0PA7输出全0，读PC口的状态，若PC0PC3全为1（键盘上的行线全为高电平），则键盘上没有键闭合，若PC0PC3不全为1，则有键处于闭合状态。（2）去除键的机械抖动 判别出键盘上有键闭合后，延迟一段时间再判别键盘的状态，若仍有键闭合，则认为键盘上有一个键处于稳定的闭合期，否则认为是键的抖动。（3）判别闭合键的键号 方法:对键盘的列线进行逐列扫描，扫描口PA0PA7依次输出下列编码，即只有
18、一列为低电平，其余各列为高电平。,29,相应地，依次读PC口的状态,若PC0PC3全为“1”，则列线为“0”的这一列上没有键闭合。闭合键的键号等于为低电平的列号加上行线为低电平的行的首键号。例如，PA口输出11111101时读出PC3PC0为1101，则1行1列相交的键处于闭合状态，第一列的首键号为8，列号为1。因此，闭合键的键号N为N=行首键号列号=81=9,30,（4）使CPU对键的一次闭合仅作一次处理键盘程序的流程如图10-12。,图10-12 键盘子程序流程图,31,KEYI：ACALL KS1;调用判有无键闭合子程序 JNZ LK1;有键闭合，跳LK1NI：ACALL DIR;无键闭
19、合，调显示子程序,延迟;6ms后，跳KEYI AJMP KEYILK1：ACALL DIR;可能有键闭合，软件延迟12ms去抖 ACALL DIR ACALL KS1;调用判有无键闭合子程序 JNZ LK2;经去抖，判键确实闭合，跳LK2 ACALL DIR;调用显示子程序延迟6ms AJMP KEYI;抖动引起，跳KEYI,32,LK2：MOV R2,#0FEH;列选码R2 MOV R4,#00H;R4为列号计数器LK4：MOV DPTR,#7F01H;列选码81C55的PA口 MOV A,R2 MOVX DPTR,A INC DPTR;数据指针增2，指向PC口 INC DPTR MOVX
20、A,DPTR;读81C55 PC口JB Acc.0,LONE;0行线为高,无键闭合,跳LON,转判1行 MOV A,00H;0行有键闭合,首键号0A AJMP LKP;跳LKP，计算键号,33,LONE：JB Acc.1,LTW0;1行线为高,无键闭合,跳LTW0判2行 MOV A,08H;1行有键闭合,首键号8A AJMP LKPLTW0：JB A.2,LTHR;2行线为高,无键闭合,跳LTHR判3行 MOV A,10H;2行有键闭合,首键号10HA AJMP LKP;跳LKP，计算键号LTHR：JB Acc.3,NEXT;3行线为高,无键闭合;跳NEXT,准备下一列扫描 MOV A,18H
21、;3行有键闭合,首键号18HA,34,LKP：ADD A,R4;计算键号:首键号列号=键号 PUSH A;键号进栈保护LK3：ACALL DIR;调用显示子程序，延时6ms ACALL KS1;调用判有无键闭合子程序，延时6ms JNZ LK3;判键释放否，未释放，则循环 POP A;键已释放，键号出栈A RETNEXT：INC R4;列计数器加1,为下一列扫描作准备 MOV A,R2;判是否已扫到最后一列（最右一列）JNB Acc.7,KND;键扫描已扫到最后一列;跳KND,重新进行整个键盘扫描 RL A;未扫到最后一列，位选码左移一位 MOV R2,A;位选码R2 AJMP LK4KND：
22、AJMP KEYI,35,KS1：MOV DPTR,#7F01H;判有无键闭合子程序;全“0”扫描口（PA口）MOV A,#00H;即列线全为低电平 MOVX DPTR,A INC DPTR;DPTR增2，指向PC口 INC DPTR MOVX A,DPTR;从PC口读行线的状态 CPL A;行线取反，如无键按下，则A为0 ANL A,0FH;屏蔽无用的高4位 RET,36,10.3.2 键盘/显示器专用芯片8279实现的键盘/显示器接口 采用并行I/O口实现的键盘/显示器接口电路，需要用户自行编写键盘/显示器的程序。当键盘中有双键或N键同时按下时，还要考虑编写处理这种情况的程序端。目前已经有
23、各种。专用的键盘/显示器接口芯片可供用户选择。用户可省去编写键盘/显示器动态扫描程序的繁琐工作，只需对键盘/显示器接口芯片中的各个控制寄存器进行正确的设置以及与键盘/显示器进行正确的连接即可。常用的专用可编程键盘/显示器接口电路芯片为Intel 8279和HD7279A。,37,10.3.2 键盘/显示器专用芯片8279实现的键盘/显示器接口 Intel8279芯片是一种可编程的专用键盘/显示器接口电路芯片，它能同时完成监视键盘输入和显示控制两种功能。8279芯片对键盘部分提供扫描工作方式，能对64个按键的键 盘阵列不断扫描，自动消除抖动，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N个键同时按下
24、进行处理。显示部分为LED或其他显示器提供按扫描方式工作的显示接口，可显示多达16位的字符或数字。,38,1.8279的引脚及内部结构,图10-13 8279的引脚功能图,39,图10-14 8279的引脚功能,40,2.引脚功能介绍(1)与单片机的接口引脚【P199】DB0DB7：数据总线、双向、三态，与单片机数据总线相连，在单片机和8279之间传送命令或数据。接单片机P0口。CLK：系统时钟，输入线。用于8279内部定时，以产生其工作所需的时序。可接89C51的/ALE（时钟频率6分频）。RESET：复位输入线，高电平有效。8279被复位，复位后的状态如下：*16个字符左边输入显示方式*编
25、码扫描键盘、双键锁定方式/CS：片选线，输入，低电平有效。/CS=0,8279被选中，允许单片机对其进行读、写操作。/CS=1，禁止对9279进行读、写。,41,A0：命令字/状态字、数据选择 A0=1，89C51写入8279的是命令字节;读出的是状态字节。A0=0，89C51写入或读出的字节均为数据。/RD、/WR：读、写控制引脚，输入线，低电平有效。这两个来自单片机的控制信号，控制单片机对8279的读、写操作。IRQ：中断请求线，高电平有效。在键盘方式中，当键盘RAM（先进先出方式）中存有按下键的数据时，IRQ为高电平，向CPU提出中断申请。CPU每次从键盘RAM中读出一个字节数据时，IR
26、Q就变为低电平。如果键盘RAM中还有未读完的数据，IRQ将再次变为高电平，再次提出中断请求。,42,（2）扫描信号输出引脚 SL0SL3：扫描输出线。用来扫描键盘和显示器。可编程设定为编码输出，即SL0SL3需外接4-16译码器，输出16取1的扫描信号。也可编程设定为译码输出，即由SL0SL3直接输出4取1的扫描信号。（3）与键盘连接的引脚 RL0RL7：输入线。键盘矩阵的行信号输入线。SHIFT：输入线，高电平有效。通常用作键盘上、下档功能的控制键。CNTL/STB：输入线，高电平有效。在键盘方式时，通常用来作为键盘控制功能键使用。,43,（4）与显示器连接的引脚 OUTA0OUTA3（A组
27、显示数据）、OUTB0OUTB3（B组显示数据）:向LED显示器输出的段码,与扫描信号线SL0SL3同步。两组可独立使用，也可合并使用。/BD:消隐显示控制，低电平有效。该输出信号用于显示位切换时的显示消隐或将显示器的显示消隐。3.8279的基本功能部件（1）扫描计数器 扫描计数器有两种输出方式。编码方式:扫描线SL0SL3输出，经外部4-16译码器译码后，为键盘和显示器提供16取1的扫描线。译码方式:计数器的最低二位在8279内部译码后，从SL0SL3输出，为键盘和显示器提供4取1扫描线。,44,（2）键盘去抖动及回复缓冲器 8个引脚RL0RL7被接到键盘的行线。在逐列扫描时，当某一键闭合，
28、消抖电路延时等待10ms之后，再检验该键是否仍闭合。若闭合，则该键的行、列地址和附加的移位、控制状态一起形成键盘数据，送入8279内部的键盘RAM存储器。格式为：,控制（CNTL）和移位（SHIFT）的状态由两个独立的附加开关决定，而扫描（D5、D4、D3）是被按键的列编码，而回复（D2、D1、D0）则是被按键的行编码。,45,（3）键盘RAM及其状态寄存器 键盘RAM：8字节先进先出（FIFO）存储器。内部的FIFO状态寄存器存放FIFO的工作状态，如FIFO是空还是满，其中存有多少字符，是否操作出错等等。当FIFO存储器空间不足时，状态逻辑将产生IRQ=1信号，向单片机发出中断申请。（4）
29、显示RAM和显示地址寄存器 显示RAM：存显示数据。16个字节，可存放16位显示信息。显示RAM的输出与显示扫描配合，同时轮流驱动被选中的显示位，使显示器呈现稳定的显示（动态扫描）。,46,4.8279的命令字和状态字 命令字：D7、D6、D5为命令特征位，来区分8条不同的命令字。状态字：主要用于键盘工作方式，以指示键盘RAM中的字符数和有无错误发生。,47,5.8279与键盘/显示器的接口 图10-15为8279与8位显示器，48键盘的接口电路。键盘的行线接8279的RL0RL3，8279芯片选用外部译码方式，SL0SL2经74LS138(1)译码输出，接键盘的列线实现键盘逐列扫描。SL0S
30、L3又由74LS138(2)译码输出，经驱动后到显示器各位的公共阴极，进行逐位扫描显示。输出线OUTB0OUTB3、OUTA0OUTA3作为8位段数据输出口，输出段码。当位切换时，/BD输出为低电平，使74LS138(2)输出全为高电平，显示消隐。当键盘上出现有效的闭合键时，键输入数据自动进入8279芯片的键盘RAM存储器，并向89C51请求中断，89C51单片机响应中断读取键盘RAM中的键输入数据。若要更新显示器输出，仅需改变显示RAM中的内容。图10-15:8279的命令/状态口地址为7FFFH，数据口地址为7FFEH。,48,图10-15 89C51单片机通过8279芯片与显示器键盘的接
31、口电路,49,8279初始化程序：INITI:SETB EX1;允许外部中断1中断 MOV DPTR,#7FFFH;命令/状态口地址写入DPTR MOV A,#0D1H;控制字D1H送A MOVX DPTR,A;向命令/状态口写入控制字LP:MOVX A,DPTR;读8279的状态 JBAcc.7,LP MOVA,#00H MOVX DPTR,A MOV A,2AH MOVX DPTR,A SETB EA,50,键输入中断服务程序：PINT1：PUSH PSW PUSH DPH PUSH DPL PUSH Acc MOV DPTR,7FFFH；向命令口写入读键盘RAM命令 MOV A,40H
32、MOVX DPTR,A MOV DPTR,7FFEH；读键输入值 MOVX A,DPTR CJNE A,37H,PRI1；判输入停机命令否 SETB 20HPRI1：POP Acc POP DPL POP DPH POP PSW RETI,51,显示子程序：DIR：MOV DPTR,#7FFFH;输出写显示RAM命令 MOV A,#90H MOVX DPTR,A MOV R0,#70H MOV R7,#08H;送显示RAM数据的个数 MOV DPTR,#7FFEHDL0：MOV A,R0 ADD A,#05H;05H为查表偏移量 MOVC A,A+PC;查表得到段码 MOVX DPTR,A;写
33、入显示RAM INC R0;显示数据单元地址增1 DJNZ R7,DL0;8个显示数据是否输出完毕 RETADSEG：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH;段码表（共阴极）DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH.,52,10.3.3 键盘/显示器专用芯片HD7279A实现的键盘/显示器接口 1键盘/显示器专用芯片HD7279A简介 8279芯片是动态循环扫描显示方式，与89C51单片机的接口需要8位数据线，还要扩充译码器、段驱动器和位驱动器，接口电路复杂，占用印制板面积大。本节介绍的HD7279A是键盘/显示器的串行控制芯片，能同时驱动8个共阴极LED显示器（或6
34、4个独立的LED发光二极管）和64（88）键的键盘矩阵。HD7279A采用的也是动态循环显示方式，具有如下特点：,53,（1）与89C51单片机间采用串行接口方式，仅占用4条口线，接口简单；（2）内部含有译码器，可直接接收BCD码或十六进制码，同时具有两种译码方式，实现LED显示器位寻址和段寻址，可以方便地控制每位LED显示器中任意一段是否发光；（3）内部含有驱动器，可以直接驱动25.4mm及以下LED数码管,使外围电路变得简单可靠；（4）多种控制命令，如消隐、闪烁、左移、右移和段寻址、位寻址等；（5）含有片选信号输入端，容易实现多于8位显示器或多于64键的键盘控制；（6）具有自动消除键抖动并
35、识别按键键值的功能。,54,HD7279A芯片占用口线少，外围电路简单，还具有较高的性能价格比，已在智能仪器、家用电器、控制面板等单片机应用领域日益获得广泛应用。（1）引脚说明与电气特性 HD7279A芯片为28引脚标准双列直插式封装，单一的+5V供电。引脚如图10-16所示，引脚功能如表10-6所列。【P209】位驱动输出端DIG0DIG7可分别连接8只LED数码管的共阴极；段驱动输出端SASG分别连接至LED数码管的ag段的阳极，而DP连至小数点dp的阳极。DIG0DIG7和DP及SASG还分别是64键的键盘的列线和行线的端口，完成对键盘的译码和键值识别。88阵列中的每个键值可用读键盘命令
36、读出，键值范围是00H3FH。,55,图10-16 HD7279A引脚图,56,57,HD7279A芯片与单片机连接仅需4条口线：/CS，DATA，CLK和KEY。/CS：当单片机访问HD7279A芯片（写入命令、显示数据、位地址、段地址或读出键值）时，应将/CS置为低电平。DATA：串行数据端，当单片机向HD7279A芯片发送数据时，DATA为输入端；当单片机从HD7279A芯片读入键值时，DATA为输出端。CLK：数据串行传送的同步时钟输入端，时钟的上升沿将数据写入HD7279A中或从HD7279A中读出数据。KEY：按键信号输出端，在无键按下时为高电平，在有键按下时变为低电平，并且一直保
37、持到该按下键至释放为止。,58,/RESET:复位端，由低电平变为高电平，并经过1825ms复位结束。通常，该端接+5V即可。若对可靠性要求较高，则可外接复位电路，或直接由单片机控制。RC:用于外接振荡元件，其典型值：R=1.5k，C=15pF。NC:必须悬空，即不得有任何外部连接。表10-7所列为HD7279A的电气特性。,59,（2）控制命令与时序HD7279A芯片的控制命令由6条纯命令、7条带数据命令和1条读键盘命令组成。纯命令（6条）。所有纯命令都是1字节命令，如表10-8所列。,60,61,带数据命令（7条）。均由双字节组成，第1字节为命令标志码（有的还有位地址），第2字节为显示内容
38、。a 按方式0译码显示命令 b 按方式1译码显示命令 c 不译码显示命令 d 闪烁控制命令 e 消隐控制命令f 段点亮命令 g 段关闭命令,62,读取键盘命令,从HD7279A读出当前的按键值。命令第1字节为15H，表示单片机写到HD7279A的是读键命令，而第2字节d7d0为从HD7279A中读出的按键值，其范围为00H3FH。当按键按下时，KEY引脚从高电平变为低电平，并保持到按键释放为止。在此期间，若HD7279A收到来自单片机的读键盘命令15H，则HD7279A输出当前的按键代码。应注意，HD7279A只能给出其中一个按下键的代码，不适合需要2个或2个以上键同时按下的场合。如果确实需要
39、双键组合使用，可在单片机某位I/O引脚接一键，HD7279A所连键盘共同组成双键功能。,63,时序。HD7279A采用串行方式与单片机通信，串行数据从DATA引脚送入或输出，并与CLK端同步。当片选信号/CS变为低电平后，DATA引脚上的数据在CLK脉冲上升沿作用下写入或读出HD7279A的数据缓冲器。,64,图10-17 纯命令时序,a.纯命令时序 单片机发出8个CLK脉冲，向HD7279A发出8位命令，DATA引脚最后为高阻态，如图10-17所示。,65,图10-18 带数据命令时序,b.带数据命令时序 单片机发出16个CLK脉冲，前8个向HD7279A发送8位命令；后8个向HD7279A
40、传送8位显示数据，DATA引脚最后为高阻态，如图10-18所示。,66,c.读键盘命令时序 单片机发出16个CLK脉冲，前8个向HD7279A发送8位命令；发送完之后DATA引脚为高阻态；后8个CLK由HD7279A向单片机返回8位按键值，DATA引脚为输出状态。最后一个CLK脉冲的下降沿将DATA引脚恢复为高阻态，如图10-19所示。,图10-19 读键盘命令时序,67,保证正确的时序是HD7279A正常工作的前提条件。当选定HD7279A的振荡元件RC和单片机的晶振之后，应调节延时时间，使时序中的T1T8满足表10-16所列要求。由表中的数值可知HD7279A的速度，应仔细调整HD7279
41、A的时序，使其运行时间接近最短。,68,69,289C51与HD7279A接口设计（1）硬件接口电路 图10-20是与AT89C51单片机的接口电路，外接振荡元件为典型值，89C51的晶振频率为12MHz。上电后，HD7279A大约经过1518ms的时间才进入工作状态。HD7279A应连接共阴极显示器。对于不使用的按键和显示器，可以不连接。省去的显示器或对显示器设置的消隐、闪烁属性，均不影响键盘的使用。除非不使用显示器，否则串联在DP及SASG引线上的200电阻不可省去。如果不使用键盘，图10-20中与键盘连接的10k电阻和100k电阻便可省去。如果使用键盘，电路中的100k下拉电阻则不可省去
42、。,70,单片机通过KEY引线电平判断是否有键按下。在使用查询方式时，该引脚接至单片机的外部中断输入端，同时应将中断触发控制位设置成下降沿有效触发方式；若设置成电平触发方式，则在按键时间较长时可引发多次中断申请问题。HD7279A采用动态循环扫描方式，如果采用的普通LED显示器亮度不够，则可采用高亮度或超高亮度的型号。图10-20中的3、5、26引脚悬空。,71,图10-20 HD7279硬件电路图,72,（2）接口程序举例 根据图10-20，编制程序实现当有按键按下时，单片机读取该按键代码并将其显示在LED上。程序中使用单片机内RAM位寻址的29H和28H两个单元。29H单元的位地址为48H
43、4FH；28H单元的位地址为40H47H。,73,发送29H单元中的数据到HD7279A，高位在前。程序入口条件为/CS=1，CLK=0。【图10-17】SEND:MOVR2,#08H;发送8位数据 CLR P1.0;/CS=0 LCALLDELY1;延时50s(T1)LOOP1:MOVC,4FH;29H单元的D7位传至HD7279A MOVP1.2,C;数据出现在DATA引脚上 SETBP1.1;置CLK为高电平,数据写入HD7279A MOVA,29H;待发数据左移1位 RLA MOV29H,A LCALLDELY2;延时8s(T2)CLRP1.1;置CLK为低电平 LCALLDELY2;
44、延时8s(T3)DJNZR2,LOOP1;检测8位数据是否发送完毕 CLRP1.2;发送完毕,DATA为低（输出状态）RET;返回,74,读入的键码送到28H单元，高位在前。程序入口条件为/CS=0，CLK=0。【图10-20】RESE:MOVR2,#08H;接收8位数据SETBP1.2;P1.2输出锁存器为高电平,准备输入LCALLDELY3;延时25s(T5)LOOP2:SETBP1.1;置CLK为高电平,读出HD7279A数据LCALLDELY2;延时8s(T6和T7)MOVA,28H;接收数据左移1位RLAMOV28H,AMOVC,P1.2;接收1位数据MOV40H,C;读入数据存入2
45、8H的D0位CLRP1.1;置P1.1为低电平LCALLDELY2;延时8s(T3)DJNZR2,LOOP2;检测8位数据是否发送完毕CLRP1.2;接收完毕,DATA引脚置低电平(输出状态)RET;返回,75,查询方式读键值并显示。MOV P1,#0F9H;/CS=1,KEY=1,CLK=0,DATA=0 LCALL DELY4;延时25ms,复位时间 MOV 29H,#0A4H;复位命令 LCALL SEND SETB P1.0;/CS=1MAIN:JB P1.3,MAIN;检测按键，无键按下则等待 MOV 29H,#15H;发读键盘命令 LCALL SEND;写入HD7279A LCAL
46、L RESE;读键值到28H单元 SETB P1.0;/CS=1 MOV B,#0AH;十六进制键值转换成BCD码 MOV A,28H DIV AB MOV R1,A;十位暂存于R1,76,MOV 29H,#81H;按方式0译码显示在L2位LED LCALL SEND;命令写入HD7279A LCALL DELY3;延时25s(T4)MOV 29H,R1 LCALL SEND;显示十位 SETB P1.0;/CS=1 MOV 29H,#80H;按方式0译码显示在L1位LED LCALL SEND LCALL DELY3;延时25s(T4)MOV 29H,B;显示个位 LCALL SEND SE
47、TB P1.0;/CS=1WAIT:JNB P1.3,WAIT;等待按键释放 SJMP MAIN 延时子程序由用户自行编写。,77,10.4 89C51与液晶显示器（LCD）的接口 LCD（Liquid Crystal Display）：液晶显示器的缩写，是一种被动式显示器，液晶本身并不发光，而是经液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。液晶显示器具有功耗低、抗干扰能力强等优点，广泛用在仪器仪表和控制系统中。10.4.1 LCD显示器的分类按排列形状分：字段型、点阵字符型和点阵图形。（1）字段型 它是以长条状组成字符显示。该类显示器主要用于数字显示，也可用于
48、显示西文字母或某些字符，已广泛用于电子表、数字仪表、计算器中。,78,（2）点阵字符型 专门用于显示字母、数字、符号。它是由57或510点阵组成，每一个点阵显示一个字符。此类显示模块广泛用在单片机系统中。（3）点阵图形型 它是在平板上排列多行或多列，形成矩阵式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这类液晶显示器可广泛用于图像显示，如用于游戏机、笔记本电脑和彩色电视等设备中。,79,10.4.2 点阵字符型液晶显示模块介绍 在单片机应用系统中，常使用点阵字符型LCD显示器。点阵字符型LCD显示器，需相应的LCD控制器、驱动器，来对LCD显示器进行扫描、驱动，以及一定空间的RAM和ROM来存
49、储写入的命令和显示字符的点阵。现已将上述元部件和LCD显示器用PCB连接到一起，称为液晶显示模块LCM(LCD Module)。使用者只要只向LCM送入相应的命令和数据就可实现所需要的显示内容，接口简单，灵活方便。分字符和图形两种。,80,1.基本结构（1）液晶板 在上面排列着若干57或510点阵的字符显示位，从规格上分为每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行三类，根据需要，来选择。（2）模块电路框图 图10-21是字符型LCD模块的电路图，由控制器HD44780、驱动器HD44100及几个电阻电容组成。HD44100是扩展显示字符位用的（例如：16字符1行模块就可不用HD
50、44100，16字符2行模块就要用一片HD44100）。,81,图10-21 字符型LCD模块的电路框图,82,表10-17 液晶显示模块的引脚,HD44780模块14个引脚，其中有8条数据线，3条控制线，3条电源线，见表10-17。通过单片机写入模块的数据和指令，就可对显示方式和显示内容作出选择。,83,表10-18 寄存器的选择,2、命令格式及命令功能说明(1)内部寄存器 控制器HD44780内有多个寄存器，如表10-18所示。RS位和R/W*引脚上的电平决定寄存器的选择，而DB7DB0决定命令功能。,84,(2)命令功能说明 命令共11种：清除、返回、输入方式设置、显示开关控制、移位控制
