單片機并行接口擴展技術第六章文檔

1、第六章 AT89S51 單片機并行接口擴展技術6.1 鍵盤 / 顯示器接口擴展     鍵盤和顯示器是單片機系統(tǒng)的中最重要的組成部分，鍵盤為輸入設備，通過鍵盤可以設置系統(tǒng)的參數(shù)或輸命令；顯示器則為輸出設備，單片機通過顯示器顯示采集的數(shù)據(jù)或處理結果。本節(jié)首先介紹單片機系統(tǒng)擴展鍵盤和LED顯示技術。 6.1.1  鍵盤的工作原理   （ 1 ）按鍵的去抖動處理。鍵盤是一組按鈕開關矩陣，通常情況下，按鈕開關處于斷開狀態(tài)，當按下鍵時它們才閉合 ( 短路 ) ，如圖6.1所示。按照識別按鍵的方法不同，鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。按鍵的識別由專用的硬件

2、實現(xiàn)，并能產生鍵值的稱為編碼鍵盤，自編軟件識別的鍵盤稱為非編碼鍵盤。由于采用非編碼鍵盤可以降低成本，在單片機系統(tǒng)中，當按鍵數(shù)量不多時，大家更喜歡采用非編碼鍵盤。      通常情況下，當按下和松開按鈕開關K1時，由于機械觸點的彈性作用，圖 6.1中O點的電壓變化如圖6.2所示。沒按鍵時，O點為高電平（t1）；按下的瞬間，O點的電壓處于一種不穩(wěn)定（抖動）狀態(tài)（t2）；然后，進入閉合期，O點電壓為低電平（t3）；當松開的瞬間，O點的電壓再一次處于抖動狀態(tài)（t4）；最后，O點電壓恢復為高電平（t5）。按一次鍵要經過兩個抖動期t1和t2，每次抖動的時間大約在51

3、0ms之間。由于單片機工作在微秒數(shù)量級，必須進行去抖動處理，否則，按鍵一次會造成單片機的多次響應。常用的去抖動方法有兩種，一種是采用硬件電路如濾波電路、雙穩(wěn)態(tài)電路等實現(xiàn)去抖；另一種是通過軟件實現(xiàn)，即發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，延時1020ms再查詢一次，若仍為低電平說明確實有鍵被按下，然后，等待按鍵的釋放，即查詢到圖6.1中的O點為高電平時，還要延時1020ms ，當O點仍為高電平時，才為一次按鍵結束。如果不檢測按鍵的釋放，當按鍵時間很長時，同樣可能一次按鍵造成單片機的多次處理。   （ 2 ）鍵盤的結構與工作原理。 非編碼鍵盤按照結構的不同可分為：獨立式鍵盤和行列式鍵盤。獨立式鍵盤的

4、處理程序簡單，適合于鍵數(shù)較少的場合，行列式鍵盤處理程序稍復雜點，適合于鍵數(shù)較多的場合。     1 ）獨立式鍵盤及其工作原理。獨立式鍵盤是各按鍵互相獨立，分別接一條輸入數(shù)據(jù)線，各按鍵的狀態(tài)互不影響，結構如圖6.3所示。      當沒有鍵被按下時，由于外邊有上拉電阻，讀得P1口的值為0FFH，當有鍵被按下時，如K4被按下，則讀得P1口的值為0F7H。只要讀得數(shù)據(jù)口的值即可知道是否有鍵被按下，或按下了哪個鍵。    2 ）行列式鍵盤的結構與工作原理。鍵數(shù)較多時，獨立式鍵盤結構需要占用很多I/O口線

5、，會浪費許多資源，這時，常采用行列式鍵盤結構，即將鍵盤排列成行、列矩陣式，如圖6.4 所示。    圖6.4中，每一水平線(行線)與垂直線(列線)的交叉處連接一個按鈕開關，即開關的兩端分別接在行線和列線上，N個行線和M個列線可組成M×N個按鍵的鍵盤。工作原理為所有行線輸出為高電平，所有列線輸出為低電平，讀行線，若有鍵閉合，讀回的行線值不全為高。    對按鍵的識別方法如下：    第一步：確定是否有鍵被按下。具體方法為所有的行線輸出高電平，所有的列線輸出低電平，讀行線，若行線中有低電平，延時20

6、ms再讀一次行線（去抖動），若仍為低電平說明有鍵閉合，把讀到的四位行線狀態(tài)保存起來；    第二步：當確認有鍵閉合時，使所有的行線輸出低電平，所有的列線輸出高電平，然后，讀列線狀態(tài)；    第三步：將第一次讀得的四位行線值作為低4位，第二次讀得的4位列線值做為高4位組成一個字節(jié)，然后，將該字節(jié)取反得到的值稱為鍵值。    鍵值和鍵號是兩個不同的概念，鍵值即當有鍵按下時，單片機讀得的值，鍵號是印在鍵帽上的值，兩者存在一一對應的關系。如在圖6.4中，設鍵號為“6”的鍵閉合，則第一次讀的行線P1.3、P1.2、

7、P1.1、P1.0的狀態(tài)為1101；第二次的列線P1.7、P1.6、P1.5、P1.4的狀態(tài)為1011，列、行狀態(tài)組合后為10111101B，取反后為01000010B，以十六進數(shù)計為42H，即鍵號為“6”的鍵對應的鍵值為42H。同理可以求出圖6.4中的其它鍵號與鍵值的對應關系如表6.1 所示：     表6.1中的鍵值由兩位16進制數(shù)組成，高位和低位分別為閉合鍵所在列號和行號，1、2、 4、8分別表示第1、2、3、4行或列，如果需要可以通過軟件將鍵值轉成鍵號。   【 例 6.1 】 設某單片機系統(tǒng)的鍵盤電路如 圖6.4所示，編寫程序當有鍵閉

8、合時，將閉合鍵的鍵號存于鍵盤緩沖KEYBUFF單元，并將按鍵標志KPRESSED置1。    解：設鍵盤緩沖KEYBUFF為30H單元，按鍵標志KPRESSED的位地址為00H，系統(tǒng)的晶體振蕩器頻率為6MHz，子程序段如下：             KEYBUFF  EQU 30H             KPRESS

9、ED EQU 00H    KEYHAND：             MOV      P1, #0FH      ；行線為高電平，列線為低電平             MOV      A, P1   

10、60;         ANL      A, #0FH             XOR      A, #0FH             JZ       NOKEY  

11、;       ；NO key pressed，退出             ACALL    DLY20MS       ；延時20ms , 執(zhí)行去抖動操作             MOV     

12、 A, P1             ANL      A, #0FH             MOV      KEYBUFF, A             XOR   

13、;   A, #0FH             JZ       NOKEY         ；沒鍵閉合，退出             MOV      P1, #0F0H 

14、60;   ；列線為高電平，行線為低電平             MOV      A, P1             ANL      A, #0F0H      ；      

15、       ORL      A, KEYBUFF             CPL      A ；得到鍵值             MOV      B ， A   

16、     ；暫保存鍵值到寄存器B             MOV      KEYBUFF, #0   ；鍵號單元清0    ROW    ：CLR      C         

17、    RRC      A             JC       LINE             XCH      A ， KEYBUFF  

18、           ADD      A ， #4       ；相鄰兩行同列鍵號相差為4             XCH      A ， KEYBUFF     &

19、#160;       SJMP     ROW    LINE   ：MOV      A ， B             SWAP     A    LINE1  ：CLR  

20、    C             RRC      A             JC       KEY         

21、60;   INC      KEYBUFF        ；同一行相鄰兩列的鍵號差1             SJMP     LINE1    KEY    ：SETB     KPRESSED&

22、#160;   WAIT   : MOV      A, P1          ；等待按鍵釋放             ANL      A, #0F0H        

23、;     XOR      A, #0F0H             JNZ      WAIT             SJMP     EXIT  

24、60; NOKEY  ：CLR      KPRESSED    EXIT   ：RET    ；    ；  ；    ； DLY20ms：20ms延時程序    ；    ；    DLY20MS: MOV      R7, #40 &

25、#160;  DEL1   : MOV      R6, #125    DEL2   : DJNZ     R6, DEL2       ；4*125=500S             DJNZ     R7

26、, DEL1             RET6.1.2 數(shù)碼管顯示器 LED 簡介     顯示器單片機系統(tǒng)中最重要的輸出設備，用顯示系統(tǒng)的運行結果與運行狀態(tài)等。常見的顯示器主要有LED數(shù)碼管顯示器、LCD液晶顯示器和CRT顯示器。由于 LED 數(shù)碼顯示器具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。本節(jié)一下 LED 顯示器的結構、工作原理。   （ 1 ） LED顯示器的結構與原理。LED顯示器是由發(fā)光二

27、極管組成的顯示器件，其外形、引腳及結構如圖6.5（a）、（b）所示。     8段LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中，7個條形發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個圓點形的發(fā)光二極管位于顯示器的右下角，用作顯示小數(shù)點。每個發(fā)通過不同的發(fā)光管的組合可以顯示數(shù)字09、AF、小數(shù)點“.”以及一些特殊的字樣。    LED顯示器可以分為兩種類型。一種是8個發(fā)光二極管的陽極連在一起，稱為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極連在一起的，稱為共陰極LED顯示器。如圖7.19(b)所示。兩種類型的LED顯示器各筆劃（段）的安排位置是相同的

28、，當二極管導通時相應的筆劃發(fā)光（發(fā)亮），由發(fā)亮的筆劃組合顯示各種字符。    為了顯示字符，必須給LED的a、b、c、d、e、f、g和dp端一個確定的電平，如對于共陰極LED，為了顯示0'，則要求a、b、c、d、e、f端為高電平，g和dp端為低電平，用數(shù)據(jù)表示即為11111100。習慣上，大家常喜歡將D7連接至dp，D6連接至g，以次類推，將D0連接到a，這樣顯示0'時對應的“數(shù)據(jù)”為00111111（3FH），這里的數(shù)據(jù)“3FH”常被稱為字形碼，有的書上稱之為“段碼”，顯然，將共陽極LED的段碼按位取反即可得到共陽極LED的段碼。8段共陰LED的

29、段碼如表6.2所示：   （ 2 ） LED顯示器的顯示方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示時，所有數(shù)碼管同時發(fā)亮，顯示字符清晰、穩(wěn)定，編程簡單，其缺點是需要的元件較多；動態(tài)顯示時，每一時刻只有一個LED發(fā)亮，多個LED按順序循環(huán)發(fā)亮，由于人的眼睛具有視覺暫留特性，只能分辨出時間大于40ms的變化，只要循環(huán)亮一次的時間小于40ms，則可以給人所有LED都在發(fā)亮的感覺。動態(tài)顯示需要元件個數(shù)少，其缺點是當刷新頻率不高時，LED顯示有點閃爍，關于LED靜態(tài)和動態(tài)顯示的例子見6.2節(jié)。 6.1.3 專用可編程鍵盤顯示器接口芯片 8279 及應用    

30、; 8279是一種可編程鍵盤/LED顯示器接口器件，具有鍵盤、傳感器以及選通三種輸入方式和8位或16位LED顯示器控制功能，由于傳感器輸入或選通輸入方式很少使用，在本節(jié)只介紹其鍵盤輸入方式的使用方法。實際的應用系統(tǒng)中采用8279芯片，不僅可以大大地節(jié)省CPU處理鍵盤或顯示操作的時間，減輕CPU的負擔，而且，顯示穩(wěn)定，編程簡單。   （ 1 ） 8279的內部結構和工作原理。按功能分，8279的內部結構可分為3個部分，如圖6.6所示。    1 ）接口、時序和控制部分。    數(shù)據(jù)緩沖器。8279中有一個雙向的數(shù)據(jù)緩

31、沖器，用于連接內、外部總線，實現(xiàn)單片機和8279之間交換信息（命令和數(shù)據(jù)）；    I/O 控制電路。I/O控制電路接收系統(tǒng)的/RD、/WR、/CS和A0信號，實現(xiàn)對8279進行讀寫操作。其中A0用于交換的區(qū)別信息類型，當A0=1時，表示寫入8279的信息為命令，從8279讀出的信息為狀態(tài)；當A0=0時，表示寫入或讀出8279的信息均為數(shù)據(jù)；    控制寄存器。8279中有多個控制寄存器，用于指定鍵盤和顯示器的工作方式，這些控制寄存器共用一個地址，由于8279的每個命令字中都含有特定的信息，使得寫入8279的命令會被送到不同的控制寄存

32、器中，然后，通過譯碼產生相應的信號，從而完成相應的功能。    時鐘預分頻器（Clock Pre Scaler）。8279 內部工作的時鐘頻率為100KHz，為了得到這個時鐘，有一個專門的時鐘分頻器（計數(shù)器），通過編程指定該分頻器對外部CLK信號進行 231級分頻，以便得到內部所需的100KHz時鐘。    掃描計數(shù)器。8279通過掃描計數(shù)器產生鍵盤和顯示器的掃描信號（SL3SL0），掃描計數(shù)器可輸出兩種不同的掃描信號。當鍵盤工作在編碼（encoded）方式時，掃描計數(shù)器作二進制計數(shù)，從SL3SL0輸出的是4位二進制計數(shù)狀態(tài)，必須通過外部譯碼電

33、路產生對鍵盤和顯示器的掃描信號；當鍵盤工作在譯碼 (decoded) 方式時，由8279的內部對計數(shù)器的最低兩位進行譯碼，從SL3SL0輸出的就是對鍵盤或顯示器的掃描信號，在這種情況下，只能有4位LED顯示器。      2 ）顯示控制部分。顯示控制部分主要由顯示控制邏輯電路和16個字節(jié)的顯示RAM以及顯示寄存器組成。顯示RAM用來存放顯示數(shù)據(jù)；顯示寄存器分為兩組，OUTA30和OUTB30可以單獨4位輸出，也可以合成為8位（一個字節(jié)）輸出，以字節(jié)輸出時，OUTA3對應數(shù)據(jù)總線的D7， OUTB0對應數(shù)據(jù)總線的D0。8279工作時，顯示寄存器不停地從顯示

34、RAM中讀出顯示數(shù)據(jù)，然后，從OUTA30和OUTB30輸出，與輸出的掃描信號（SL3SL0）配合實現(xiàn)多位LED的循環(huán)顯示。    3 ）鍵盤控制部分。鍵盤控制部分主要由去抖動控制電路、8個字節(jié)的先進先出（FIFO） RAM和FIFO RAM狀態(tài)寄存器組成。    去抖動控制電路。鍵盤工作方式中，回復線（Retrun line）RL7RL0是行列式鍵盤的輸入線，當8279發(fā)現(xiàn)有鍵閉合時，就把回復線的狀態(tài)鎖存到回復緩沖器中，延時10ms（內部時鐘頻率為100KHz時），再一次檢測閉合鍵的狀態(tài)，如果仍然閉合，就把閉合鍵的信息以及SHIFT

35、和CNTL引腳的狀態(tài)一起形成一個鍵盤數(shù)據(jù)送入FIFO RAM。    FIFO RAM。在鍵盤方式時，F(xiàn)IFO RAM用于存放鍵盤數(shù)據(jù)。鍵盤數(shù)據(jù)的格式如下：    D2D0  ：指出閉合鍵所在行號（RL7RL0 的狀態(tài)）    D5D3  ：指出閉合鍵所在列號（掃描計數(shù)器的值）    D7、D6 ：分別為控制線CNTL和移位線SHIFT的狀態(tài)；    CNTL線和SHIFT線外部可單獨接一個開關鍵，類似于計算機的鍵盤，通過CN

36、TL和SHIFT線可以使8279外接64個按鍵擴充到256個。    FIFO RAM狀態(tài)寄存器。在鍵盤輸入方式時，F(xiàn)IFO RAM狀態(tài)寄存器中含有FIFO RAM中閉合鍵的個數(shù)以及是否出錯等信息，其格式為：     D2D0（NNN）：表示FIFO RAM中鍵盤數(shù)據(jù)的個數(shù)；    D3（F）     ：當F=1時，表示FIFO RAM已滿（即FIFO RAM已有8個鍵盤數(shù)據(jù)）    D4（U）   

37、60; ：當FIFO RAM中沒有數(shù)據(jù)，單片機對FIFO RAM執(zhí)行讀操作時，則置U為                  “1”    D5（O）     ：當FIFO已滿，又有鍵閉合時，F(xiàn)IFO RAM溢出，置O為“1”    D6（S/E）   ：用于傳感器方式時，當幾個傳感器同時閉合時被置“1” 

38、60;  D7（DU）    ：在執(zhí)行清除命令期間DU=1，當DU=1時，對顯示RAM的寫操作無效。因此，                   在執(zhí)行清除命令后，需要讀FIFO RAM狀態(tài)寄存器，只有在清除命令執(zhí)行               

39、60;   完成后（DU=0），才能進行對顯示RAM的寫操作。    當FIFO RAM中有鍵盤數(shù)據(jù)時，IRQ被8279置為高電平，程序可以通過查詢IRQ確認是否有鍵被按下；IRQ信號取反后也可以作為中斷請求信號，當有鍵閉合時，單片機通過中斷方式讀取鍵值。   （ 2 ） 8279的引腳定義。常見的8279芯片為40腳的DIP封裝，引腳的定義如圖6.7所示：    D0D7（Pin 12 Pin 19）：數(shù)據(jù)總線，用于傳送單片機和8279之間的數(shù)據(jù)、命令或狀態(tài)信息。  

40、60; CLK（Pin 3）：外部時鐘輸入，作于產生內部工作時序。8279內部有一個可編程的5位計數(shù)器，對外部時鐘進行231分頻，產生100KHz的內部定時信號。    RESET（Pin 9）：復位信號，高電平有效。當8279復位后，8279工作于左入、16位LED顯示，譯碼鍵盤掃描，雙鍵互鎖，外部時鐘分頻為31。    /CS（Pin 22）：選信號，低電平有效。當/CS有效時，允許對8279進行讀、寫操作。    A0（Pin 21）：緩沖器地址。A0用于標識單片機和 8279 交換的信息特征，當A

41、0=1時，寫入8279的信息為命令，讀出的是狀態(tài)；當A0=0時，寫入和讀出的信息均為數(shù)據(jù)。    /RD、/WR（Pin 10、Pin 11）：讀、寫控制信號。    IRQ （Pin 4）：中斷請求（Interrupt Request）。在鍵盤方式時，當FIFO RAM中有數(shù)據(jù)時，IRQ變?yōu)楦唠娖剑斪xFIFO RAM時， IRQ變?yōu)榈碗娖?，讀一次后，若FIFO RAM中仍有數(shù)據(jù)，IRQ重新變?yōu)楦唠娖?；在傳感器方式，當檢測到一個傳感器變化時，IRQ變?yōu)楦唠娖健?#160;   Vss、Vcc（Pin 20、Pin

42、 40）：數(shù)字地和電源引腳。    SL0SL3（Pin 32 Pin 35）：掃描線（Scan Line）：掃描線用于對鍵盤和對LED顯示器的位進行掃描。    RL0RL7（Pin 38、Pin 39、Pin 1、Pin 2、Pin 5 Pin 8）：反饋輸入線（Return Line ）。RL0RL7為輸入引腳，外接鍵盤或傳感器陣列，內部有上拉電阻。當有鍵閉合時， 8279通過組合RL0RL7和SL0SL3的狀態(tài)可以確定閉合所在的行和列，并把閉合鍵的鍵位置送入鍵盤FIFO RAM中，同時設置IRQ為高電平。  

43、;  SHIFT（Pin 36）線：SHIFT為輸入引腳，內部有上拉電阻，外部常接一個獨立的開關按鍵，類似于計算機鍵盤上的換檔鍵（SHIFT），8279可以直接連接64個的開關按鍵，通過SHIFT線，可以將按鍵數(shù)量擴充到128個。SHIFT的狀態(tài)會被記錄在FIFO RAM中。    CNTL（Pin 37）控制線（Control）：與SHIFT類似，通過CNTL也可以擴充按鍵數(shù)量。 SHIFT和CNTL共有4種組合，通過SHIFT和CNTL可使8279連接的按鍵數(shù)量增加到256個。    OUTA3 OUTA0、OUTB3

44、OUTB0（Pin 24 Pin27、Pin28 Pin31）顯示數(shù)據(jù)段碼（字形碼）輸出線。8279工作時，由OUTA3 OUTA0、OUTB3 OUTB0輸出顯示數(shù)據(jù)的段碼，OUTA3 對應8段LED的dp，OUTB0對應8段LED的a，由SL0 SL3輸出顯示的位，兩者配合實現(xiàn)8位或16 位LED的動態(tài)顯示。    /BD（pin 23）消隱輸出線（Blank Display），低電平有效。當顯示器切換或使用消隱命令時，輸出為低。   （ 3 ） 8279的操作命令字    8279共有8個命令字。每個命令字的

45、高3位D7、D6和D5為命令特征位，雖然所有的命令都送到同一的端口，但由于特征位不同，8279可以區(qū)別各個不同的命令。    1 ）鍵盤顯示工作方式設置命令字。該命令字用于設置鍵盤和顯示器的工作方式，格式如下：    命令特征位：D7D6D5=000    D4D3位：用來設定顯示（Display）方式，定義如下：       00 ：8個字符顯示，從左邊輸入。       0

46、1 ：16個字符顯示，從左邊輸入。       10 ：8個字符顯示，從右邊輸入。       11 ：16個字符顯示，從右邊輸入。    8279最多可用來控制16位的LED顯示，當顯示位數(shù)超過8位時，均設定為16位字符顯示。LED有兩種顯示方式：即左邊輸入和右邊輸入。左邊輸入是較簡單的方式，顯示RAM單元0對應顯示器最左邊的位；顯示RAM單元7（或15）對應顯示器的最右邊的位。單片機寫入單元的地址和顯示的位之間的對應關系是固定的，單片機依次從

47、0地址或某一個地址開始將段碼數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖區(qū)。    當寫完16個數(shù)據(jù)后，第17個數(shù)據(jù)將被寫到顯示RAM0，即顯示器的最左邊。從0地址寫入18 個數(shù)據(jù)的過程如下：    右面輸入方式是一種“移位”輸入方式，計算器一般都是采用這種顯示方式，當向顯示 RAM寫入第一個字符時，顯示在最右邊，寫入第二個字符時，第一次寫入的字符左移1位顯示，而第二次寫入的字符顯示在最右邊，每次寫入一個字符后，原來顯示的字符自動左移一位，最后寫入的字符總是顯示在最右邊，當寫入第9（或17）個字符后，原最左邊的顯示的字符被移出。從0地址寫入18個數(shù)據(jù)時，顯示RA

48、M中的內容與左邊輸入時相同，但右邊輸入時，顯示RAM的地址和顯示字符的位置并不存在對應關系，向顯示RAM的某指定單元寫入一個字符時，可能得到意想不到的結果，即字符顯示的位置不確定。因此，在右邊輸入方式時，建議第一次要從顯示RAM單元0開始寫入字符。    D2D1D0位：用來設定鍵盤（Keyboard）工作方式，定義如下：        000 ：編碼掃描鍵盤方式，雙鍵互鎖。        001 ：譯碼掃描鍵盤方式，雙鍵互鎖

49、。        010 ：編碼掃描鍵盤方式，N鍵依次讀出。        011 ：譯碼掃描鍵盤方式，N鍵依次讀出。        100 ：編碼掃描傳感器矩陣。        101 ：譯碼掃描傳感器矩陣。        110 ：選通輸入，編碼顯示掃描。

50、        111 ：選通輸入，譯碼顯示掃描。    編碼掃描鍵盤方式實際上是外部譯碼掃描鍵盤方式，8279內部的計數(shù)器做二進制計數(shù)，四位二進制數(shù)從SL3SL0輸出，通過外部譯碼器（16選1）產生鍵盤/顯示器的掃描信號。譯碼掃描鍵盤方式為內部譯碼工作方式，此時，SL3SL0輸出已經是4選1的掃描信號，這種方式掃描線最多只能有4條。    雙鍵互鎖和N鍵依次讀出是兩種不同的多鍵同時按下的保護方式。雙鍵互鎖方式就是當鍵盤上同時有兩個鍵被按下時，任何鍵的信息都不送FI

51、FO RAM，只剩一個鍵閉合時，該鍵的信息編碼才被送到FIFO鍵盤RAM；N鍵依次讀出方式為：當有多個鍵同時按下時，鍵盤掃描根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的次序，依次將它們的狀態(tài)送入FIFO RAM。    在介紹了鍵盤的掃描方式后，再談談顯示器的“左邊輸入”和“右邊輸入”顯示問題。左邊輸入時，顯示RAM的單元0對應最左邊的顯示字符，這里所謂的“最左邊”顯示字符對應的SL30輸出狀態(tài)為0000（編碼鍵盤掃描方式），如外部用74LS138譯碼產生顯示掃描信號，則連接74LS138的Y0端的LED顯示器應為最左邊的顯示器，同學們在繪制PCB電路圖時一定要注意這個問題。當鍵盤工作在譯碼掃

52、描方式時，SL0接的LED為最左邊。右邊輸入時，最右邊顯示器亮時對應的SL30 為1111（編碼鍵盤掃描方式）；當鍵盤工作在譯碼掃描方式時，SL3接的LED為最右邊。    2 ）時鐘編程命令。8279內部定時信號（100KHz）由外部的輸入的時鐘經過分頻后產生，分頻系數(shù)由時鐘編程命令確定，命令格式如下：    命令特征位： D7D6D5=001 。    D4D0位（PPPPP）為分頻系數(shù)，可在231中進行選擇。內部時鐘頻率控制著掃描時間和鍵盤去抖動時間的長短，當內部時鐘為100KHz時，則掃描時間為5

53、.1ms，去抖動時間為10.3ms 。例如，設外部時鐘頻率為1MHz，則要產生100KHz的內部定時信號，需要進行10分頻，即PPPPP=01010B=10，此時的時鐘命令字為：2AH     3 ）讀FIFO RAM命令。讀FIFO RAM命令的格式為：     命令特征位：D7D6D5=010 。    在傳感器方式時，在CPU讀FIFO RAM之前，必須用這條命令設定要讀出的傳感器RAM地址。由于傳感器RAM的容量為8字節(jié)，因此，需要用命令字中的3位二進制代碼AAA指定地址。命令字中的AI為自動增量

54、（Automatic Increacement）特征位。若AI=1，則每次讀出傳感器RAM 后，地址將自動加1，使地址指針指向按順序的下一個存儲單元，這樣，下一次讀數(shù)便從下一個地址讀出，而不必重新設置讀FIFO RAM命令。    在鍵盤工作方式中，由于讀出操作嚴格按照先入、先出（FIFO）的順序進行，命令中的 AI和AAA不起作用。    4 ）讀顯示RAM命令。命令格式為：    命令的特征位：D7D6D5=011。    在CPU讀顯示RAM時，必須先執(zhí)行讀顯示RAM命

55、令。該命令字用來設定將要讀出的顯示RAM的地址，4位二進制代碼AAAA用來尋址16個字節(jié)的顯示RAM單元，如果自動增量位AI=1，則每次讀出后，地址自動加1。    5 ）寫顯示RAM命令。命令格式為：命令特征位：D7D6D5=100    在CPU寫顯示RAM時，必須先執(zhí)行寫顯示RAM命令，該命令字用來設定第一次要寫入的顯示 RAM的地址，4位二進制代碼AAAA用來尋址顯示RAM，如果自動增量特征位AI=1，則每次寫入后，地址自動加1。    6 ）顯示RAM禁止寫入消隱命令。命令格式為： &

56、#160;  命令特征位：D7D6D5=101    IW_A和IW_B為A組和B組顯示RAM寫入屏蔽位。例如，當IW_A=l時， A組的顯示RAM禁止寫入，即單片機寫入顯示器RAM的數(shù)據(jù)不會影響OUTA30的輸出，這種情況通常在采用雙4位顯示時使用，因為兩個4位顯示器是相互獨立的，為了給其中一個4位顯示器輸入數(shù)據(jù)，而又不影響另一個4位顯示器，因此，必須對另一組的輸入實行屏蔽。    BL_A和BL_B位用于對兩組顯示輸出消隱（Blank），若BL_x=1，則8279的/BD引腳輸為低電平，對應的OUTx30被消隱（熄滅），

57、若BL_x=0，則恢復顯示。    7 ）清除命令。清除命令用于清除FIFO RAM和顯示RAM，命令格式為：    命令特征位：D7D6D5=110    D4D3D2（CD、CD、CD）位用于設定清除顯示RAM的方式，意義如下：       10x ：將顯示RAM全部清0       110 ：將顯示RAM全部清為20H     &#

58、160; 111 ：將顯示RAM全部清為FFH       0xx ：CA=0時，不清除；CA=1時，清除方式由D3D2決定    D1（CF）位用于清空FIFO RAM。當CF=1時，執(zhí)行清除命令后，F(xiàn)IFO RAM被清空，同時，使中斷請求輸出線IRQ復位。    D0（CA）位為總清位，當CA=1時，可同時完成對顯示RAM和FIFO RAM的清除，對顯示RAM 的清除方式由D3D2位決定。    執(zhí)行清除命令大約需要160S的時間，在此期間，

59、FIFO RAM的狀態(tài)寄存器的最高位DU=1，當清除命令執(zhí)行完成后，DU=0。在DU=1時，不能對顯示RAM寫數(shù)據(jù)。    8 ）結束中斷/特定錯誤方式設置命令。此命令有兩種不同的作用，在傳感器方式時，作為中斷結束命令；在鍵盤方式時，作為特定錯誤方式設置命令。該命令的格式為：    命令特征位：D7D6D5=111    當鍵盤工作于N鍵依次讀出方式時，如果單片機給8279寫入特定方式設置命令字（E=1），則8279以一種特定的錯誤方式工作，這種方式的特點是在消抖動期間，如果發(fā)現(xiàn)多個鍵被同時按下，則FIF

60、O RAM狀態(tài)寄存器中的錯誤特征位S/E被置1，同時IRQ變?yōu)楦唠娖?。S/E位置 1會阻止對FIFO RAM的進一步寫操作。執(zhí)行清除命令時，S/E被復位。這個命令使用較少。    （ 4 ）對8279的操作    8279有兩個端口，一個是命令端口一個是數(shù)據(jù)端口。對8279的操作有四種情況：      寫命令端口。寫入命令端口的信息為命令字，命令字規(guī)定了8279的工作方式；      讀命令端口。從命令端口讀出的信息為FIFO RAM狀態(tài)寄存器的內容。&#

61、160;     寫數(shù)據(jù)端口。寫入數(shù)據(jù)端口的信息為顯示字符的段碼，8279內部有16個字節(jié)的顯示RAM，寫入的顯示段碼被存儲在顯示RAM中。      讀數(shù)據(jù)端口。從數(shù)據(jù)端口讀入的是FIFO RAM中鍵盤數(shù)據(jù)或顯示RAM中的數(shù)據(jù)。    寫命令端口時，由于各命令字的特征位不同，向同一端口寫入的各種命令實際上是被寫到了8279內部的不同的命令寄存器中，因此，寫命令端口的操作可以直接進行；讀命令端口時，由于只有一個狀態(tài)寄存器，故讀命令端口的操作也可以直接進行。    而

62、讀、寫數(shù)據(jù)端口時，則不同，需要先執(zhí)行讀、寫數(shù)據(jù)端口的命令，然后，才能對數(shù)據(jù)端口進行讀寫，如在讀顯示RAM數(shù)據(jù)前，要先執(zhí)行讀顯示RAM的命令；讀FIFO RAM前，要先執(zhí)行讀FIFO RAM的命令；寫顯示RAM數(shù)據(jù)前，要先執(zhí)行寫顯示RAM的命令；如果不先執(zhí)行讀、寫數(shù)據(jù)端口的命令，當從8279的數(shù)據(jù)口進行讀數(shù)據(jù)時，8279便不知是從顯示RAM讀還是從FIFO RAM讀。   （ 5 ） 82C79與89S51單片機接口與編程    對8279的編程一般可分成三部分，第一部分對8279初始化編程，規(guī)定其鍵盤和顯示器的工作方式以及對外部CLK信號的分頻

63、系數(shù)等；第二部分為檢查鍵盤情況，當有鍵按下時，讀取鍵值，然后，進行相應的處理；第三部分為顯示部分，即將待顯示字符的段碼送寫入顯示RAM 進行顯示。相應地，8279的接口電路也大致可分為三部分，即與單片機的接口，與鍵盤的接口和與顯示器的接口。常見的由8279組成的8位LED顯示器、16個按鍵接口電路如圖6.8所示。    電路工作原理如下：    與單片機接口。DB7DB0直接邊至P0口；讀引腳/RD接單片機的讀信號（/RD）；寫引腳接單片機的寫信號（/WR）；CLK引腳接單片機的ALE信號，ALE信號的頻率為系統(tǒng)晶體振蕩器頻率的1/6

64、；A0接地址總線A0。當有鍵閉合時，IRQ變?yōu)楦唠娖?，可以通過中斷或查詢方式讀取鍵值。    與鍵盤的接口電路。16個按鍵接成矩陣形式，由RL7RL0組成行線，外部譯碼器74LS138的輸出Y0和Y1組成列線（或掃描線）。當有鍵閉合時，讀入的RL7RL0不全為零，根椐RL7RL0和SL2SL0的狀態(tài)即可確定閉合鍵所在的位置。各鍵值的確定方法如下：如前所述，當有鍵閉合時，8279會形成一個如圖6.9所示的鍵值數(shù)據(jù)存入FIFO RAM中。     由于圖6.8中，CNTL和SHIFT接地，鍵值字節(jié)的最高兩位為00；第一列（74LS138的

65、第15引腳Y0）對應的SCAN為000，第二列對應的SCAN為001；當RL7RL0的狀態(tài)分別為：11111110、11111101、11111011、11110111、11101111、11011111、10111111和01111111時，對應的RETURN分別為：000、001、010、011、100、101、110和111。如圖中的“5”號鍵閉合時， CNTL=0、SHIFT=0、SCAN=000、RETURN=101，組成一個字節(jié)后為：00000101B=5H，同理可以求出其它的鍵值如圖6.8所示。   與顯示器的接口。圖中的顯示器為8位共陰極LED顯示器，74L

66、S138輸出的8條線用于對顯示器進行位掃描， 75451和7407用于對LED進行驅動。      【例 6.1 】 電路如圖6.8所示。編程從鍵盤輸入一個十進制數(shù)，并通過LED顯示出來，按0A 0F時，清除屏幕，輸入另一個十進制數(shù)。    解：設系統(tǒng)晶振頻率為6MHz，則CLK的頻率為1MHz，為了得到100KHz的內部時鐘，分頻系數(shù)為10。內部RAM單元30H37H為顯示緩沖區(qū)。程序如下：        CS 8279C EQU 0FFFFH 

67、;       CS8279D EQU 0FFFEH         KEYVALUE EQU 38H        KEYFLAG BIT 00H            ORG   0000H         

68、;   MOV   SP,#60H            MOV   DPTR ， #CS 8279C    ；8279初始化            MOV   A ， #00H         &#

69、160;  ；8字符顯示，左入口，編碼掃描，雙鍵互鎖            MOVX  DPTR ， A            MOV   A ， #2AH            ；ALE/10=1MHz/10=100KHz  

70、         MOVX  DPTR ， A            ACALL CLRSCR    MAINLP :ACALL READKEY            JNB   KEYFLAG ， MAINLP     

71、0;      MOV   A ， KEYVALUE        ；把鍵值送給ACC            CJNE  A ， #0AH ， NO_A    ；判斷是否按下F1F6鍵            SJMP&#

72、160; KEY_AF    NO_A   :JC    NUMKEY    KEY_AF :ACALL CLRSCR            SJMP  MAINLP               ；若按下F1F6鍵，則清除已輸入的數(shù)字  &

73、#160; NUMKEY :MOV   R7 ， #7            MOV   R0 ， #37H           ；將30H36H的內容移至31H37H單元            MOV   R1 ， #

74、36H    SHIFT  :MOV   A ， R1            MOV   R0 ， A            DEC   R0            DEC

75、0;  R1            DJNZ  R7 ， SHIFT            MOV   30H ， KEYVALUE      ；把鍵值送入顯示緩存的第一個單元30H         

76、   ACALL DISPLAY        SJMP MAINLP     ；*     ； READKEY: 讀閉合鍵值     ； 出口參數(shù)：有鍵閉合時，鍵值被存放在 KEYVALUE ，并置 KEYFLAG 為 1     ；*     READKEY:            CLR &#

77、160; KEYFLAG            MOV   DPTR ， #CS 8279C    ；讀8279狀態(tài)字            MOVX  A ， DPTR            ANL   A ， #0F

78、H            ；A中保留狀態(tài)字的低四位            JZ    NOKEY                ；A=0時無鍵按下，則返回     

79、60;      MOV   A ， #40H            ；讀FIFO RAM的狀態(tài)寄存器命令字。            MOVX  DPTR ， A            MOV   DPTR ， #CS8279D&

80、#160;           MOVX  A ， DPTR           ；讀鍵值            MOV   KEYVALUE ， A        ；鍵值碼送入KEYVALUE單元  

81、;          SETB  KEYFLAG              ；設置鍵閉合標志    NOKEY  :RET    ； * 顯示子程序 *    DISPLAY:            MOV&#

82、160;  DPTR ， #CS 8279C            MOV   A ， #90H            ；寫顯示RAM命令字            MOVX  DPTR ， A     

83、0;      MOV   R7 ， #6             ；循環(huán)計數(shù)初值給 R7            MOV   DPTR ， #CS8279D            MOV &

84、#160; R0 ， #30H    DISP1  :PUSH  DPL            PUSH  DPH            MOV   A ， R0            MOV   DPTR ，

85、 #TAB         ； 取段碼            MOVC  A ， A+DPTR            POP   DPH            POP  

86、 DPL            MOVX  DPTR ， A           ；送段碼顯示            INC   R0          

87、60; DJNZ  R7 ， DISP1            RET    ；*     ； CLRSCR: 功能 清除屏幕     ；*     CLRSCR :MOV   R0 ， #30H            MOV   R7 ， #8 &

88、#160;          MOV   A ， #0AH            ； 全滅的段碼偏移量給 ACC    CS1    :MOV   R0 ， A            INC 

89、;  R0            DJNZ  R7 ， CS1            ACALL DISPLAY            RET    TAB :DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，

90、7FH，6FH，00H ；09 全滅            END 6.2 邏輯門電路擴展 I/O 接口      AT89S51單片機理論上有4個8位并行I/O口，但在實際應用中，由于系統(tǒng)外擴有存儲器或其它接口芯片，P0口常復用作地址/數(shù)據(jù)總線，P2口用于提供高8位地址，P3口常工作在第二功能，真正用作I/O口的只有P1，而實際的應用系統(tǒng)又經常需要連接鍵盤、顯示器以及打印機等外設，大部分的單片機應用系統(tǒng)設計中都不可避免地要進行I/O口的擴展。在

91、單片機系統(tǒng)中，I/O端口和存儲器統(tǒng)一編址，擴展I/O口和擴展存儲器的方法相同，主要解決系統(tǒng)的三組總線（DB、AB、CB）與擴展的I/O芯片的連接問題。I/O口的擴展有應遵守兩條原則：      擴展輸出口時一般要有鎖存功能；      擴展的I/O口還要注意和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的三態(tài)隔離；    單片機應用系統(tǒng)中，I/O口擴展主要有兩種方法，第一種是使用簡單的邏輯門電路和帶三態(tài)控制的緩沖器組成，用于擴展單個8位輸出或輸入口；另一種方法是用專門的可編程并行接口芯片如8155、8255等擴展I/

92、O口。第一種方法電路簡單、成本低、配置靈活方便，故在單片機應用系統(tǒng)中被廣泛采用，本節(jié)主要介紹一下使用簡單的邏輯門電路擴展I/O口的方法。 6.2.1 用74LS273擴展8位輸出口    單片機系統(tǒng)中需要擴展并行的8位輸出口時，最常用方法是使用74LS273、74LS373、74LS377等鎖存器實現(xiàn)。74LS273是一個帶公共端的高速8D觸發(fā)器，引腳定義和真值表如圖 6.10（a）、（b）所示：      由74LS273組成的2位LED靜態(tài)顯示電路如圖6.11所示：     

93、60; 設待顯示的兩位BCD數(shù)存放在30H和31H單元，顯示子程序如下：    DISPTWO ：             MOV  A ， 30H           ；顯示十位數(shù)             MOV

94、60; DPTR ， #SEGTAB             MOVC A ， A+DPTR             MOV  DPTR ， #0FFF0H             MOV  DPTR ， A   

95、60;         MOV  A ， 31H           ；顯示個位數(shù)             MOV  DPTR ， #SEGTAB             MOVC A ， A+DPTR             MOV  DPTR ， #0FFF2H             MOV  DPTR ， A