第8章LED及鍵盤ppt課件

1、第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 第第8章章 人機通道配置與接口技術(shù)人機通道配置與接口技術(shù) 8.1 顯示器接口技術(shù)顯示器接口技術(shù)8.1.1 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理顯示器的結(jié)構(gòu)與原理8.1.2 LED顯示器的接口方式顯示器的接口方式8.1.3 LED顯示器的顯示方式顯示器的顯示方式 8.2 外部存儲器的擴展外部存儲器的擴展8.2.1 鍵盤結(jié)構(gòu)及原理鍵盤結(jié)構(gòu)及原理8.2.2 按鍵去抖動處理按鍵去抖動處理8.2.2 矩陣式鍵盤應(yīng)用實例矩陣式鍵盤應(yīng)用實例8.3 鍵盤與顯示技術(shù)綜合運用鍵盤與顯示技術(shù)綜合運用第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 8.1.1 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理1. 結(jié)構(gòu)種類七段LED顯示器

2、(數(shù)碼管)系發(fā)光器件的一種。常用的LED發(fā)光器件有兩類：數(shù)碼管和點陣。數(shù)碼管內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。常見數(shù)碼管有10根管腳。管腳排列如下圖所示。其中COM為公共端，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式可分為共陰極和共陽極兩種。使用時，共陰極數(shù)碼管公共端接地，共陽極數(shù)碼管公共端接電源。每段發(fā)光二極管需510mA的驅(qū)動電流才能正常發(fā)光，一般需加限流電阻控制電流的大小。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 2. 顯示原理LED數(shù)碼管的ag七個發(fā)光二極管。加正電壓的發(fā)光，加零電壓的不能發(fā)光，不同亮暗的組合就能形成不同的字型，這種組合稱為字型碼。共陽極和共陰極的

3、字型碼是不同的，如下表所示。 可采用硬件譯碼輸出字型碼控制顯示內(nèi)容，如采用74LS48、CD4511(共陰極)或74LS46(74LS47)、CD4513(共陽極)。也可用單片機I/O口直接輸出字型碼控制數(shù)碼管的顯示內(nèi)容。用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示有很多方法，按顯示方式分有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理顯示器結(jié)構(gòu)與原理 圖圖各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下: 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) LED字型顯示代碼表 2. 顯示原理顯示 段 符 號十六進制代碼dp gfedcba共陰極共陽極0123456789AbCdEFHP000000000000000000

4、0011111011110111111000111011111011111010001010111111111011011011011110001101111111110100101111100111100100111011011111101011013FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H76HF3HC0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH89H8CH第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 8.2.1 LED顯示器的顯示方式1. 并行輸出第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 【例8-1】 ：并行

5、輸出，循環(huán)顯示09秒的顯示程序：DIR： MOV R0，#0 MOV DPTR，#TABLOOP：MOVA，R0MOVCA，A+DPTRMOV P1，ALCALLDELAYINCR0CJNE R0，#0AH，LOOPAJMP DIRTAB：DB C0H，F(xiàn)9H，A4HDB B0H，99H，92HDB 82H，F(xiàn)8H，80H，90H 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 2、串行口方式0驅(qū)動數(shù)碼管（1串行口與并行口轉(zhuǎn)換控制 串入并出移位寄存器74LS164 圖a） 并入串出移位寄存器74LS165 圖b）第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 【例8-2】：利用8031串行口控制八段數(shù)碼管，設(shè)小數(shù)點暗， 采用

6、共陰逆序，設(shè)計循環(huán)顯示09秒的程序。解：1硬件結(jié)構(gòu)圖共陰逆序、小數(shù)點暗）2控制流程、程序第8章 人機通道配置與接口技術(shù) START：MOVSCON，#00HMOVR0，#00HCLRES ；禁止中斷MOVDPTR，#TABLELOOP：MOVA，R0MOVCA，A+DPTRCLRTIMOVSBUF，ALCALLDELAYINCR0CJNER0，#10，LOOPMOVR0，#00HAJMPLOOPTABLE：DB 0FCH，60H，0DAH，0F2H，66H DB 0B6H，0BEH，0E0H，0FEH，0F6H ORG0100H DELAY：1秒延時程序略） RET第8章 人機通道配置與接口技

7、術(shù) 8.1.3 LED顯示器顯示方式1. 靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出去后，數(shù)碼管始終顯示該數(shù)據(jù)(不變)，CPU不再控制LED。到下一次顯示時，再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的接口電路采用一個并行口接一個數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陰極或共陽極分別接地或接VCC。這種接法，每個數(shù)碼管都要單獨占用一個并行I/O口，以便單片機傳送字形碼到數(shù)碼管控制數(shù)碼管的顯示。顯然其缺點就是當(dāng)顯示位數(shù)多時，占用I/O口過多。為了解決靜態(tài)顯示I/O口占用過多的問題，可采用串行接口擴展LED數(shù)碼管的技術(shù)。靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點是顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無閃爍，占用CPU時間少。其缺

8、點是由于數(shù)碼管始終發(fā)光，功耗比較大。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 應(yīng)用實例【例8-3】用一位數(shù)碼管顯示開關(guān)來回撥動的次數(shù)。 解：電路如下圖所示，89S51的P1口經(jīng)74LS373接一個共陰極數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端接地。P1口輸出字型碼送至數(shù)碼管，就能控制數(shù)碼管的顯示內(nèi)容。74LS373為8D鎖存器，在電路中起驅(qū)動作用。兩個與非門組成的RS觸發(fā)器主要起消抖作用，用來消除開關(guān)按下及彈起過程中的抖動所引起的判斷錯誤。開關(guān)信號經(jīng)消抖動電路后接單片機的INT1引腳。每來回撥動一次將產(chǎn)生一個下降沿信號，通過INT1向CPU申請中斷。 軟件設(shè)計時，可用R0作為記錄中斷次數(shù)的指針(每中斷一次R0加1)，然

9、后根據(jù)R0用查表程序查出對應(yīng)的字形碼，再由P1口送出，控制數(shù)碼管顯示中斷次數(shù)值。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 一位數(shù)碼管顯示電路圖 30pF 30pF 12MHz GND EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25

10、26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U1 89S51 10F VCC VCC X1 X2 X1 X2 1 2 3 U1A 4 5 6 U1B 74ALS00 S 1k 1k VCC D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 U2 74LS373 GND GND VCC 3007 a b f c g d e DPY dp a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 3

11、LED GND 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) ORG 000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INT1 ; 外部中斷1入口地址* 主程序* MAIN: SETB EA ; 開通中斷開關(guān) SETB EX1 ; 開外部中斷 SETB IT1 ; 下降沿觸發(fā) MOV R0,#0 ; 計數(shù)指針清0 MOVC A,A+DPTR ; 查字形碼 MOV P1,A ; 字形碼送P1顯示 CJNE R0,#0FH,RE ; 是否等于15次 MOV R0,#00H ; 計數(shù)指計清0 RE: RETI TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ; 字形碼

12、DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H END 一位數(shù)碼管顯示參考程序第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 2. 動態(tài)顯示動態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有數(shù)碼管的8個筆劃段ag和dp同名端連在一起,而每一個數(shù)碼管的公共極COM各自獨立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有數(shù)碼管接收到相同的字形碼。但究竟是哪個數(shù)碼管亮，則取決于COM端，COM端與單片機的I/O口相連接，由單片機輸出位碼到I/O控制何時哪一位數(shù)碼管亮。動態(tài)掃描用分時的方法輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，使各個數(shù)碼管輪流點亮。在輪流點亮數(shù)碼管的掃描過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間極為短暫。但由于人

13、的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 動態(tài)顯示的特點優(yōu)點：當(dāng)顯示位數(shù)較多時，采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示簡單。缺點：其穩(wěn)定度不如靜態(tài)顯示方式。而且在顯示位數(shù)較多時CPU要輪番掃描，占用CPU較多的時間。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 應(yīng)用實例【例8-4】采用兩位數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示按鍵來回撥動次數(shù)。解：硬件電路設(shè)計如下圖所示。7407的兩個輸出引腳分別接至兩位數(shù)碼管(共陰)的公共端，控制每位數(shù)碼管的分時顯示，實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。 軟件設(shè)計以單片機內(nèi)部RAM的30H、31H作為顯示數(shù)據(jù)緩存，兩位段碼的獲取及每位

14、數(shù)碼管的顯示控制由顯示子程序完成。參考程序如下。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 兩位數(shù)碼管動態(tài) 掃描顯示電路 30pF 30pF 12MHz GND EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P2

15、7 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U1 89S51 10F VCC X1 X2 X1 X2 1 2 3 U1A 4 5 6 U1B S 1k 1k GND VCC VCC 1A1 2 1A2 4 1A3 6 1A4 8 2A1 11 2A2 13 2A3 15 2A4 17 1Y1 18 1Y2 16 1Y3 14 1Y4 12 2Y1 9 2Y2 7 2Y3 5 2Y4 3 1G 1 2G 19 U2 74LS244 3 U3B 7407 1 23 U3A 7407 1k 1k VCC 3007 GND a b f c g d e DPY dp a 7

16、b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 LED1 a b f c g d e DPY dp a 7 b 6 c 4 d 2 e 1 f 9 g 10 34 LED0 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) AD0EQU 30H ; 個位顯存 AD1EQU 31H ; 十位顯存 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H ; 外部中斷入口地址 AJMP INT1 *主程序* MAIN:MOV SP,#60HMOV AD0,#0 ; 顯存清0MOV AD1,#0 SETB EA ; 開通中斷開關(guān)SETB EX1 ; 開外部中斷SETB IT1 ; 下降沿觸發(fā) LOOP:MOV R

17、2,#0FDH ; 顯示位碼(十位)初值送R2ACALL DISP ; 調(diào)兩位顯示子程序SJMP LOOP兩位數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示參考程序 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) *外部中斷處理程序* 完成計算開關(guān)來回撥動的次數(shù),并進行BCD碼調(diào)整* INT1:INC AD0 ; 每中斷一次(開關(guān)來回撥動一次) 計數(shù)加1MOV A,AD0 CJNE A,#10,LOOP1 ; 個位小于10 ？MOV AD0,#0 ; 等于10,個位調(diào)整為0十位加1INC AD1MOV A,AD1CJNE A,#10,LOOP1 ; 計數(shù)是否等于100？MOV AD1,#0 ; 等于100,個位十位調(diào)整為0LOOP1:R

18、ETI ; 返回 兩位數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示參考程序 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) *兩位動態(tài)顯示子程序*功能:兩位數(shù)碼動態(tài)顯示(P1口送字形碼,P2口送位碼)入口:顯存地址AD1,AD0,位顯碼初值R2(0FDH)* DISP: MOV DPTR,#TAB ; 字形碼首地址MOV R0,#AD1 ; 十位顯存地址送R0NEXT: MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR ; 查字形碼MOV P1,A ; 字形碼送P1MOV P2,R2 ; 位顯碼送P2ACALL DELAY ; 延時DEC R0 ; 指向下一地址MOV A,R2 RR A ; 指向下一位顯MOV R2,A CJNE R2,

19、#07FH,NEXT ; 2位數(shù)碼顯示完？RET ; 顯示完返回DELAY: ; 延時子程序(略)TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ,7FH,6FH ; 字形碼兩位數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示參考程序 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 8.2.1 鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理鍵盤是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中人機交流不可缺少的輸入設(shè)備。鍵盤由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上是一個開關(guān)元件。鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機械上的通斷轉(zhuǎn)換為電氣上的邏輯關(guān)系(1和0)。常見的種類有：獨立式按鍵和矩陣式鍵盤。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 1. 獨立式按鍵 結(jié)構(gòu)如下圖

20、所示，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵工作不會影響其他I/O口線的狀態(tài)。多用于所需按鍵不多的場合?？刹捎肑NB(或JB)來查詢哪一個按鍵按下，并轉(zhuǎn)向相應(yīng)的功能處理程序。 JNB P1.0, A0 ;如P1.0鍵按下,就跳到A0 JNB P1.1, A1 ;如P1.1鍵按下,就跳到A1 JNB P1.2, A2 ;如P1.2鍵按下,就跳到A2 JNB P1.3, A3 ;如P1.3鍵按下,就跳到A3 JNB P1.4, A4 ;如P1.4鍵按下,就跳到A4 JNB P1.5, A5 ;如P1.5鍵按下,就跳到A5 JNB P1.6, A6 ;如P1.6鍵按下,就跳到A6 JNB

21、P1.7, A7 ;如P1.7鍵按下,就跳到A7 8031 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 VCC 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 2. 矩陣式鍵盤 單片機系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時，通常采用矩陣式鍵盤，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。由圖可知，一個44的行、列結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成一個含有16個按鍵的鍵盤，節(jié)省了很多I/O口。 控制方式：先判斷是否有鍵按下。 如有，再判斷哪一鍵按下，并得到 鍵碼值，然后根據(jù)鍵碼值轉(zhuǎn)向不同 的功能程序。矩陣式結(jié)構(gòu)鍵盤比獨立式按鍵要復(fù) 雜，識別也要復(fù)雜一些。最常用的 識別方法是鍵盤掃描法 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4

22、P1.5 P1.6 P1.7 +5V 10k 10k 10k 10k 89S51 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 8.2.2 鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理1. 鍵盤設(shè)計應(yīng)注意的問題機械式按鍵在按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。其抖動過程如右圖所示，抖動時間的長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為510ms。 閉合穩(wěn)定鍵按下前沿抖動后沿抖動按鍵觸點的機械抖動第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 1. 鍵盤設(shè)計應(yīng)注意的問題在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作。系統(tǒng)設(shè)計中如果開關(guān)脈沖是作為外部中斷觸發(fā)信號

23、或要對開關(guān)脈沖進行計數(shù)時，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數(shù)較少時，可采用硬件去抖；而當(dāng)鍵數(shù)較多時，采用軟件去抖。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 2. 硬件去抖動在硬件上可采用在鍵輸出端加R-S觸發(fā)器(雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成去抖動電路，如下圖所示是一種由R-S觸發(fā)器構(gòu)成的去抖動電路，當(dāng)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時，觸點抖動不會對其產(chǎn)生任何影響。鍵盤輸出經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后變?yōu)橐?guī)范的矩形方波。 1 2 3 UA 4 5 6 UB S GND +5V Q a b 1k1k雙穩(wěn)態(tài)去抖動電路第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 硬

24、件去抖動：常用雙穩(wěn)態(tài)電路、單穩(wěn)態(tài)電路和RC積分電路三種方法，如圖。第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 3. 軟件去抖動軟件上采取的措施是在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個10ms左右(具體時間應(yīng)視所使用的按鍵進行調(diào)整)的延時程序，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認該鍵處于閉合狀態(tài)；同理，在檢測到該鍵釋放后，也應(yīng)采用相同的步驟進行確認，從而消除抖動的影響。第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 8.2.3 矩陣式鍵盤應(yīng)用實例【例8-5】 44鍵盤硬件電路如下圖所示。設(shè)計采用鍵盤掃描法得到鍵碼值的程序。解：鍵盤輸入程序設(shè)計有以下幾個方面。(1) 判別鍵盤上有無鍵閉合 其方法為：P1

25、.0P1.3輸出0，然后讀P1口，若高4位P1.4P1.7全為1，則鍵盤上沒有閉合鍵，若P1.4P1.7不全為1，則有鍵處于閉合狀態(tài)。(2) 去除鍵的機械抖動 其方法為：當(dāng)判別到鍵盤上有鍵閉合后，延時一段時間再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認為鍵盤上有一個鍵處于穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，否則認為鍵抖動。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02

26、37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U 89S51 30pF 30pF 10F 12MHz GND VCC VCC S 1k 1k GND RESET RESET X1 X2 X1 X2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 enter clr s _ + # P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P

27、1.4 P1.5 P1.6 P1.7 VCC 44鍵盤硬件電路圖 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) (3) 判別閉合鍵的鍵號 其方法為：對鍵盤的行線進行掃描，P1.3P1.0依次循環(huán)輸出1110、1101、1011和0111，相應(yīng)地讀P1口，若高4位P1.7P1.4全為“1”，則說明該行上沒有鍵閉合；否則，這一行上有鍵閉合，而且就是行線為0，列線為0的交叉鍵。高4位和低四位合并即得到鍵碼值。 例如，P1.3P1.0輸出“1110時，讀入P1.7P1.4為“1101時，即不全為“1”，說明有鍵按下，那一個鍵呢？顯然是P1.0與P1.5交叉的鍵。將高四位和低四位合并后的值為“11011110”；也就

28、是該鍵的鍵碼值。依此類推可得各鍵的健碼值。各鍵和對應(yīng)的鍵碼值如下圖所示。(4) 使CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理 采用的方法是等待閉合鍵釋放以后再作處理。 第8章 人機通道配置與接口技術(shù) 01110111 10110111 11010111 11100111 01111011 10111011 11011011 11101011 01111101 10111101 11011101 11101101 01111110 10111110 11011110 11101110 P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.76S+90enterClr5781234#各鍵和對應(yīng)的鍵碼值 l44鍵盤參考程序如下。該程序可作為子程序來調(diào)用，入口參數(shù)無，出口參數(shù)為鍵碼值，存于A。 l本例的另一種實現(xiàn)方法：以上程序所得到的鍵碼值，離散性較