鍵盤與顯示器接口技術(shù)

第9章鍵盤與顯示器接口技術(shù)

9.1

LED顯示接口技術(shù)9.2

鍵盤接口技術(shù)9.1

LED顯示接口技術(shù)9.1.1LED的工作原理

9.1.2LED數(shù)碼顯示9.1.3LED演示實(shí)例9.2

鍵盤接口技術(shù)LED顯示元件——人機(jī)交互輸出設(shè)備，其作用是指示中間運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行狀態(tài)。點(diǎn)式字段式LED光柱式LED的類型發(fā)光二極管（LED）作為輸出顯示設(shè)備具有電路簡單、功耗低、壽命長、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。低電平驅(qū)動(dòng)限流電阻R=100Ω～1kΩ高電平驅(qū)動(dòng)灌電流拉電流LED近似于恒壓組件，導(dǎo)電時(shí)（發(fā)光）的正向壓降一般約為1.6V或2.4V;反向擊穿電壓一般大于5V.工作電流通常在10-20mA左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛?.1

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9.1.1LED的工作原理9.1.2LED數(shù)碼顯示9.1.3LED演示實(shí)例9.2

鍵盤接口技術(shù)com為公共端共陽極LED共陰極LED引腳配置七段式LED顯示器（7-SegmentDisplay）代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段hgfedcba

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是8段式LED數(shù)碼管顯示器，它有共陰極和共陽極兩種，如圖所示。LED的亮暗組合（顯示碼）能形成不同的顯示字符以共陰極為例，部分字符的顯示碼（字模）為：七段LED數(shù)碼管的標(biāo)準(zhǔn)顯示字符為0-9，A-F顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HT31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80HL38HC7H96FH90H8．FFH00HA77H88H“滅”00FFHB7CH83H………………LED數(shù)碼管的顯示方式顯示多位數(shù)據(jù)的兩種電路：靜態(tài)顯示；動(dòng)態(tài)顯示。

對應(yīng)字位線：D0D1D2D3D4D5

abhCOM

abhCOM

abhCOMafbge

cdh段控和位控靜態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示LED靜態(tài)顯示

LED靜態(tài)顯示時(shí)，其公共端直接接地（共陰極）或接電源（共陽極），各段選線分別與I/O口線相連。要顯示字符，直接在I/O線送相應(yīng)的字段碼。abcdefgdpI/O1abcdefgdpI/O

2特點(diǎn)：顯示亮度大，硬件和軟件都較簡單，應(yīng)用廣泛。每位LED各有一個(gè)8位字段口（共陰極或共陽極）。每個(gè)LED需要一個(gè)8位并行口，占用I/O口資源大。LED動(dòng)態(tài)顯示

LED動(dòng)態(tài)顯示是將所有的數(shù)碼管的段選線并接在一起，用一個(gè)I/O口控制，公共端不是直接接地（共陰極）或電源（共陽極），而是通過相應(yīng)的I/O口線控制。D3D2D1D0I/O

I/O分時(shí)輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各數(shù)碼管輪流導(dǎo)通，在選通相應(yīng)LED后，即在顯示字段上得到顯示字形碼。

特點(diǎn)：提高數(shù)碼管的發(fā)光效率，可簡化硬件線路。9.1

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9.1.1LED的工作原理

9.1.2LED數(shù)碼顯示

9.1.3LED演示實(shí)例9.2

鍵盤接口技術(shù)9.1

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9.1.1鍵盤的分類

9.1.2鍵盤的工作原理9.1.3鍵盤結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展設(shè)計(jì)

9.1.4鍵盤實(shí)例鍵盤及接口電路

鍵盤單片機(jī)系統(tǒng)中完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設(shè)備，是人工干預(yù)系統(tǒng)的重要手段。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)在鍵盤規(guī)模/鍵符設(shè)置等方面差別很大。鍵盤分類＠按鍵組連接方式分

獨(dú)立連接鍵盤與矩陣連接鍵盤。＠按鍵值編碼方式分

(硬件)編碼鍵盤與非(硬件)編碼鍵盤。按鍵組連接方式:獨(dú)立連接鍵盤與矩陣連接鍵盤獨(dú)立連接鍵盤:每鍵相互獨(dú)立，各自與一條I/O線相連，CPU可直接讀取該I/O線的高/低電平狀態(tài)。特點(diǎn)：占I/O口線多，但判鍵速度快，多用于設(shè)置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場合。矩陣連接鍵盤:鍵按矩陣排列,各鍵處于矩陣行/列的結(jié)點(diǎn)處,CPU通過對連在行(列)的I/O線送已知電平的信號(hào)，然后讀取列(行)線的狀態(tài)信息。逐線掃描，得出鍵碼。特點(diǎn)：鍵多時(shí)占用I/O口線少，但判鍵速度慢，多用于設(shè)置數(shù)字鍵。適用于鍵數(shù)多的場合。編碼鍵盤:采用專用的編碼/譯碼器件,被按下的鍵由該器件譯碼輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。特點(diǎn)：增加了硬件開銷，編碼因選用器件而異，編碼固定，但編程簡單。適用于規(guī)模大的鍵盤。非編碼鍵盤:單片機(jī)系統(tǒng)多采用此類鍵盤

采用軟件編/譯碼的方式，通過掃描，對每個(gè)被按下的鍵判別輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。特點(diǎn)：不增加硬件開銷，編碼靈活，適用于小規(guī)模的鍵盤，特別是單片機(jī)系統(tǒng)。但編程較復(fù)雜，占CPU時(shí)間，還須軟件“消抖”。按鍵值編碼方式:編碼鍵盤與非編碼鍵盤9.1

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9.1.1鍵盤的分類

9.1.2鍵盤的工作原理9.1.3鍵盤結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展設(shè)計(jì)

9.1.4鍵盤實(shí)例抖動(dòng)現(xiàn)象

通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān),當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí),由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用,一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通,在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)。抖動(dòng)時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定,一般為5ms～10ms。抖動(dòng)現(xiàn)象按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的,一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理,必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài),并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。抖動(dòng)的消除消除鍵盤抖動(dòng)通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。硬件消抖是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除抖動(dòng)，一般采用R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖是利用延時(shí)來跳過抖動(dòng)過程【常用】。

＆I/O接口＆+5v+5v消除抖動(dòng)電路開關(guān)單片機(jī)9.1

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9.1.1鍵盤的分類

9.1.2鍵盤的工作原理

9.1.3鍵盤結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展設(shè)計(jì)9.1.4鍵盤實(shí)例獨(dú)立式鍵盤與單片機(jī)的接口GNDVCCGNDVCC與(b)查詢方式工作的獨(dú)立式鍵盤的結(jié)構(gòu)形式8051(a)中斷方式工作的獨(dú)立式鍵盤的結(jié)構(gòu)形式INT08051P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7獨(dú)立式鍵盤的電路簡單，易于編程，但占用的IO口線較多，當(dāng)需要較多按鍵時(shí)可能產(chǎn)生IO資源緊張問題。矩陣鍵盤的連接方法有多種：可直接連接于單片機(jī)的I/O口線；可利用擴(kuò)展的并行I/O口（8255、8155等）連接；也可利用可編程的鍵盤、顯示專用接口芯片

（8279等）進(jìn)行連接等等。其中，利用擴(kuò)展的并行I/O口連接方便靈活，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中比較常用。矩陣鍵盤與單片機(jī)的接口矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。例如4×4的行、列結(jié)構(gòu)可組成16個(gè)鍵的鍵盤，比一個(gè)鍵位用一根I/O口線的獨(dú)立式鍵盤少了一半的I/O口線。行列式鍵盤——將IO口分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上，列線通過上拉電阻接正電源。特點(diǎn)：占用IO口線較少，但軟件將較為復(fù)雜。鍵值（按鍵閉合時(shí)的數(shù)值），鍵模（按鍵代表的數(shù)值）①判斷哪一行有鍵壓下寫端口（0xf0）：行線電平=0；列線電平=1。讀端口進(jìn)行判斷：若P3=0xf0→沒有按鍵壓下；若P3≠0xf0→某行有鍵壓下→K1鍵盤掃描原理（以P3口為例）：

②判斷哪一列有鍵壓下寫端口（0x0f）：行線電平=1；列線電平=0。讀端口進(jìn)行判斷：若P3=0x0f→沒有按鍵壓下；若P3≠0x0f→某列有鍵壓下→K2③將K1與K2相“同或”并存于K2（形成鍵值）——閉合鍵所在行、列的狀態(tài)均為1，其余皆為0。（也可用異或）整個(gè)鍵盤的鍵值（同或）：0x11、0x21、0x41、0x810x12、0x22、0x42、0x820x14、0x24、