項(xiàng)目5 電子廣告牌的設(shè)計(jì)與制作

單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用任務(wù)5電子廣告牌的設(shè)計(jì)與制作目錄

知識鏈接任務(wù)實(shí)施二、LED點(diǎn)陣顯示器一、任務(wù)分析二、安裝與調(diào)試

一、單片機(jī)鍵盤接口技術(shù)

三、LCD液晶顯示器目錄

知識鏈接任務(wù)實(shí)施二、LED點(diǎn)陣顯示器一、任務(wù)分析二、安裝與調(diào)試

三、LCD液晶顯示器一、單片機(jī)鍵盤接口技術(shù)1、鍵盤工作原理及消抖通過按鍵的接通與斷開，產(chǎn)生兩種相反的邏輯狀態(tài)：未按下，輸出高電平；按下，輸出低電平。可以通過檢測輸出線上電平的高/低來判斷鍵位有無按下。1、鍵盤工作原理及消抖前沿抖動(dòng)后沿抖動(dòng)01前沿抖動(dòng)：按下按鍵時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)。02后沿抖動(dòng)：松開按鍵時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)。1、鍵盤工作原理及消抖如何消抖？01硬件消抖02軟件消抖1、鍵盤工作原理及消抖硬件消抖：通過在按鍵輸出電路上加上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。如圖所示，經(jīng)過圖中的R－S觸發(fā)器消除抖動(dòng)后，輸出端的信號就變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的矩形波了。適用于三端開關(guān)。圖6.2硬件消抖電路

硬件消抖1、鍵盤工作原理及消抖利用延時(shí)來跳過抖動(dòng)過程，當(dāng)判斷有鍵按下時(shí)，先執(zhí)行一段大于10ms的延時(shí)程序后再去判斷按下的鍵位是哪一個(gè)，從而消除前沿抖動(dòng)的影響。對于后沿抖動(dòng)，只需要在接收一個(gè)鍵位后，經(jīng)過一定時(shí)間再去檢測有無按鍵，這樣就自然跳過后沿抖動(dòng)時(shí)間而消除后沿抖動(dòng)了。

軟件消抖2、獨(dú)立式鍵盤及其接口獨(dú)立式鍵盤：最簡單的鍵盤結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)按鍵的電路都是獨(dú)立的，每個(gè)按鍵占用一根I/O線，01優(yōu)點(diǎn):相互之間沒有影響，按鍵識別（編程）簡單。02缺點(diǎn)：占用較多口線，適合8鍵以下使用。圖6.3按鍵與8051接口電路3、矩陣式鍵盤及其接口

矩陣式鍵盤

又叫行列式鍵盤。用I/O接口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行、列的交點(diǎn)上。比一個(gè)鍵位用一根I/O接口線的獨(dú)立式鍵盤少了一半的I/O接口線。而且鍵位越多，效果就越明顯。適用于按鍵數(shù)目較多的情況。圖6.4矩陣鍵盤及其接口4、鍵盤的工作方式01隨機(jī)掃描工作方式CPU完成某特定任務(wù)后，即執(zhí)行鍵盤掃描程序，以確定鍵盤有無按鍵輸入，然后根據(jù)按鍵功能轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的操作。在執(zhí)行鍵盤按鍵規(guī)定的功能中不理睬鍵盤輸入。03中斷掃描方式為提高CPU工作效率，可采用中斷掃描工作方式。其工作過程如下：當(dāng)無鍵按下時(shí)，CPU處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。02定時(shí)掃描方式每隔一段時(shí)間對鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如10ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷。CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。5、4×4鍵盤應(yīng)用實(shí)例在單片機(jī)P1口接一個(gè)4×4的矩陣鍵盤，P0口接一靜態(tài)顯示數(shù)碼管。要求按鍵按下后，在數(shù)碼管上顯示對應(yīng)鍵值。（0~9、A~F）例6.1確定行號，確定列號，計(jì)算鍵值5、4×4鍵盤應(yīng)用實(shí)例5、4×4鍵盤應(yīng)用實(shí)例C源程序#include<reg51.h>#defineuchar unsignedchar#defineuint unsignedint//0~F的共陽數(shù)碼管段碼,最后一個(gè)是黑屏constucharSEG_CODE[]={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xFF};//當(dāng)前按鍵序號,該矩陣中序號范圍為0-15,0xFF表示無按鍵ucharkeyNo=0xff;//-----------------------------------------------------------------//延時(shí)函數(shù)//-----------------------------------------------------------------voiddelay_ms(uintx){ uchart; while(x--) for(t=0;t<120;t++);}C源程序voidKeys_Scan()//鍵盤矩陣掃描子程序{ P1=0x0f; delay_ms(1); if(P1==0x0f) //無按鍵按下，提前返回 { keyNo=0xff; return; } switch(P1) //判斷按鍵所在列 { case0x0E: keyNo=0; break; case0x0D: keyNo=1; break; case0x0B: keyNo=2; break; case0x07: keyNo=3; break; default: keyNo=0xff; return; } P1=0xf0; delay_ms(1); switch(P1) //判斷按鍵所在行，計(jì)算鍵值 { case0xE0: keyNo+=0; break; case0xD0: keyNo+=4; break; case0xB0: keyNo+=8; break; case0x70: keyNo+=12; break; default: keyNo=0xff; return; }}C源程序voidmain(){ P0=0xff; while(1) { Keys_Scan(); //按鍵掃描 if(keyNo==0xff) //無按鍵 { delay_ms(10); continue; } P0=SEG_CODE[keyNo]; //顯示鍵值 while(Keys_Scan(),keyNo!=0xff); //等待按鍵釋放 }}目錄

知識鏈接任務(wù)實(shí)施

一、單片機(jī)鍵盤接口技術(shù)一、任務(wù)分析二、安裝與調(diào)試

三、LCD液晶顯示器二、LED點(diǎn)陣顯示器1、LED點(diǎn)陣顯示器結(jié)構(gòu)

LED點(diǎn)陣：亦稱LED點(diǎn)陣或LED矩陣板。以發(fā)光二極管為像素，按照行與列的順序排列起來，用集成工藝制成的顯示器件。01特點(diǎn):亮度高且均勻，高可靠性，接線簡單，拼裝方便等優(yōu)點(diǎn)。02用途：屏幕LED智能顯示屏、智能儀器等設(shè)備。單塊使用時(shí)，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)字，也可顯示各種中西文字及符號。1、LED點(diǎn)陣顯示器結(jié)構(gòu)12345678

1615141312111091、LED點(diǎn)陣顯示器結(jié)構(gòu)行線列線R1R2R3R4R5R6R7R8

C1C2C3C4C5C6C7C813341061115169141281725

R5R7C2C3R8C5R6R4

C8C5R2C1R3C6C4R18×8點(diǎn)陣——行共陽1、LED點(diǎn)陣顯示器結(jié)構(gòu)行線列線R1R2R3R4R5R6R7R8

C1C2C3C4C5C6C7C813341061115169141281725

R5R7C2C3R8C5R6R4

C8C5R2C1R3C6C4R18×8點(diǎn)陣——行共陰2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式動(dòng)態(tài)顯示：在實(shí)際應(yīng)用中一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示采用掃描的方式工作，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進(jìn)行選通，同時(shí)又向各列送出表示圖形或文字信息的列數(shù)據(jù)信號，反復(fù)循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。靜態(tài)顯示：原理簡單、控制方便，但硬件接線復(fù)雜。點(diǎn)陣式LED漢字廣告屏絕大部分是采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只要幀速率高于24幀/秒，人眼看起來就是一個(gè)完整的，相對靜止的畫面。2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式在單片機(jī)P0口和P3口分別接一行共陰8×8點(diǎn)陣的行線與列線，試編程用動(dòng)態(tài)掃描的方法使點(diǎn)陣上顯示一個(gè)靜止的箭頭。例7.12、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式8×8點(diǎn)陣模塊動(dòng)態(tài)掃描顯示——原理圖2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式8×8點(diǎn)陣模塊動(dòng)態(tài)掃描顯示——列掃描（行共陰）E7C3A5E7E7E7E7FF2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式8×8點(diǎn)陣模塊動(dòng)態(tài)掃描顯示——行掃描（行共陰）0004027F7F020400C源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineCol P3 //列線

#defineRow P0 //行線ucharcodeDis_Data[]={0x18,0x3C,0x5A,0x18,0x18,0x18,0x18,0x00};//箭頭ucharcodeDis_In[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};voidDelayMs(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); }}C源程序voidmain(){ uchari; while(1) { for(i=0;i<8;i++) { Col=Dis_In[i]; //列掃描 Row=~Dis_Data[i]; //送行數(shù)據(jù) DelayMs(1); } }}2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式在單片機(jī)P0口和P3口分別接一行共陰8×8點(diǎn)陣的行線與列線，試編程用動(dòng)態(tài)掃描的方法使點(diǎn)陣上顯示向左移動(dòng)的箭頭。例7.22、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式0123456745670123123456705670123423456701670123453456701270123456Dis_Data[]={0x18,0x3C,0x5A,0x18,0x18,0x18,0x18,0x00};C源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineCol P3 //列線#defineRow P0 //行線#defineN 8ucharcodeDis_Data[]={0x18,0x3C,0x5A,0x18,0x18,0x18,0x18,0x00};//箭頭ucharcodeDis_In[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};voidDelayMs(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<50;i++); }}C源程序voidmain(){ uchari,j,k; while(1) { for(k=0;k<N;k++) { for(j=0;j<50;j++) { for(i=0;i<8;i++) { Col=Dis_In[i]; Row=~Dis_Data[(k+i)%N]; DelayMs(1); } } } }}顯示一幀圖形一幀圖形持續(xù)若干時(shí)間控制圖形移動(dòng)，顯示不同的幀2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式16×16點(diǎn)陣如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示？12345678

9ABCDEFG123456789ABCEFG2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式2、LED點(diǎn)陣顯示器顯示方式16×16點(diǎn)陣占用的口線太多怎么辦？利用串口通信和譯碼器，減少口線數(shù)量！小提示目錄

知識鏈接任務(wù)實(shí)施

三、LCD液晶顯示器一、任務(wù)分析二、安裝與調(diào)試二、LED點(diǎn)陣顯示器

一、單片機(jī)鍵盤接口技術(shù)1、LCD液晶顯示器簡介

（1）概念結(jié)構(gòu)：在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過TFT上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的。

LCD：液晶顯示器，LiquidCrystalDisplay的簡稱。1、LCD液晶顯示器簡介1、LCD液晶顯示器簡介

（2）特點(diǎn)功耗低體積小重量輕1、LCD液晶顯示器簡介

（3）分類段式字符式內(nèi)部含有字庫，字符、漢字的顯示依賴字庫實(shí)現(xiàn)。點(diǎn)陣式內(nèi)部沒有字庫，所有顯示數(shù)據(jù)依賴用戶自己寫入。按顯示方式1、LCD液晶顯示器簡介

（3）分類黑白顯示多灰度顯示彩色顯示按顏色1、LCD液晶顯示器簡介2、1602字符型LCD簡介字符型液晶顯示模塊:一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。2、1602字符型LCD簡介

（1）1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。顯示容量：16×2個(gè)字符芯片工作電壓：4.5~5.5V工作電流：2.0mA模塊最佳工作電壓：5.0V字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm

主要技術(shù)參數(shù)2、1602字符型LCD簡介

引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口。2、1602字符型LCD簡介編號符號引腳編號符號引腳1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極表6.21602LCD引腳說明表2、1602字符型LCD簡介第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。2、1602字符型LCD簡介

（2）1602LCD的指令說明及時(shí)序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令。序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容表6.3控制命令表2、1602字符型LCD簡介讀狀態(tài)RS=L，R/W=H，E=H輸出D0~D7=狀態(tài)字寫指令RS=L，R/W=L，D0~D7=指令碼，E=高脈沖輸入無讀數(shù)據(jù)RS=H，R/W=H，E=H輸出D0~D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)RS=H，R/W=L，D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸入無表6.4基本操作時(shí)序表2、1602字符型LCD簡介表6.5讀操作時(shí)序2、1602字符型LCD簡介表6.6寫操作時(shí)序2、1602字符型LCD簡介

（3）1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。表6.10LCD1602內(nèi)部顯示地址2、1602字符型LCD簡介1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如教材P133圖6.11所示.包括：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。常用符號、數(shù)字、字母：ASCII碼。例如：大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。2、1602字符型LCD簡介（4）1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程延時(shí)15mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時(shí)5mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時(shí)5mS寫指令38H（不檢測忙信號）初始化開始，不檢測忙信號寫指令38H(00111000B)：顯示模式設(shè)置寫指令08H(00001000B)：顯示關(guān)閉

寫指令01H(00000001B)：顯示清屏寫指令06H(00000110B)：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫指令0CH(00001100B)：顯示開及光標(biāo)設(shè)置以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號3、LCD1602與單片機(jī)接口電路1602子程序//------------------------------------------------------//忙檢查//------------------------------------------------------ucharLCD_Busy_Check(){ ucharLCD_Status; RS=0; RW=1; EN=1; Delay(1); LCD_Status=DP; EN=0; returnLCD_Status;}1602子程序//------------------------------------------------------//寫命令函數(shù)//------------------------------------------------------voidLCD_Write_Cmd(ucharcmd){ while((LCD_Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待

RS=0; //選擇命令寄存器

RW=0; //寫

EN=0; DP=cmd; EN=1; Delay(1); EN=0;}1602子程序//------------------------------------------------------//寫數(shù)據(jù)函數(shù)//------------------------------------------------------voidLCD_Write_Data(uchardat){ while((LCD_Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待

RS=1; EN=0; RW=0; DP=dat; EN=1; Delay(1); EN=0;}1602子程序//LCD初始化函數(shù)voidLCD_Init(void){ LCD_Write_Cmd(0x38); //三次顯示模式設(shè)置，不檢測忙信號

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x38); Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x38); Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x38); //顯示模式設(shè)置，開始要求檢測忙信號：8位、2行、5X7點(diǎn)陣

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x01); //清屏

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x06); //字符進(jìn)入模式:屏幕不動(dòng)，字符后移

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x0C); //顯示開，光標(biāo)關(guān)

Delay(5);}1602子程序//顯示一行字符串函數(shù)//x:顯示起始列號,0~15//y:顯示起始行號,0:第一行,1:第二行//*str：字符串指針voidLCD_Display_String(ucharx,uchary,uchar*str) { uchari=0; //設(shè)置顯示起始位置

if(y==0) LCD_Write_Cmd(0x80|x); if(y==1) LCD_Write_Cmd(0xC0|x); //顯示字符串

for(i=0;i<16;i++) { LCD_Write_Data(str[i]); Delay(1); }}1602子程序調(diào)用示例#defineDPP0 //LCD數(shù)據(jù)I/O口sbitRS=P2^0; //LCD寄存器選擇sbitRW=P2^1; //LCD讀/寫控制sbitEN=P2^2; //LCD使能端ucharLCD_Buf1[16]={"DATE2014-09-25"};ucharLCD_Buf2[16]={"TIME00:00:00"};voidmain(){ LCD_Init(); //液晶顯示器初始化

while(1) { LCD_Display_String(0,0,LCD_Buf1); LCD_Display_String(0,1,LCD_Buf2); }}160