单片机第10章89C51与键盘显示器接口教材课程
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2020/8/6
2020/8/6
图10-7
图10-8为82C55扩展I/O口的独立式按键接口电路。
2020/8/6
图10-8
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。
图10-9 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。
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图10-11
89C51外扩一片8155H。RAM地址： 7E00H～7EFFH。 I/O口地址：7F00H～7F05H。
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。
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。
2020/8/6
第1层：单片机如何来监视键盘的输入。三种工作方式：①编 程扫描②定时扫描③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：①扫描法；②线反转法。
1．动态显示程序设计 内部RAM 6个显示缓冲单元：79H～7EH，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。
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参考程序：
DIR： MOV R0,＃79H ；置缓冲器指针初值
方法:对键盘的列线进行逐列扫描，扫描口PA0～PA7依次输 出下列编码，即只有一列为低电平，其余各列为高电平：
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PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0
1
11
1
1
1
1
01111 Nhomakorabea1
1
0
1
1
11
1
1
0
1
1
…… …… ……
1
01
1
1
1
1
1
0
11
1
1
1
1
1
相应地，依次读PC口的状态,若PC0～PC3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口输出为
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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； 第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。
把所有列线置0，检查各行线电平是否有变化，如有变化， 说明有键按下，如无变化，则无键按下。
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。
；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
LK2： MOV
R2,＃0FEH ；列选码→R2
MOV 2020/8/6
R4,＃00H ；R4为列号计数器
LK4： MOV DPTR,＃7F01H ；列选码→81C55的PA口
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DB 31H,6EH,1CH,23H,40H,03H DB 18H,00H
DL1ms： MOV
DL：
MOV
DL6：
DJNZ
DJNZ
RET
2．键盘程序设计
R7,＃02H R6,＃0FFH R6,DL6 R7,DL
；延时1ms子程序
（1）判别键盘上有无键闭合
（2）去除键的机械抖动
（3）判别闭合键的键号
ACALL KS1
JNZ LK3
POP
A
RET 2020/8/6
；调用判有无键闭合子程序，延时 ；6ms ；判键释放否，未释放，则循环 ；键已释放，键号出栈→A
NEXT：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，
表10-1
按上述格式，8段LED的段码如表10-2所示。
2020/8/6
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。
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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 N个LED显示块有N位位选线和8×N根段码线。
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LONE：JB Acc.1,LTW0 ；1行线为高，无键闭合，跳LTW0，
；转判2行
MOV A,＃08H
；1行有键闭合,首键号8→A
AJMP LKP
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LTW0：JB A.2,LTHR MOV A,＃10H
；2行线为高，无键闭合，跳 ；LTHR，转判3行
；2行有键闭合,首键号10H→A
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。
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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。
通常，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。
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。
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图10-1
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。
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图10-6
2. 按键的确认 检测行线电平
高电平：断开；低电平：闭合， 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，软件延时10ms后，行线仍为高，说 明按键已松开。
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11111101时，读出PC0～PC3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=8＋1=9
（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。
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图10-12
采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3的影响。
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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 图10-7（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。
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（1）行列式键盘工作原理
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。
；重新进行整个键盘扫描
RL A
；键扫描未扫到最后一列，，位选码左移 ；一位
工作过程：
（1）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。
方法：PA口8位输出全0，读PC口低4位状态，若PC0～PC3为全 1，则说明键盘无键按下；若不全为1，则说明键盘可能 有键按下。
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（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。 2. 定时扫描工作方式
图10-3: 4位静态LED显示器电路。该电路各位可独立显 示。
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图10-3
2. LED动态显示方式 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，各位的公共端分别由相应的I/O线控制， 形成各位的分时选通。
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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。
第3层：执行键处理程序。 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
示和32键的键盘/显示器接口电路。图中81C55也可用82C55来 替代。
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第10章 89C51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接 口设计
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
MOVC A,@A＋PC ；根据显示数据来查表取段码
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DIR1：
MOVX @DPTR,A ACALL DL1ms INC R0
MOV A,R3 JB Acc.5,LD1
RL A
；段码→8155H PB口 ；该位显示1ms ；指针指向下一个数据单元 ；位选码送入A中 ；判断是否扫描到最右边的
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。
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图10-10
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。
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。
结合上述两步，可确定按键所在行和列。
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 ；3行有键闭合,首键号18H→A
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
； LED，如到最右边则返回 ；位选码向左移一位，准备让
; 右边的下一位LED亮
MOV R3,A
；位选码送R3中保存
AJMP LD0 ;
LD1： RET
;
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
MOV R3,＃01H ；位选码的初值送R3
MOV A,R3
LD0： MOV DPTR,＃7F01H MOVX @DPTR,A
；位选码→PA口（PA.0位）
；最左边LED亮
INC DPTR
；数据指针指向PB口
MOV A,@R0 ADD A,＃0DH
；显示数据→A
；加偏移量（下条指令到表首间 ；所有指令占的单元数）
MOV A,R2
;
MOVX @DPTR,A
;
INC DPTR
；数据指针增2，指向PC口
INC DPTR
;
MOVX A,@DPTR
；读81C55 PC口
JB Acc.0,LONE ；0行线为高，无键闭合，跳 LONE，转判1行
MOV A,＃00H
；0行有键闭合,首键号0→A
AJMP LKP
；跳LKP，计算键号
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图10-4
图10-5为8位LED动态显示2008.10.10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。
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图10-5
10.2 键盘接口原理 1. 键盘输入的特点
键盘：一组按键开关的集合。 行线电压信号通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其输出 波形如图10-6。
段码线控制显示的字型，
位选线控制该显示位的亮或暗。 静态显示和动态显示两种显示方式。 1. LED静态显示方式 各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。 每位的段码线（a～dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。
显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直 到送入另一个段码为止。显示的亮度高。
键盘子程序如下：
KEYI：ACALL KS1
；调用判有无键闭合子程序
JNZ LK1
；有键闭合，跳LK1
NI： ACALL DIR
；无键闭合，调用显示子程序,延
；迟6ms后，跳KEYI
AJMP KEYI
LK1： ACALL DIR
；可能有键闭合，软件延迟12ms去抖
ACALL DIR
ACALL KS1
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图10-7
图10-8为82C55扩展I/O口的独立式按键接口电路。
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图10-8
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。
图10-9 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。
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图10-11
89C51外扩一片8155H。RAM地址： 7E00H～7EFFH。 I/O口地址：7F00H～7F05H。
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。
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。
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第1层：单片机如何来监视键盘的输入。三种工作方式：①编 程扫描②定时扫描③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：①扫描法；②线反转法。
1．动态显示程序设计 内部RAM 6个显示缓冲单元：79H～7EH，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。
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参考程序：
DIR： MOV R0,＃79H ；置缓冲器指针初值
方法:对键盘的列线进行逐列扫描，扫描口PA0～PA7依次输 出下列编码，即只有一列为低电平，其余各列为高电平：
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PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0
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…… …… ……
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1
1
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相应地，依次读PC口的状态,若PC0～PC3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口输出为
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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； 第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。
把所有列线置0，检查各行线电平是否有变化，如有变化， 说明有键按下，如无变化，则无键按下。
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。
；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
LK2： MOV
R2,＃0FEH ；列选码→R2
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R4,＃00H ；R4为列号计数器
LK4： MOV DPTR,＃7F01H ；列选码→81C55的PA口
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DB 31H,6EH,1CH,23H,40H,03H DB 18H,00H
DL1ms： MOV
DL：
MOV
DL6：
DJNZ
DJNZ
RET
2．键盘程序设计
R7,＃02H R6,＃0FFH R6,DL6 R7,DL
；延时1ms子程序
（1）判别键盘上有无键闭合
（2）去除键的机械抖动
（3）判别闭合键的键号
ACALL KS1
JNZ LK3
POP
A
RET 2020/8/6
；调用判有无键闭合子程序，延时 ；6ms ；判键释放否，未释放，则循环 ；键已释放，键号出栈→A
NEXT：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，
表10-1
按上述格式，8段LED的段码如表10-2所示。
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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。
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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 N个LED显示块有N位位选线和8×N根段码线。
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LONE：JB Acc.1,LTW0 ；1行线为高，无键闭合，跳LTW0，
；转判2行
MOV A,＃08H
；1行有键闭合,首键号8→A
AJMP LKP
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LTW0：JB A.2,LTHR MOV A,＃10H
；2行线为高，无键闭合，跳 ；LTHR，转判3行
；2行有键闭合,首键号10H→A
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。
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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。
通常，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。
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。
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图10-1
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。
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图10-6
2. 按键的确认 检测行线电平
高电平：断开；低电平：闭合， 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，软件延时10ms后，行线仍为高，说 明按键已松开。
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11111101时，读出PC0～PC3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=8＋1=9
（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。
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图10-12
采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3的影响。
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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 图10-7（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。
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（1）行列式键盘工作原理
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。
；重新进行整个键盘扫描
RL A
；键扫描未扫到最后一列，，位选码左移 ；一位
工作过程：
（1）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。
方法：PA口8位输出全0，读PC口低4位状态，若PC0～PC3为全 1，则说明键盘无键按下；若不全为1，则说明键盘可能 有键按下。
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（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。 2. 定时扫描工作方式
图10-3: 4位静态LED显示器电路。该电路各位可独立显 示。
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图10-3
2. LED动态显示方式 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，各位的公共端分别由相应的I/O线控制， 形成各位的分时选通。
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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。
第3层：执行键处理程序。 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
示和32键的键盘/显示器接口电路。图中81C55也可用82C55来 替代。
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第10章 89C51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接 口设计
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
MOVC A,@A＋PC ；根据显示数据来查表取段码
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DIR1：
MOVX @DPTR,A ACALL DL1ms INC R0
MOV A,R3 JB Acc.5,LD1
RL A
；段码→8155H PB口 ；该位显示1ms ；指针指向下一个数据单元 ；位选码送入A中 ；判断是否扫描到最右边的
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。
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图10-10
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。
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。
结合上述两步，可确定按键所在行和列。
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 ；3行有键闭合,首键号18H→A
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
； LED，如到最右边则返回 ；位选码向左移一位，准备让
; 右边的下一位LED亮
MOV R3,A
；位选码送R3中保存
AJMP LD0 ;
LD1： RET
;
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
MOV R3,＃01H ；位选码的初值送R3
MOV A,R3
LD0： MOV DPTR,＃7F01H MOVX @DPTR,A
；位选码→PA口（PA.0位）
；最左边LED亮
INC DPTR
；数据指针指向PB口
MOV A,@R0 ADD A,＃0DH
；显示数据→A
；加偏移量（下条指令到表首间 ；所有指令占的单元数）
MOV A,R2
;
MOVX @DPTR,A
;
INC DPTR
；数据指针增2，指向PC口
INC DPTR
;
MOVX A,@DPTR
；读81C55 PC口
JB Acc.0,LONE ；0行线为高，无键闭合，跳 LONE，转判1行
MOV A,＃00H
；0行有键闭合,首键号0→A
AJMP LKP
；跳LKP，计算键号
2020/8/6
图10-4
图10-5为8位LED动态显示2008.10.10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。
2020/8/6
图10-5
10.2 键盘接口原理 1. 键盘输入的特点
键盘：一组按键开关的集合。 行线电压信号通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其输出 波形如图10-6。
段码线控制显示的字型，
位选线控制该显示位的亮或暗。 静态显示和动态显示两种显示方式。 1. LED静态显示方式 各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。 每位的段码线（a～dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。
显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直 到送入另一个段码为止。显示的亮度高。
键盘子程序如下：
KEYI：ACALL KS1
；调用判有无键闭合子程序
JNZ LK1
；有键闭合，跳LK1
NI： ACALL DIR
；无键闭合，调用显示子程序,延
；迟6ms后，跳KEYI
AJMP KEYI
LK1： ACALL DIR
；可能有键闭合，软件延迟12ms去抖
ACALL DIR
ACALL KS1