第10章 MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计

LK2： MOV MOV
R2,＃0FEH ；列选码→R2 R4,＃00H ；R4为列号计数器
LK4： MOV
DPTR,＃7F01H ；列选码→8155H的PA口
MOV MOVX INC INC MOVX JB
MOV AJMP
A,R2 @DPTR,A DPTR DPTR A,@DPTR Acc.0,LONE
而形成的， “0”的段码为3FH（共阴）。反之，如 将格式改为下列格式：
则 “0”的段码为7EH（共阴）。 字型及段码由设计者自行设定，习惯上还是以“a” 段对应段码的最低位。
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。
N个LED显示块有N位位选线和8×N根段码线。
图10-7（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。
图10-8为8255A扩展I/O口的独立式按键接口电路。
图10-9用三态缓冲器扩展的I/O口的按键接口电路。
对图10-9独立式键盘编程，软件消抖，查询方式检测键 的状态。仅有一键按下时才有效才处理。 KEYIN:MOV DPTR,#0BFFFH；键盘端口地址BFFFH
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. 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。
图10-3: 4位静态LED显示器电路。该电路各位可 独立显示。
5EH 79H
71H 73H 3EH 31H 6EH 76H
A1H 86H
8EH 8CH C1H CEH 91H 89H
9
A b
6FH
7FH 7CH
90H
88H 83H
L
“灭” …
38H
00H …
C7H
FFH …
表10-1只列出了部分段码，可根据实际情况选用。 另外，段码是相对的，它由各字段在字节中所处的 位决定。例如表10-1中8段LED段码是按格式：
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10-10所示。
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。
（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。
键盘程序的流程如图10-16。
键盘子程序如下： KEYI：ACALL JNZ NI： ACALL AJMP LK1： ACALL ACALL ACALL JNZ ACALL AJMP KS1 LK1 DIR ；调用判有无键闭合子程序 ；有键闭合，跳LK1 ；无键闭合，调用显示子程序,延 ；迟6ms后，跳KEYI KEYI DIR ；可能有键闭合，软件延迟12ms去抖 DIR KS1 LK2 DIR KEYI ；调用判有无键闭合子程序 ；经去抖，判键确实闭合，跳LK2 ；调用显示子程序延迟6ms ；抖动引起，跳KEYI
（2）按键的识别方法
a. 扫描法 图10-10（b）中3号键被按下为例，来说明此键 时如何被识别出来的。
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。 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10-11。
KEY4: CJNE
LJMP KEY5: CJNE LJMP RETURN:RET
A,#17H,KEY5 ;S4键未按下，转KEY5
PKEY4 ;S4按下，转PKEY4处理
A,#0FH,PASS ;S5未按下，转RETURN PKEY5 ;S5按下，转PKEY5处理 ;重键或无键按下，从子程序返回
识别和编程简单，用在按键数较少的场合。
31H,6EH,1CH,23H,40H,03H 18H,00H ；延时1ms子程序
MOV R7,＃02H MOV R6,＃0FFH DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RET 2．键盘程序设计 （1）判别键盘上有无键闭合 （2）去除键的机械抖动 （3）判别闭一次处理
参考程序：
DIR： MOV
MOV MOV LD0： MOV MOVX INC MOV ADD
R0,＃79H
R3,＃01H A,R3
；置缓冲器指针初值
；位选码的初值送R3
DPTR,＃7F01H @DPTR,A DPTR A,@R0 A,＃0DH
；位选码→PA口（PA.0位） ；最左边LED亮 ；数据指针指向PB口 ；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）
; 右边的下一位LED亮
MOV R3,A AJMP LD0 ；位选码送R3中保存 ;
LD1： RET ; DSEG： DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH ；共阴极段码表 DB DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH 39H,5EH,79H,71H,73H,3EH
DB DB DL1ms： DL： DL6：
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， 输出波形如图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。
表10-1
显示字符 0 共阴极 段码 3FH
LED段码（8段）
共阳极 段码 C0H 显示字符 c 共阴极 段码 39H 共阳极 段码 C6H
1 2
3 4 5 6 7 8
06H 5BH
4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH
F9H A4H
B0H 99H 92H 82H F8H 80H
d E
F P U T y H
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。
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下：
按上述格式，8段LED的段码如表10-1所示。
A,＃00H LKP
; ; ；数据指针增2，指向PC口 ; ；读8155H PC口 ；0行线为高，无键闭合，跳 LONE，转判1行
；0行有键闭合,首键号0→A ；跳LKP，计算键号
LONE：JB
MOV
Acc.1,LTW0 ；1行线为高，无键闭合，跳LTW0， ；转判2行
采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3的影响。
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
8031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。
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。 8155H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。程 序流程如图10-15 。
（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 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，如图10-13。
MOVC
A,@A＋PC
；根据显示数据来查表取段码
DIR1：
MOVX
@DPTR,A
；段码→8155H PB口
ACALL DL1ms INC R0 MOV A,R3 JB Acc.5,LD1
RL A
；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
； LED，如到最右边则返回 ；位选码向左移一位，准备让
2. 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。
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。
图10-5为8位LED动态显示2003.10.10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。