第10章 MCS-51与键盘、显示器的接口设计

扩展键盘接口
二. 键盘接口原理
1.键盘 原理
P.230
单片机系统中完成控制参数输入及修改的基本输 入设备，是人工干预系统的重要手段。 单片机与计算机在键盘规模/键符设置等方面差别 很大。
列 线
列线的电平决 定行线电平,
行线 输出
＋5V
即 行线电平 为按键闭合的 判断依据
二. 键盘接口原理
入 口
接高电平
公共阳极
P.226
＠ 单片机系统扩展LED数码管
时多用共阳LED:
b c h
h g f …… a
f e
a g d
共阳数码管每个段笔画是 用低电平(“0”)点亮的,要求驱
动功率很小；
而共阴数码管段笔画是用 高电平(“0”)点亮的，要求驱
低电平点亮
h g f e d c b a
D7 D6
D5 D4 D3 D2 D1 D0
第10章
MCS-51的键盘、显示器、拨盘
打印机的接口设计
学习内容： 数码管显示方法(动态/静态) 键盘的设计与控制 键盘扫描法和线反转法

学习目的： 掌握数码管显示方法(重点) 掌握独立按键的判别方法(重点) 了解键盘扫描和线反转法的基本实现方法

学习难点： 数码管动态显示方法 键盘的行扫描法和线反转法的编程实现
显示器显示状态(微观) 0 1
以8位LED 动态显示
2003.10.10 0
1
3FH
06H
为例
0
1
BFH
06H
3.
0
CFH
3FH
人 2 0 0 3. 1 0. 1 0 眼 0 看 1 到 的 3. 结 果
0 0 2
0
2
3FH
5BH
LED数码管动态显示举例
工作原理：从P0口送段代码,P1口送位选信号。段码虽同时 到达6个LED,但一次仅一个LED被选中。利用“视觉暂留”, 每 送一个字符并选中相应位线,延时一会儿,再送/选下一个 ……循环扫描即可。 3 7406 OC门 X +5V

显示器接口扩展
一.LED显示器接口扩展
1.LED数码管的结构: ①共阳与共阴
h g f e d c b a
P.226
接高电平
高电平点亮 h g f …… a
f e
a g d
b c h
h g f …… a 低电平点亮
接地
公共极
共阳极
共阴极
一.LED显示器接口原理
1.LED数码管的结构:①共阳与共阴
LED数码管动态显示举例
JB ACC.5，LD2 ;判是否发完6个数？ P0口送段 代码, RL A ;R1指向下一个位 P1口送位 MOV R3，A ;位选信号存回R1 选信号。 待显数据 SJMP LD1 ;跳去再显示下一个数 已经放在: ;发完6个数就返回 7FH—7AH LD2： RET 单元(分别 DSEG：DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H 对应十万 DB 92H, 82H, 0F8H, 80H,90H 位→个位) ;共阳译码表 使用共阳 译码表。
P.228
8 a～dp a g d
f e
b
f e
b
f e
b
f e
b
c
h
c
h
c
h
c
h
位选线
图10-2 4位LED显示器的构成
一.LED显示器接口原理
3.LED数码管的显示方式：静态与动态 (1)静态显示
P.228
各数码管在显示过程中持续得到送显信号,与各数
码管接口的I/O口线是专用的。 静态显示特点: 无闪烁,用元器件多,占I/O线多,无须扫描,节省CPU 时间,编程简单。
要求：根据上图编写通过串行口和74LS164驱动共 阳LED数码管查表显示的子程序。 条件：系统有6个LED数码管,待显数据(00H—09H) 已放在35H—30H单元中(分别对应十万位→个位)，
DSPLY:MOV DPTR, #TABLE ;共阳LED数码管译码表首址 MOV R0，#30H ;待显数据缓冲区的个位地址 REDO：MOV A， @R0 ;通过R0实现寄存器间接寻址 MOVC A, @A+DPTR ;查表 MOV SBUF, A ;经串行口发送到74LS164 JNB TI, $ ;查询送完一个字节的第8位？ CLR TI ;为下一字节发送作准备 INC R0 ;R0指向下一个数据缓冲单元 CJNE R0，#36H，REDO ;判断是否发完6个数？ RET ;发完6个数就返回 TABLE：DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;共阳LED译码表 DB 92H, 82H, 0F8H, 80H,90H
字形 共阴 0 3F 1 0F9 06 2 0A4 5B 3 0B0 4F 4 99 66 5 92 6D 6 82 7D 7 0F8 07 8 80 7F 9 90 6F 黑 0FF 00 共阳 0C0
一.LED显示器接口原理
3.LED数码管的显示方式: 静态与动态
段码线
8 a～dp a g d 8 a～dp a g d 8 a～dp a g d
②行列式键盘: 键按矩阵排列,各键处于矩阵行/列 的结点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线送已知电平 的信号,然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描, 得出键码。 特点：键多时占用I/O口线少,但判键速度慢,多用于 设置数字键。适用于键数多的场合。
(2)按键组连接方式:独立式键盘与行列式键盘
S1 P2.0 S2 S3 S4
动功率较大。
＠ 通常每个段笔画要串一个 数百欧姆的限流电阻。
dp g
f
e
d
c
b
a
一.LED显示器接口原理
2.LED数码管的译码：硬件译码与软件译码
AT89C51
P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
CD4511
D C B A
共阴LED
g f e d c b a
f e
a g d
b c h
(1)74LS48/CD4511是“BCD码→七段共阴译码/驱 动”IC; 74LS47是“BCD码→七段共阳译码/驱 动”IC (2)硬件译码特点:采用专用的译码/驱动器件,驱动 功率较大;增加了硬件的开销;软件编程简单;字型固 定(比如:只有七段,只可译数字,字型不好看…)。
是 返 回
段码表首地址; 待查数据首地址; 位地址。
是否显示完6个字符？ 否 指向下一个待显数据 修改位选信号
LED数码管动态显示举例 P0口送段 DIR: MOV DPTR, #DSEG ;数码管译码表首址 代码, MOV R0，#7AH ;待显缓冲区个位地址 P1口送位 MOV R3，#01H ;个位的位选信号=01H 选信号。 LD1：MOV A， @R0 ;通过R0间接寻址 待显数据 MOVC A, @A+DPTR ;查表 已经放在: MOV P0, A ;字段码送到P0口 7FH—7AH 单元(分别 MOV P1，R3 ;字位选择送到P1 对应十万 口 位→个位) LCALL DELY ;调延时1ms子程序 使用共阳 INC R0 ;R0 指向下一字节 译码表。 MOV A，R3
(1)按键值编码方式:编码键盘与非编码键盘
①编码键盘: 采用专用的编码/译码器件,被按下的 键由该器件译码输出相应的键码/键值。 特点：增加了硬件开销，编码因选用器件而异，编 码固定，但编程简单。适用于规模大的键盘。
√
②非编码键盘: 单片机系统多采用此类键盘
采用软件编/译码的方式,通过扫描，对每个被按下 的键判别输出相应的键码/键值。 特点：不增加硬件开销，编码灵活，适用于小规模 的键盘，特别是单片机系统。但编程较复杂,占CPU 时间，还须软件“消颤”。
(2)按键组连接方式:独立式键盘与行列式键盘
①独立式键盘: 每键相互独立，各自与一条I/O线相 连，CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。 特点：占I/O口线多，但判键速度快，多用于设置控 制键、功能键。适用于键数少的场合。 S1 S2 S3 S4 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3
(2)按键组连接方式:独立式键盘与行列式键盘
7406 OC门 X 3
+5V
(7FH) (7EH) (7DH) (7CH) (7BH) (7AH)
十万 万位 千位 百位 十位 个位
数据缓冲区 / 显示缓冲区
LED数码管动态显示举例
初始化
初始化: 段码表首地址, 首个待查数据地址,
查字段码 字段码送P0口 位选送P1口
延时1ms
初始位选地址
DPTR R0 R3
段 代 码
P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
上拉 电阻 ×14
AT89C51
共阴 数码管
位 选 线
P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.2 P1.0
要求：此处为共阴数码管，P0口送段代码，P1口送位选信号。 通过查表实现动态显示。 条件：待显数据(00H—09H)已放在: 7FH—7AH单元中(分别 对应十万位～个位) 说明：由于用了反相驱动器7406，要用共阳译码表。 段 代 码
一.LED显示器接口原理
2.LED数码管的译码：硬件译码与软件译码 +5V AT89C51 (3)软件译码特点: P1.0 不用专用的译码/驱动器件, P1.1 a f b P1.2 g 驱动功率较小;不增加硬件 P1.3 P1.4 的开销;软件编程较复杂； e c P1.5 d P1.6 h 字型灵(比如:有八段,只可 P1.7 共阳LED 译多种字符,字型好看……)。 八段LED数码管段代码编码表(连线不同可有多种表):
P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0