键盘与显示器接口
《单片机应用技术》000-9(周君芝)课件 项目四 显示器与键盘接口技术的应用
（第 2 版）
目录
项目1 项目2 项目3 项目4 项目5 项目6 项目7
C语言基础知识 单片机开发软件及硬件系统的认识
中断系统与定时/计数器的应用 显示器与键盘接口技术的应用
串行接口技术的应用 A/D与D/A转换技术的应用
单片机综合实践
显示器与键盘接口技术 的应用
项目导读
单片机应用系统在运行时需要与外部设备交换 信息，其中显示器与键盘是实现人机交互不可或 缺的设备。
共阳极LED数码管显示器的结构 原理如图所示，由于所有段的阳 极均连接高电平，因此在使用时， 需要在相应段上加低电平，才能 使其发光。
bit 变量名 = 变量值;
4.1.1 LED数码管显示器
如果说我们国家是块闪闪发光的显示器，那么我们 每个人都是属于这块显示器的一个“数码管”，是 这块显示器不可缺少的部分。所谓“天生我材必有 用”，随着国家的蓬勃发展，各行各业都亟须专业 人才。我们作为新时代的青年，应当正视自己，发 挥自己的优势，学成一技之长，为祖国的发展贡献 自己的力量。
4.1.1 LED数码管显示器
2．LED数码管显示器的字形码
LED数码管显示器只要控制LED段的亮与灭即可显示相应的字符。当LED数码管显 示器的连接方式确定时，若要显示某一特定字符，其控制字形是固定不变的。控制字 形控制的是LED数码管显示器上要显示的字符形状，称为字形代码，简称为字形码。
LED数码管显示器八段的各代码位与显示段的对应关系如表所示。
【确定方法】
➢ 在共阴极连接中，要点亮的段为高电平， 不点亮的段为低电平，则各显示段的状态 如表所示。
显示段 dp g f e d c b a 各段状态 0 1 1 1 1 1 0 1
单片机原理及应用——C51编程+Proteus仿真(第3版)课件第5章 开关键盘显示器接口设计
在【例5-1】基础上，编写控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。 【例5-2】电路仍采用图5-2，制作由上至下再由下至上反复循环点亮显
示的流水灯，3种方法实现。
（1）数组的字节操作实现 建立1个字符型数组，将控制8个LED显示的8位数据作为数组元素，依
次送P1口。参考程序：
#include <reg51.h> #define uchar unsigned char uchar tab[ ]={ 0xfe , 0xfd , 0xfb , 0xf7 , 0xef , 0xdf , 0xbf , 0x7f , 0x7f ,
// 读入P1口的状态，送入state // 屏蔽P1口的高6位 // 判P1口低2位开关状态
{
case 0: P2=0x01; break; case 1: P2=0x02; break; case 2: P2=0x04; break; case 3: P2=0x08; break;
// 点亮P2.0脚LED //点亮P2.1脚LED // 点亮P2.2脚LED //点亮P2.3脚LED
} }
//左移初值赋给temp
// temp中的数据取反后送P1口 // 延时 // temp 中数据左移一位 // 赋右移初值给temp
// temp中的数据取反后送P1口 // 延时 // temp 中数据右移一位
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程序说明： 注意使用移位运算符“>>”、“<<”与使用循环左移函数 “_crol_”和循环右移函数“_cror_” 区别。左移移位运算“<<”是将高位 丢弃，低位补0 ；右移移位运算、“>>”是将低位丢弃，高位补0。而循环 左移函数“_crol_” 是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同理循环 右移函数“_cror_” 是将移出的低位再补到高位。
键盘显示器接口
THANK YOU
感谢聆听
HDMI和DisplayPort
HDMI和DisplayPort也是新型的接口技术，广泛应用于 高清视频传输。然而，这些接口技术的普及也面临一些 挑战，如连接线缆的长度限制、设备兼容性和成本等。
兼容性与标准化的挑战
兼容性
随着新型接口技术的出现，键盘显示器接口的兼容性 面临挑战。不同品牌和型号的设备可能采用不同的接 口技术，导致用户在连接时遇到兼容性问题。
HDMI接口
总结词
HDMI接口是一种高清晰度多媒体接口，主要用于连接高清视频源和显示设备。
详细描述
HDMI接口采用小的方形插头，能够传输高质量的音频和视频信号。它支持高分辨率显示，如1080p和4K，并具 有较好的兼容性和易用性。HDMI接口广泛应用于电视、显示器、投影仪等显示设备以及游戏机、DVD播放器等 音视频源设备。
标准化
标准化是推动键盘显示器接口发展的关键因素之一。 缺乏统一的标准化协议可能导致不同设备之间的互操 作性受限，影响用户体验。因此，推动接口技术的标 准化进程对于促进其发展和应用至关重要。
06
总结与展望
键盘显示器接口的重要性和应用价值
重要性和应用价值
键盘显示器接口是计算机系统中的重要组成部分，它能够实现计算机和外部设备之间的数 据传输和控制。键盘显示器接口的应用价值主要体现在人机交互、数据输入输出、远程控 制等方面，对于提高计算机使用效率和用户体验具有重要意义。
会议记录
在会议中，键盘显示器接口用 于实时记录会议内容，方便后 续整理和查阅。
游戏场景中的应用
实时操作
在游戏中，键盘显示器接口用于控制游戏角色行动， 实现精准操作。
竞技对抗
在竞技游戏中，键盘显示器接口用于快速响应，提高 游戏水平。
1-单片机键盘与显示电路设计
独立式按键 单片机控制系统中，往往只需要几个 功能键，此时，可采用独立式按键结构。 1．独立式按键结构 独立式按键是直接用I/O口线构成的单 个按键电路，其特点是每个按键单独占 用一根I/O口线，每个按键的工作不会影 响其它I/O口线的状态。独立式按键的典 型应用如图９-３所示。
V CC
P 1.0 P 1.1 P 1.2 P 1.3 P 1.4 P 1.5 P 1.6 P 1.7
P1口某位结构
P1口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器 、一个数据输出的驱动电路。 P1口的功能和驱动能力
P1口只可以作为通用的I/O口使用；
P1可以驱动4个标准的TTL负载电路； 注意在P1口作为通用的I/O口使用时，在从I/O端口读入数据时，应 该首先向相应的I/O口内部锁存器写“1”。 举例：从P1口的低四位输入数据 MOV MOV P1,#00001111b ;;先给P1口底四位写1 A,P1 ;;再读P1口的底四位
依此规律循环，即可使各位数码管显 示将要显示的字符。虽然这些字符是在不 同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉 暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可 以给人以同时显示的感觉。 采用动态显示方式比较节省I/O口，硬 件电路也较静态显示方式简单，但其亮度 不如静态显示方式，而且在显示位数较多 时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时 间。
矩阵式按键 单片机系统中，若使用按键较多时，通 常采用矩阵式（也称行列式）键盘 1.矩阵式键盘的结构及原理 矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位 于行、列线的交叉点上，其结构如下图9-4 所示。
＋5 V 0 4 8 12 0 1 5 9 13 1 2 6 10 14 2 3 7 11 15 3 0 1 2 3
键盘显示器及功率接口
6.1.4 BCD码拨盘接口
BCD码十进制拨盘是向单片机应用系统输入数据的设 备，是一种硬件设置数据的设备。使用拨盘输入的数据具 有不可变性，却又易于修改。十进制输入，BCD输出的拨 盘是最常使用的一种。图6-7所示是一个4位BCD码拨盘组 结构和连接示意图。每位拨盘有0～9十个拨动位置，每个 位置有相应的数字表示，分别代表拨盘输入的十进制数。 所以，一位拨盘可以代表一位十进制数，可以根据设计的 需要，用多位BCD码拨盘组成多位十进制数。
判断是否有键下的方法是，查询哪一根接按键的I/O线为 低电平时，便知此键按下。独立式非编码键盘的优点是电路结 构简单。缺点是当键数较多时，占用的I/O口线多。例如编写 图6-4所示的键处理程序如下：
图 6-4 独立式非编码键盘
程序清单 START：MOV A，#0FFH ； 输入时先置P1口为全1 MOV P1，A MOV A，P1 ；键状态输入 JNB ACC.0，P0F ；0号键按下转POF标号地址 JNB ACC.1，P1F ；1号键按下转P1F标号地址 JNB ACC.2，P2F ；2号键按下转P2F标号地址 JNB ACC.3，P3F ；3号键按下转P3F标号地址 JNB ACC.4，P4F ；4号键按下转P4F标号地址 JNB ACC.5，P5F ；5号键按下转P5F标号地址 JNB ACC.6，P6F ；6号键按下转P6F标号地址 JNB ACC.7，P7F ；7号键按下转P7F标号地址 SJMP START ；无键按下返回
图 6-7 4位BCD码拨盘结构和连接
BCD码盘有一个输入控制线A，4个BCD码输出信号线。拨盘的各个 不同的位置，使输入控制线A分别与4根BCD码输出线中的某几根接通， 使BCD码输出线的状态与拨盘所显示的值一致，并使该编码信号输入单 片机的CPU。BCD码拨盘的输入输出状态如表6-2所示。
一张图带你了解电脑外部接口
⼀张图带你了解电脑外部接⼝电脑外部接⼝是⽤来连接键盘、⿏标、⾳响、麦克风、显⽰器、电源线、打印机等其他设备的。
⼀、PS/2接⼝PS/2接⼝是⼀种PC兼容型计算机系统上的接⼝，可以⽤来连接键盘及⿏标。
⽼式PS/2接⼝，⿏标接⼝与键盘接⼝是分开的，⿏标必须接⿏标的PS/2接⼝，键盘必须接键盘的PS/2接⼝，现在很少看到PS/2接⼝的⿏标，但PS/2的键盘接⼝还是很常见的。
随着科技在发展，现在许多主机都将⿏标键盘接⼝混合在⼀起，可以接PS/2的键盘，也可以接PS/2的⿏标。
如下图所⽰：⼆、显⽰器与主机接⼝VGA接⼝：针数为15的视频接⼝，主要⽤于⽼式的电脑输出，VGA输出和传递的是模拟信号。
虽说VGA接⼝⽼了，但现在很多公司⼤部分还是使⽤此接⼝连接显⽰器。
DVI接⼝：DVI接⼝有两个标准，25针和29针。
直观来说，这两种接⼝没有区别。
DVI接⼝传输的是数字信号，可以传输⼤分辨率的视频信号。
DVI连接计算机显卡和显⽰器时不⽤发⽣转换，所以信号没有损失。
HDMI接⼝：HDMI既能传输⾼清图形画⾯信号，也能够传输⾳频信号，⼀般来说家⾥会接电视，⽽且抗⼲扰强。
笔记本连接投影仪，笔记本连接电视机，多数都使⽤的是HDMI接⼝。
值得⼀提的是，⽬前车载系统，如车载导航的接⼝也是HDMI。
DP接⼝:DisplayPort也是⼀种⾼清数字显⽰接⼝标准，可以连接电脑和显⽰器，也可以连接电脑和家庭影院。
DisplayPort赢得了AMD、Intel、NVIDIA、戴尔、惠普、联想、飞利浦、三星、aoc等业界巨头的⽀持，⽽且它是免费使⽤的。
DP接⼝可以理解是HDMI的加强版，在⾳频和视频传输⽅⾯更加强悍。
三、⾳频接⼝⾳频接⼝：其中红⾊接⼝为麦克风接⼝，连接麦克风说话。
绿⾊接⼝为⾳频输出接⼝，连接⽿机或⾳响。
蓝⾊接⼝为⾳频输⼊接⼝，使⽤的较少。
光纤⾳频接⼝：是指⾳响设备⾳频输⼊输出接⼝使⽤的是光纤接⼊⽅式。
暂时还没有普及。
四、⽹络接⼝⽹⼝的作⽤是连接电脑上⽹使⽤，⽹络接⼝分为千兆⽹⼝和百兆接⼝。
了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式
了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式电脑是现代社会不可或缺的工具，而其中的输入输出设备则是其功能得以实现的核心部分。
了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式，可以帮助我们更好地使用电脑，提高工作效率。
本文将介绍常见的键盘、鼠标、显示器、打印机以及连接方式等内容，帮助读者全面了解电脑的基本操作和配置。
一、键盘键盘作为电脑最常用的输入设备，用于输入文字、命令等信息。
通常由字母、数字、符号、功能键等组成，常见的键盘布局有QWERTY、AZERTY、DVORAK等多种类型。
目前，大多数键盘都采用USB接口连接电脑，只需将键盘插入电脑的USB接口即可开始使用。
二、鼠标鼠标是用于控制光标在电脑屏幕上移动的输入设备，方便用户进行选择、点击、拖动等操作。
常见的鼠标有有线鼠标和无线鼠标两种类型。
有线鼠标需要通过USB接口或PS/2接口连接到电脑，而无线鼠标则通过蓝牙或无线接收器与电脑进行连接。
三、显示器显示器是电脑的输出设备，用于显示电脑处理后的图像、文字等信息。
常见的显示器有液晶显示器（LCD）和LED显示器等。
一般情况下，显示器通过VGA接口、DVI接口、HDMI接口或DisplayPort接口与电脑相连，在连接时需要注意接口类型的匹配。
四、打印机打印机作为电脑的输出设备，用于将电脑中的文字、图像等信息通过打印输出到纸张上。
常见的打印机有喷墨打印机和激光打印机两种类型。
打印机可以通过USB接口、以太网接口或Wi-Fi接口等方式与电脑相连，实现打印功能。
五、连接方式除了上述输入输出设备，电脑还可以通过其他方式与外部设备进行连接。
其中，USB接口是目前最常用的连接方式之一。
USB接口具有通用性强、传输速度快的特点，可以连接键盘、鼠标、显示器、打印机等各类设备。
同时，HDMI接口也是常用的连接方式之一，主要用于连接显示器、电视等设备，通过HDMI接口可以传输高清图像和声音信号。
除此之外，还有用于连接显示器的VGA接口、DVI接口以及用于连接音频设备的3.5mm耳机插孔等。
第9章 MCS-51与键盘、显示器的接口设计
MCS-51与键盘、显示器的接口设计9.1LED显示器接口原理9.2 键盘接口原理9.1 LED显示器接口原理单片机应用系统中使用的显示器主要有:⏹发光二极管显示器，简称LED(Light Emitting Diode)；⏹液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display)；⏹CRT显示器LED 数码管的结构：①共阳与共阴＠单片机系统扩展LED 数码管时多用共阳LED: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，要求驱动功率较大。
公共阳极h g f e d c b aa b c dg ef h公共阴极h g f e d c b aa b c dg ef hh g f …… a h g f …… a高电平点亮低电平点亮接高电平LED 显示器结构和字段码关系D7D6D5D4D3D2D1D0dp g f e d c b a当LED 显示器与单片机连接时，一般是将LED 各发光二极管的引脚a 、b 、…g 、dp 顺序接到单片机的一个并行I/O 口上。
共阳LEDa b cdg ef hP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5VAT89C51显示字形dp g f e d c b a共阳极段选码共阴极段选码0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F “灭”1100000011111001101001001011000010011010100100101000001011111000100000001001000010001000100000111100011010100001100001101000111011111111C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H 共阴极和共阳极7段LED段选码(字型码)二、LED显示器工作原理⏹在微机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。
键盘与显示器接口技术
今天我们学习键盘与显示器接口技术，先来看键盘接口及处理程序。
（1）键盘是一组按键的集合，它是最常用的单片机输入设备，操作人员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通讯。
键是一种常开型按钮开关，平时键的二个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合。
键盘分编码和非编码键盘。
键盘上闭合键的识别由专用的硬件译码器实现并产生键编号或键值的称为编码键盘，如BCD码键盘，ASCII码键盘等；靠软件识别的称为非编码键盘。
在单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用得最多的是非编码键盘。
所以我们着重讨论非编码矩阵式键盘原理。
矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。
一个3*3的行、列结构可以构成一个由9个按键的键盘。
同理一个4*4的行、列可以构成一个含有16个按键的键盘等等。
很明显，在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立按键键盘相比，要节省很多的I/O口。
矩阵键盘的按键设置在行、列线的交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。
列线通过上拉电阻接到+5V。
平时无按键动作时，列线处于高电平状态，而当由按键按下时，列线电平状态将由与此列线相连的行线电平决定。
行线电平如果为低，则列线电平为低；行线电平如果为高，则列线电平亦为高。
这一点是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。
该电路中还有一个与门，这个与门用来产生中断信号，当键盘中没有键按下时，所有行线的输出都应为低电平，以区别于列线状态，当矩阵键盘中任何一只键按下时，与门输出由高电平变为低电平，向CPU 申请中断，由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在行和列的电平。
因此各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、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。
下面我们以一个4乘4键的键盘为例来说明按键是如何被识别出来的，在开始讨论问题之前，我们先要强调一个事实，用户的按键速度相对于单片机的运行速度来说是相当慢的，在用户按下键到释放键这一段时间内，单片机有足够多的时间运行键盘识别程序。
键盘显示器接口
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10.1.2 LED数码管工作原理 图10-3所示为显示4位字符的LED数码管的结构原理
图。N位位选线和8 N条段码线。段码线控制显示字型， 而位选线控制着该显示位的LED数码管的亮或暗。
图10-3 4位LED数码管的结构原理图
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LED数码管有静态显示和动态显示两种显示方式。 1．LED静态显示方式
另一种是采用专用的键盘/显示器接口芯片，这类芯片 中都有自动去抖动的硬件电路。
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10.2.2 键盘的工作原理 键盘可分为两类：非编码键盘和编码键盘。 非编码键盘是利用按键直接与单片机相连接而成，这种 键盘通常使用在按键数量较少的场合。使用这种键盘，系 统功能通常比较简单，需要处理的任务较少，但是可以降 低成本、简化电路设计。按键的信息通过软件来获取。 1．非编码键盘 常见的为两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘。 （1）独立式键盘 特点是：一键一线，各键相互独立，每个键各接一条 I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可容易地判断 哪个按键被按下，如图10-8所示。
KEY1： MOV C，P1.1；读P1.1的按键状态 JC KEY2 ；P1.1为高，该键未按下，跳KEY2， ；判下一个键 LJMP PKEY1 ；P1.1的键按下，跳PKEY1处理
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KEY2： MOV C，P1.2 JC KEY3
LJMP PKEY2 KEY3： MOV C，P1.3
…… …… KEY7： MOV C，P1.7 JC RETURN
一种软件延时，本思想是：在检测到有键按下时，该键 所对应的行线为低电平，执行一段延时10ms的子程序后， 确认该行线电平是否仍为低电平，如果仍为低电平，则确 认该行确实有键按下。当按键松开时，行线的低电平变为 高电平，执行一段延时10ms的子程序后，检测该行线为 高电平，说明按键确实已经松开。采取本措施，可消除两 个抖动期t1和t3的影响。
液晶显示+键盘接法
液晶显示简介液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。
液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。
除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。
如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。
液晶显示器各种图形的显示原理:一、线段的显示点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。
例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。
这就是LCD显示的基本原理。
二、字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。
这样一来就组成某个字符。
但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。