第8章键盘与数码管显示器接口电路

1. 独立式按键
结构如下图所示，其特点是每个按键单独占用 一根I/O口线，每个按键工作不会影响其他I/O口 线的状态。多用于所需按键不多的场合。可采用 JNB(或JB)来查询哪一个按键按下，并转向相应的 功能处理程序。
JNB P1.0, JNB P1.1, JNB P1.2, JNB P1.3, JNB P1.4, JNB P1.5, JNB P1.6, JNB P1.7, A0 ;如P1.0键按下,就跳到A0 A1 ;如P1.1键按下,就跳到A1 A2 ;如P1.2键按下,就跳到A2 A3 ;如P1.3键按下,就跳到A3 A4 ;如P1.4键按下,就跳到A4 A5 ;如P1.5键按下,就跳到A5 A6 ;如P1.6键按下,就跳到A6 A7 ;如P1.7键按下,就跳到A7
; ; ; ;
左移 右移 闪烁 流水追逐
说明：本例中，根据所按下的键输入不同的常数表地址到DPTR，然后再调用 显示子程序(DPTR为DISP程序的入口条件)，从而根据不同的参数控制发光二 极管的变化规律。显然通过改变常数表可任意设定发光规律，可以试一下。通 过以上两个实例可以看出独立式键盘应用的特点：识别键盘比较容易，编程也 比较简单，很适合于功能键较少的单片机应用系统。但每一个按键上用一根口 线，当按键较多时(超过8个)应采用矩阵式键盘。
开始 有键按下否？ 否 调用6ms延时子程序 是
调用12ms延时子程序 否 有键按下否？ 是 判闭合键，编码入栈保护 闭合键释放否？ 是 编码A 返回
Байду номын сангаас
否
键盘扫描子程序如下：（8155的A口、B口、C口和控制口地址分 别为7F00H、7F01H、7F02H、7F03H，设8155已在主程序中 初始化。）
ORG
0000H MOV SP, #60H MOV P2, #00H MOV P1, #0FH START: JNB P1.0, A0 ; 如P1.0键按下,就跳至A0 JNB P1.1, A1 ; 如P1.1键按下,就跳至A1 JNB P1.2, A2 ; 如P1.2键按下,就跳至A2 JNB P1.3, A3 ; 如P1.3键按下,就跳至A3 SJMP START ********** 左移 ******************************* A0: MOV DPTR, #TAB ; 左移常数表首地址送DPTR ACALL DISP SJMP START ********* 右移 ******************************** A1: MOV DPTR, #TAB1 ; 右移常数表首地址送DPTR ACALL DISP SJMP START ********* 闪烁 ******************************** A2: MOV DPTR, #TAB2 ; 闪烁常数表首地址送DPTR ACALL DISP SJMP START


3. 键盘设计应注意的问题

机械式按键在按下或释 放时，由于机械弹性作 用的影响，通常伴随有 一定时间的触点机械抖 动，然后其触点才稳定 下来。其抖动过程如右 图所示，抖动时间的长 短与开关的机械特性有 关，一般为510ms。
键按下
前沿抖动
后沿抖动
闭合 稳定


在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能 导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误 地认为是多次操作。系统设计中如果开关脉冲 是作为外部中断触发信号或要对开关脉冲进行 计数时，这种情况是不允许出现的。 为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判， 必须采取去抖动措施，可从硬件、软件两方面 予以考虑。在键数较少时，可采用硬件去抖； 而当键数较多时，采用软件去抖。

软件上采取的措施是在检测到有按键按 下时，执行一个10ms左右(具体时间应视 所使用的按键进行调整)的延时程序，再 确认该键电平是否仍保持闭合状态电平， 若仍保持闭合状态电平，则确认该键处 于闭合状态；同理，在检测到该键释放 后，也应采用相同的步骤进行确认，从 而消除抖动的影响。
独立式键盘应用实例
【例2】 信号灯控制电路如下图所示，其 功能是当按下不同的键时发光二极管有 不同的亮灭规律。按1号键LED从左到右 依次亮，按2号键从右到左依次亮，按3 号键闪烁，按4号键呈流水追逐效果。
解：电路图中P1口分别接了4个开关，每个开关 都有相对应的功能，当某一开关闭合时，相应 的口线变为低电平，而其他口线依然为高电平， 因此，可以用4条JNB指令对开关状态进行检测。 如果某一按键按下，则跳转执行其所对应的控 制功能。八个发光二极管经74LS04接P2口，主 要因单片机的驱动能力较差，故用74LS04来加 大驱动能力。P2口输出控制信号控制发光规律。 程序设计流程图如下图所示。

在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器(双稳态触发 器)或单稳态触发器构成去抖动电路，如下图所示是 一种由R-S触发器构成的去抖动电路，当触发器翻转 时，触点抖动不会对其产生任何影响。键盘输出经双 稳态电路之后变为规范的矩形方波。
1k
+5V a S GN D 1k b
1 2 UA 3
Q
4 5 UB 6
2. 矩阵式键盘
单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用矩阵 式键盘，其结构如下图所示。由图可知，一个4×4的行、 列结构，可以构成一个含有16个按键的键盘，节省了很 多I/O口。 控制方式：先判断是否有键按下。 如有，再判断哪一键按下，并得到 键码值，然后根据键码值转向不同 的功能程序。 矩阵式结构键盘比独立式按键要复 杂，识别也要复杂一些。最常用的 识别方法是键盘扫描法。
矩阵式键盘应用实例 1、程序扫描方式
键盘处理程序的功能： 1判断有无键按下。由PA口输出00H，再将 PC口的状态读入，若PC0-PC3全为1， 说明无按键按下； 2消除抖动； 3求键号； 4等待闭合键的释放。
这种方式是直接在主程序中插入键盘检测子程序，主程序每执行 一次则键盘检测子程序被执行一次，对键盘进行检测一次，如果没有 键按下，则跳过键识别，直接执行主程序；如果有键按下，则通过键 盘扫描子程序识别按键，得到按键的编码值，然后根据编码值进行相 应的处理，处理完后再回到主程序执行。键盘扫描子程序流程如图 。
KEY1：ACALL KS1 JNZ LK1 KEY2：ACALL TM6ms AJMP KEY1 LK1： ACALL TM12ms ACALL KS1 JNZ LK2 AJMP KEY2 LK2： MOV R2，#0FEH MOV R4，#00H LK4： MOV DPTR，#7F00H MOV A，R2 MOVX @DPTR，A INC DPTR INC DPTR ；调用判断有无键按下子程序 ；有键按下时，(A)≠0转消抖延时 ；无键按下返回 ；调12 ms延时子程序 ；查有无键按下，若有则真有键按下 ；键(A)≠ 0逐列扫描 ；不是真有键按下，返回 ；初始列扫描字(0列)送入R2 ；初始列(0列)号送入R4 ；DPTR指向8155PA口 ；列扫描字送至8155PA口 ；DPTR指向8155PC口
NEXT：INC R4 ；准备扫描下一列，列号加1 MOV A，R2 ；取列扫描字送累加器A JNB ACC.7，KEND ；判断8列扫描否？扫描完返回 RL A ；扫描字左移一位，变为下一列扫描字 MOV R2，A ；扫描字送入R2保存 AJMP LK4 ；转下一列扫描 KEND: AJMP KEY1 KS1： MOV DPTR，#7F00H ；DPTR指向8255的PA口 MOV A，#00H ；全扫描字→A MOVX @DPTR，A ；全扫描字送往8255的PA口 INC DPTR ；DPTR指向8255的PC口 INC DPTR MOVX A，@DPTR ；读入PC口行状态 CPL A ；变正逻辑，以高电平表示有键按下 ANL A，#0FH ；屏蔽高4位，只保留低4位行线值 RET ；出口状态：(A)≠0时有键按下
第二节键盘与数码管显示器接口电路
1 键盘接口电路 2 数码管显示器 3 LCD显示器及其应用
一、键盘接口电路



键盘是单片机应用系统中人机交流不可缺少的 输入设备。 键盘由一组规则排列的按键组成，一个按键实 际上是一个开关元件。键盘通常使用机械触点 式按键开关，其主要功能是把机械上的通断转 换为电气上的逻辑关系(1和0)。 常见的种类有：独立式按键和矩阵式键盘。
******** 流水追逐 ***************************** A3: MOV DPTR, #TAB3 ; 流水追逐常数表首地址送DPTR ACALL DISP SJMP START ********* LED显示控制子程序 ***************** 功能:根据常数表控制P2口的LED发光 入口:常数表的地址送到DPTR 出口:无 ******************************************** DISP: CLR A MOVC A, @A+DPTR CJNE A,#0AH,LOOP1 RET LOOP1: MOV P2,A MOV R3,#20 ACALL DELAY INC DPTR JMP DISP
【例1】 监视某开关S，用发光二极管LED显示开 关状态，如果开关闭合，LED亮；如果开关断 开，LED灭。 解：设计电路图如下图所示。开关接P1.1，当开 关断开时，P1.1为+5V，对应数字量为“1”； 开关闭合时，P1.1为0V，对应数字量为“0”， 这样就可以用JB指令对开关状态进行检测。 P1.0输出“1”，LED亮。当P1.0输出“0”，LED 两端电压相等，熄灭。 参考程序如下：
DELAY: MOV R4,#20 D1: MOV R5,#248 DJNZ R5, $ DJNZ R4, D1 DJNZ R3, DELAY RET TAB : DB 01H,03H,07H,0FH,1FH,3FH,7FH,0FFH,0AH TAB1: DB 80H,0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH,0FFH,0AH TAB2: DB 0FFH,00H,0FFH,00H,0FFH,00H,0FFH,00H,0AH TAB3: DB 01H,02H,06H,08H,10H,20H,60H,80H,0AH END