噶米MCS-51第10章MCS-51与键盘和显示器的接口设计课件.ppt

1、 第第1010章章 MCS-51MCS-51与键盘和显示器的与键盘和显示器的 接口设计接口设计10.1 LED数码管的显示原理数码管的显示原理 LED（Light Emitting Diode）发光二极管缩写。LED数数码管码管是由发光二极管构成是由发光二极管构成的。10.1.1 LED数码管的结构数码管的结构 常见的LED数码管为“8”字型字型的，共计8段段。每一段对每一段对应一个发光二极管应一个发光二极管。有共阳极共阳极和共阴极共阴极两种，如图图10-1所示所示。共阴极共阴极发光二极管的阴极连在一起，通常公共阴极接地。当阳极为高电平阳极为高电平时，发光二极管点亮。同样，共阳极共阳极LED数

2、码管的发光二极管的阳极连接在一阳极连接在一起起，公共阳极接正电压接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。图图10-1 8段段LED数码管结构及外形数码管结构及外形 为了使数码管显示为了使数码管显示不同的符号或数字不同的符号或数字，要把某些段发光二极管点亮，就要为LED数码管提供段码段码（字型码字型码）。LED数码管共计8段段。正好是一个字节一个字节。习惯上是以以“a”段对应段码字节的最低位段对应段码字节的最低位。各段与字节中各位对应关系如表表10-1所示。按照上述格式，显示各种字符的8段LED数码管的段码如表表10-2所示。表表10-1只列出了部分段码，可

3、以根据实际情况选用，或重新定义。除除“8”字型的字型的LED数码管外，市面上还有数码管外，市面上还有“1”型、型、“米米”字型和字型和“点阵点阵”型型LED显示器，显示器，如图图10-2所示。本章均以“8”字型的LED数码管为例。图图10-2 其他各种字型的其他各种字型的LED显示器显示器10.1.2 LED数码管工作原理数码管工作原理 图图10-3所示为显示4位字符的LED数码管的结构原理图。N位位选线位选线和8 N条段码线段码线。段码线控制段码线控制显示字型字型，而位选位选线线控制着该显示位的LED数码管的亮或暗亮或暗。图图10-3 4位LED数码管的结构原理图 LED数码管有静态显示静态

4、显示和动态显示动态显示两种显示方式两种显示方式。1LED静态显示方式静态显示方式 无论多少位LED数码管，同时处于显示状态同时处于显示状态。静态显示方式，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或接+5V）；每位的段码线（段码线（adp）分别与一个）分别与一个8位的位的I/O口锁存器输出相连。口锁存器输出相连。如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确定，则相应I/O口锁存器锁存的段码输出将口锁存器锁存的段码输出将维持不变维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。正因为如此，静态显示方式的显示无闪烁，亮度都较高，软件控制比较容软件控制比较容易易。图图10-4为4

5、位LED数码管静态显示器电路，各位可独立显示，静态显示方式接口编程容易，但是占用口线较多。静态显示方式接口编程容易，但是占用口线较多。对对图图10-4电路电路，若用I/O口线接口，要占用要占用4个个8位位I/O口口。因此在显示位数较多显示位数较多的情况下，所需的电流比较大，所需的电流比较大，对电源的要求也就随之增高，这时一般都采用动态显示方式。2LED动态显示方式动态显示方式 无论在任何时刻只有一个只有一个LED数码管处于显示状态数码管处于显示状态，即单片机采用“扫描扫描”方式方式控制各个数码管轮流显示。图图10-4 4位位LED静态显示电路静态显示电路 在多位LED显示时，为简化硬件电路，通

6、常将所有显示位的段码线的相应段段码线的相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。图图10-5所示为一个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。必须采用动态的“扫描”显示方式。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要有显示的字符的段码。图图10-5 4位位8段段LED动态显示电路动态显示电路 虽然这些字符是在不同时刻出现，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，由于余辉和人眼的“视觉暂留”作用，只要每位显示间隔足够

7、短，则可以造成“多位同时亮”的假象，达到同时显示的效果。LED不同位显示的时间间隔（扫描间隔）应根据实际情况而定。显示位数多，将占大量的单片机时间，因此动态显示的实质是以牺牲单片机时间来换取I/O端口的减少。图图10-6所示为8位位LED动态显示动态显示2009.10.10的过程。图图10-6（a）所示为显示过程，某一时刻，只有一位某一时刻，只有一位LED被选被选通显示通显示，其余位则是熄灭的；图图10-6（b）所示为实际的显示结果，人眼看到的是8位稳定的同时显示的字符位稳定的同时显示的字符。图10-6 8位LED动态显示过程和结果 动态显示的优点优点是硬件电路简单，显示器越多，优势越明显。缺

8、点缺点是显示亮度不如静态显示的亮度高。如果“扫描”速率较低，会出现闪烁现象。静态显示示例：ORG0000HAJMPSTARTORG0100HSTART:MOVSP,#60HMOVDPTR,#SEG01MOVR2,#0LOOP:CLRAMOVCA,A+DPTRMOVP1,AMOVP3,AINCDPTRINCR2ACALL DELAYCJNER2,#10,LOOPMOVDPTR,#SEG01MOVR2,#0AJMPLOOPDELAY:MOVR5,#5D2:MOVR6,#200D1:MOVR7,#250DJNZR7,$DJNZR6,D1DJNZR5,D2RETSEG01:DB0C0H,0F9H,0A

9、4HDB0B0H,99H,92HDB82H,0F8H,80H,90HEND动态显示示例：ORG 0000HSTART:MOV DPTR,#TABLE ;DPTR指向段码表首地址指向段码表首地址MOV R7,#07FH ;设置动态显示扫描初值设置动态显示扫描初值S1:MOVA,#00H MOVCA,A+DPTR ;查表取得段码查表取得段码 CJNEA,#01H,S2 ;判断段码是否为结束符判断段码是否为结束符SJMPSTARTS2:MOV B,A ;段码送段码送B保存保存MOVA,R7RL A ;显示位扫描值左移显示位扫描值左移1位位MOV P3,A ;显示位扫描值送显示位扫描值送P3口口MOV

10、 R7,AMOVP0,B ;显示段码送显示段码送P0显示显示LCALLDELAY ;延时延时INCDPTRSJMPS1DELAY:MOV R5,#20 ;延时子程序延时子程序D2:MOV R6,#20D1:NOPDJNZ R6,D1DJNZ R5,D2RET TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H ;段码表段码表DB01H ;结束符结束符END10.2 键盘接口原理键盘接口原理 键盘具有向单片机输入数据、命令等功能，是人与单片机对话的主要手段。10.2.1 键盘输入应解决的问题键盘输入应解决的问题1键盘的任务键盘的任务 任务有三项：(1)判别判别是否有

11、键按下是否有键按下？若有，进入下一步工作。？若有，进入下一步工作。(2)识别识别哪一个键被按下哪一个键被按下，并求出相应的键值。，并求出相应的键值。(3)根据根据键值键值，找到，找到相应键值的处理程序入口相应键值的处理程序入口。2键盘输入的特点键盘输入的特点 常见键盘：触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘常见键盘：触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘，最常常用的是用的是按键式键盘按键式键盘。按键实质上就是一个开关。如图图10-7（a）所示，按键开关的两端分别连接在行线和列线上，通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其行线电压输出波形如行线电压输出波形如图图10-7（b）所示所示。图10-7 键盘开关及其行

12、线波形 图图10-7（b）所示的t1和和t3分别为键的闭合和断开过程中的抖动期（呈现一串负脉冲），抖动时间长短与开关的机械抖动时间长短与开关的机械特性有关特性有关，一般为510ms，t2为稳定的闭合期，其时间由按键动作确定，一般为十分之几秒到几秒，t0、t4为断开期。3按键的识别按键的识别 键的闭合与否键的闭合与否，行线输出电压行线输出电压上就是呈现高电平或低电呈现高电平或低电平平。高电平高电平，表示键断开键断开，低电平低电平则表示键闭合键闭合，通过对行对行线电平的高低状态的检测线电平的高低状态的检测，可确认按键按下可确认按键按下以及按键释放与按键释放与否否。为了确保对一次按键动作只确认一次按

13、键有效，必须消除抖动期抖动期t1和和t3的影响。4如何消除按键的抖动如何消除按键的抖动 按键去抖动的方法有两种两种：一种软件延时软件延时，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。另一种是采用专用的键盘采用专用的键盘/显示器接口芯片显示器接口芯片，这类芯片中都有自动去抖动的硬件电路自动去抖动的硬件电路。10.2.2 键盘的工

14、作原理键盘的工作原理 键盘可分为两类：非编码键盘非编码键盘和编码键盘编码键盘。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。非编码键盘非编码键盘 常见的为两种结构：独立式键盘独立式键盘和矩阵式键盘矩阵式键盘。（1）独立式键盘）独立式键盘 特点是：一键一线一键一线，各键相互独立各键相互独立，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哪个按键被按下键被按下，如图图10-8所示。图图10-8 独立式键盘接口电路独立式键

15、盘接口电路 对于图图10-8的键盘，图中的上拉电阻上拉电阻保证按键释放时，输入检测线上有稳定的高电平。当某一按键按下某一按键按下时，对应的检测线就变成了低电平，与其他按键相连的检测线仍为高电平，只需读入I/O输入线的状态，判别哪一条判别哪一条I/O输入线为低电平输入线为低电平，很容易识别哪个键被容易识别哪个键被按下按下。优点优点：电路简单，各条检测线独立，识别按下按键的软件编写简单。适用于键盘按键数目较少按键数目较少的场合，不适用于键不适用于键盘按键数目较多盘按键数目较多的场合，因为将占用较多的I/O口线。识别某一键是否按下识别某一键是否按下的子程序子程序：KEYIN：MOVP1，0FFH ；

16、P1口写入1，设置P1口为输入状态MOVA，P1；读入8个按键的状态CJNEA，#0FFH，QUDOU；有键按下，跳去抖动LJMPRETURN；无键按下，返回QUDOU：MOV R3，A；8个按键的状态送R3保存LCALL DELAY10；调用延时子程序，软件去键抖动MOVA，P1；再一次读入8个按键的状态CJNEA，R3，RETURN；两次键值比较，不同，；是抖动引起，转RETURNKEY0：MOVC，P1.0；有键按下，读P1.0的按键状态JCKEY1；P1.0为高，该键未按下，跳KEY1，；判下一个键LJMPPKEY0；P1.0的键按下，跳PKEY0处理KEY1：MOVC，P1.1；读P

17、1.1的按键状态JCKEY2；P1.1为高，该键未按下，跳KEY2，；判下一个键LJMPPKEY1；P1.1的键按下，跳PKEY1处理KEY2：MOVC，P1.2；读P1.2的按键状态JCKEY3；P1.2为高，该键未按下，跳；KEY3，判下一个键LJMPPKEY2；P1.2的键按下，跳PKEY2处理KEY3：MOVC，P1.3；读P1.3的按键状态KEY7：MOVC，P1.7；读P1.7的按键状态JCRETURN；P1.7为高，该键未按下，跳；RETURN处LJMPPKEY7；P1.7的键按下，跳PKEY7处理RETURN：RET ；子程序返回 对应8个按键的键处理程序PKEY0 PKEY7

18、，根据按键功能的要求来编写。注意，注意，在在进入键处理程序后，需要先等需要先等待按键释放，再执行键处理功能。待按键释放，再执行键处理功能。另外，在键处理程序完成后，一定要跳向RETURN标号处返回。（2）矩阵式键盘）矩阵式键盘 矩阵式（也称行列式）键盘用于按键数目较多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，一个4 4的行、列结构可以构成一个16个个按键键盘。在按键数目较多按键数目较多的场合，要节省较多的节省较多的I/O口线口线。图图10-9 矩阵式键盘接口矩阵式键盘接口 矩阵中无按键按下无按键按下时，行线为高电平；当有按键按下时有按键按下时，行线电平状

19、态将由与此行线相连的列线的电平决定行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线的列线的电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则行线的电平也为高，行线的电平也为高，这是识别按键是否按下的关键所在。由于矩阵式键盘中行、列线行、列线为多键共用为多键共用，各按键彼此将各按键彼此将相互发生影响相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合行、列线信号配合，才能确定闭合键位置。下面讨论矩阵式键盘按键的识别方法。扫描法扫描法。第第1步，步，识别键盘有无键按下；第第2步步，如有键被按下，识别出具体的键位。下面以图10-9所示的键键3被按下为例按下

20、为例，说明识别过程。第第1步，步，识别键盘有无键按下识别键盘有无键按下。先把所有列线均置为列线均置为0，然后检查各行线电平是否都为高检查各行线电平是否都为高，如果不全为如果不全为高高，说明有键按下，否则无键被按下。例如，例如，当键键3按下时，第第1行线为低，还不能确定是键行线为低，还不能确定是键3被按下，被按下，因为如果同一行的键2、1或0之一被按下，行线也为低电平。只能得出第第1行有键被按下行有键被按下的结论。第第2步，步，识别出哪个按键被按下识别出哪个按键被按下。采用采用逐列扫描法逐列扫描法，在某一时刻只让1条列线处于低电平，其余所有列线处于高电平。当第第1列为低电平列为低电平，其余各列为

21、高电平时，因为是键3被按下，第1行的行线仍处于高电平；当第第2列为低电平列为低电平，其余各列为高电平时，第1行的行线仍处于高电平；直到让第直到让第4列为低电平列为低电平，其余各列为高电平时，此时第此时第1行的行线电平变为低电平行的行线电平变为低电平，据此，可判断第1行第4列交叉点处的按键，即键3被按下。综上所述，扫描法扫描法的思想的思想是，先把某一列置为低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下可确定此行此列交叉点处的按键被按下。线反转法。线反转法。扫描法要逐列扫描查询，有时则要多次扫多次扫描描。而线反转法则很简练线反转法则很

22、简练，无论被按键是处于第一列或最后一列，均只需经过两步只需经过两步便能获得此按键所在的行列值，下面以图图10-10所示的矩阵式键盘为例，介绍线反转法线反转法的具体步骤。让行线编程为输入线，列线编程为输出线让行线编程为输入线，列线编程为输出线，并使输出线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在行为按键所在行。再把行线编程为输出线，列线编程为输入线再把行线编程为输出线，列线编程为输入线，并使输出线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在列为按键所在列。两步即可确定按键所在的两步即可确定按键所在的行和列行和列，从而识别出所按的键。图图10-10 采用线反转法的矩阵式键盘 假设假设键键3被按下被按下

23、。第一步第一步，P1.0P1.3输出全为输出全为“0”，然后，读入，然后，读入P1.4P1.7线的状态线的状态，结果结果P1.4=0，而P1.5P1.7均为1，因此，第1行出现电平的变化，说明第1行有键按下；第二步第二步，让让P1.4P1.7输出全为输出全为“0”，然后，读入，然后，读入P1.0P1.3位，位，结果结果P1.0=0，而P1.1P1.3均为1，因此第4列出现电平的变化，说明第4列有键按下。综上所述，即第1行、第行、第4列按键被按下列按键被按下，此按键即键3按下按下。线反转法简单适用简单适用，但不要忘记按键按键去抖动去抖动处理。10.2.3 键盘的工作方式键盘的工作方式 单片机在忙

24、于其他各项工作任务忙于其他各项工作任务时，如何兼顾键盘的输如何兼顾键盘的输入，这取决于键盘的工作方式入，这取决于键盘的工作方式。工作方式选取原则是，既要保证及时响应按键操作，又不过多占用单片机工作时间。键盘工作方式有3种种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。中断扫描。1编程扫描方式编程扫描方式 也称查询方式，利用单片机空闲时，调用键盘扫描子程序，反复扫描键盘。如果单片机的查询的频率过高查询的频率过高，虽能及时响应键盘的输入，但也会影响其他任务会影响其他任务的进行。查询的频率过低查询的频率过低，可能会键盘输入漏判键盘输入漏判。所以要根据单片机系统的繁忙程度单片机系统的繁忙程度和键盘的操作频率，来调

25、整键盘扫描的频率。编程扫描程序框图编程扫描程序框图 消除按键抖动、键闭消除按键抖动、键闭合一次仅进行一次按键的合一次仅进行一次按键的处理。处理。2定时扫描方式定时扫描方式 每隔一定的时间对键盘扫描一次。在这种方式中，通常利用单片机内的定时器利用单片机内的定时器产生的定时中断定时中断，进入进入中断子程序中断子程序来来对键盘进行扫描对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键，并执行相应键的处理程序。为了不漏判有效的按键，定时中断的周期一般应小于100ms。F1：去除抖动标志位：去除抖动标志位F2：已识别完按键标志位：已识别完按键标志位每每10ms定时中断。定时中断。定时扫描程序框图定时扫描程序框图3中

26、断扫描方式中断扫描方式 为提高单片机扫描键盘的工作效率工作效率，可采用中断扫描方式，如图图10-11所示。图中的键盘只有在键盘有按键按下时，发出中断请求信只有在键盘有按键按下时，发出中断请求信号号，单片机响应中断，执行键盘扫描程序中断服务子程序。如无键按下，单片机将不理睬键盘如无键按下，单片机将不理睬键盘。此种方式的优点优点是，只有按键按下时，才进行处理，所以其实时性强，工作效率高实时性强，工作效率高。图图10-11 采用中断扫描方式的矩阵式键盘采用中断扫描方式的矩阵式键盘 矩阵式键盘矩阵式键盘所完成的工作分为工作分为3个层次个层次。（1）单片机如何来监视键盘的输入如何来监视键盘的输入，体现在

27、键盘的工作方式上就是：编程扫描；编程扫描；定时扫描；定时扫描；中断扫描。中断扫描。（2）确定按下键的键号键号。体现在按键的识别方法上就是：扫描法；扫描法；线反转法。线反转法。（3）根据按下键的键号，实现按键的功能，即跳向对向对应的键处理程序应的键处理程序。ORG 0000HSTART:LJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HJNB P1.0,M0;查询是否有键按下查询是否有键按下JNB P1.1,M1;查询查询K2键是否按下键是否按下JNB P1.2,M2;查询查询K3键是否按下键是否按下JNB P1.3,M3;查询查询K4键是否按下键是否按下JNB P1.4,M4

28、;查询查询K5键是否按下键是否按下JNB P1.5,M5;查询查询K6键是否按下键是否按下JNB P1.6,M6;查询查询K7键是否按下键是否按下JNB P1.7,M7;查询查询K8键是否按下键是否按下M0:LCALL DELAY;延时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.0,P10;K1键压下处理键压下处理SJMP MAINM1:LCALL DELAY;延时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.1,P11;K2键压下处理键压下处理SJMP MAINM2:LCALL DELAY;延时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.2,P12;K3键压下处理键压下处理SJMP MAINM3:LCALL DELAY;延

29、时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.3,P13;K3键压下处理键压下处理SJMP MAINM4:LCALL DELAY;延时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.4,P14;K5键压下处理键压下处理SJMP MAINM5:LCALL DELAY;延时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.5,P15;K6键压下处理键压下处理SJMP MAINM6:LCALL DELAY;延时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.6,P16;K7键压下处理键压下处理SJMP MAINM7:LCALL DELAY;延时，反弹跳延时，反弹跳JNB P1.7,P17;K8键压下处理键压下处理SJMP MAINP10:CPL P0.

30、0SJMP MAINP11:CPL P0.1SJMP MAINP12:CPL P0.2SJMP MAINP13:CPL P0.3SJMP MAINP14:CPL P0.4SJMP MAINP15:CPL P0.5SJMP MAINP16:CPL P0.6SJMP MAINP17:CPL P0.7SJMP MAINDELAY:MOV R5,#50H ;延时子程序延时子程序D2:MOV R6,#0F0HD1:NOPDJNZ R6,D1DJNZ R5,D2RETEND10.3 键盘键盘/显示器接口设计实例显示器接口设计实例 在单片机应用系统设计中，一般都是把键盘和显示器放一般都是把键盘和显示器放在一

31、起考虑在一起考虑。也有的系统仅单独需要键盘或显示器。10.3.1 利用并行利用并行I/O芯片芯片8155H或或51单片机的串行口实现单片机的串行口实现键键盘盘/显示器接口（略）显示器接口（略）10.3.2 各种专用的键盘各种专用的键盘/显示器接口芯片简介显示器接口芯片简介 用专用芯片，可省去编写键盘省去编写键盘/显示器动态扫描程序以及显示器动态扫描程序以及键盘去抖动程序编写键盘去抖动程序编写的繁琐工作繁琐工作。目前各种专用接口芯片种类繁多种类繁多，各有特点，总体趋势总体趋势是并行接口芯片并行接口芯片逐渐退出，串行接口芯片串行接口芯片越来越多的得到应用。早期的较为流行的键盘/显示器芯片8279，

32、目前流行的目前流行的键盘键盘/显示器接口芯片均采用显示器接口芯片均采用串行通信方式串行通信方式，占用口线少。常见的芯片有：周立功公司的周立功公司的ZLG7289A、ZLG7290B、MAX7219、南京沁恒公司的、南京沁恒公司的CH451、HD7279和和BC7281等。等。这些芯片全采用全采用动态扫描方式，且控制的键盘均为编码编码键盘键盘。1.专用键盘专用键盘/显示器接口芯片显示器接口芯片8279 可编程的并行键盘/显示器接口芯片。内部有键盘键盘FIFO（先进先出堆栈）/传感器双重功能的88=64位的位的RAM，键盘控制部分可控制可控制88的键盘矩阵的键盘矩阵，能自动获得按下键的键自动获得按

33、下键的键号号。自动去键盘抖动自动去键盘抖动并具有双键锁定双键锁定保护功能。显示显示RAM的的容量为容量为168位位，最多可控制控制16个个LED数码管显示。2.专用键盘专用键盘/显示器芯片显示器芯片ZLG7290B 采用I2C串行口总线结构，可实现8位LED显示和64键的键键的键盘盘管理，需外接晶振需外接晶振，使用按键功能时要接8个二极管，电路稍显复杂，且每次I2C通信间隔稍长（10ms）。功能：闪烁、段点亮、段熄灭、功能键、连击键计数等。其中，功能键实现了功能键实现了组合按键，组合按键，这在此类芯片中极具特点；连击键计数实现了识别识别长按键长按键的功能，也是独有的独有的。3.专用显示器芯片专

34、用显示器芯片MAX7219 MAXIM（美信）公司的产品。该芯片采用串行SPI接口，仅是单纯驱动共阴极单纯驱动共阴极LED数码管数码管，没有没有键盘管理键盘管理功能。4.专用显示器芯片专用显示器芯片BC7281 可驱动16位位LED数码管显示数码管显示和实现64键键的键盘管理，可实现闪烁、段点亮、段熄灭等功能。最大特点是通过外接移位寄存器驱动16位LED数码管。但所需外围电路较多，占PCB空间较大，且在驱动16位LED数码管时，由于采用动态扫描方式工作，电流噪声过大。5专用键盘专用键盘/显示器芯片显示器芯片HD7279 与单片机间采用串行通信串行通信，可控制并驱动8位位LED数码数码管管和实现

35、64（88）键的）键的键盘管理键盘管理。外围电路简单，价格低廉。由于具有上述优点，目前得到较为广泛的应用较为广泛的应用。6专用键盘专用键盘/显示器芯片显示器芯片CH451 可动态驱动动态驱动8位位LED数码管显示数码管显示，具有BCD码译码、闪烁、移位等功能。内置大电流驱动级，段电流不小于段电流不小于30mA，位电流不小，位电流不小于于160mA。内置64（88）键）键键盘控制器，可对对88矩阵矩阵键盘自动扫描键盘自动扫描，且有去抖动电路有去抖动电路，并提供键盘中断和按键释放标志位，可供查询按键按下查询按键按下与释放释放状态。片内内置上电复位和看门狗定时器看门狗定时器。芯片性价比较高，是目前使

36、用较为广泛目前使用较为广泛的专用的键盘的专用的键盘/显示器接口芯片之一显示器接口芯片之一。但抗干扰能力不是很强抗干扰能力不是很强，不支持组合键不支持组合键识别。上述各种芯片，CH451和和HD7279使用较多使用较多。从性价比，首推CH451，主要对LED数码管的数码管的驱动功能驱动功能较完善较完善。10.3.3 10.3.3 利用键盘利用键盘/显示接口芯片显示接口芯片82798279实现的键盘实现的键盘/显显示器接口示器接口 8279是是Intel公司为公司为8位位微处理器设计的微处理器设计的通用键通用键盘盘/显示器接口芯片显示器接口芯片，其功能是：接收来自键盘的输，其功能是：接收来自键盘的

37、输入数据并作预处理；完成数据显示的管理和数据显入数据并作预处理；完成数据显示的管理和数据显示器的控制。示器的控制。单片机应用系统采用单片机应用系统采用8279管理键盘和显示器，管理键盘和显示器，软件编程极为简单，显示稳定，且减少了主机的负软件编程极为简单，显示稳定，且减少了主机的负担。担。1.82791.8279的引脚定义的引脚定义 DB7DB0为双向外部数据总线为双向外部数据总线；为片选信号线，低电平有效；为片选信号线，低电平有效；和和 为读和写选通信号线；为读和写选通信号线；IRQ为中断请求输出线。为中断请求输出线。RL7RL0为键盘回送线。为键盘回送线。SL3SL0为扫描输出线。为扫描输

38、出线。OUTB3OUTB0、OUTA3OUTA0为显示寄存器数据输出线。为显示寄存器数据输出线。RESET为复位输入线。为复位输入线。SHIFT为换档键输入线。为换档键输入线。CNTL/STB为控制为控制/选通输入线。选通输入线。CLK为外部时钟输入线。为外部时钟输入线。为显示器消隐控制线为显示器消隐控制线。A0为缓冲器选择端。为缓冲器选择端。12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221RL2RL3CLKIRQRL4RL5RL6RL7RESETRDWRDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB

39、7GNDVCCRL1RL0CNTL/STBSHIFTSL3SL2SL1SL0OUTB0OUTB1OUTB2OUTB3OUTA0OUTA1OUTA2OUTA3BDCSA08279CSRDWRBD DB0DB7:具有三态的双向数据总线。用于具有三态的双向数据总线。用于8279与外部与外部 CPU之间传递命令（控制字）和数据。之间传递命令（控制字）和数据。CLK ：系统时钟输入。用于系统时钟输入。用于8279内部产生工作的时序。内部产生工作的时序。RESET：复位信号输入端。当复位信号输入端。当RESET=1时时,8279被复位，被复位，复位后复位后8279内部状态如下内部状态如下 1，16个字符显

40、示，左入口；个字符显示，左入口；2，编码扫描键盘，双键锁定；，编码扫描键盘，双键锁定；3，程序时钟编程为，程序时钟编程为31。/CS：片选段。低电平有效；片选段。低电平有效；A0 ：缓冲器选择端。缓冲器选择端。A0=1时时:若若CPU对对8279执行写入操执行写入操 作时作时,写入是命令字；若写入是命令字；若CPU从从8279读数据时，读出读数据时，读出 的是的是8279的状态。的状态。A0=0时时,写入和读出的均为数据。写入和读出的均为数据。/RD、/WR:读写控制线。来自读写控制线。来自CPU的控制信号，控制的控制信号，控制 8279的读写操作。的读写操作。IRQ :中断请求信号。输出线，

41、高电平有效。中断请求信号。输出线，高电平有效。SL0SL3:扫描输出线。作为键盘、显示器的扫描信号，扫描输出线。作为键盘、显示器的扫描信号，通过编程可定为通过编程可定为“编码输出编码输出”（外接（外接4-16译码译码器器 产生产生16选选1的扫描信号）；也可设定为的扫描信号）；也可设定为“译码输译码输 出出”,直接输出选的扫描信号。直接输出选的扫描信号。RL0RL7:回复输入线。用来接收扫描键盘的回复信号。回复输入线。用来接收扫描键盘的回复信号。SHIFT：移位信号的输入线，高电平有效。该信号是移位信号的输入线，高电平有效。该信号是8279 键盘数据的次高位（键盘数据的次高位（D6位），通常用

42、来补充键盘位），通常用来补充键盘 开关的功能，如键盘的上、下挡功能。在传感器方开关的功能，如键盘的上、下挡功能。在传感器方 式和选通方式中，式和选通方式中，SHIFT无效。无效。CNTL/STB:控制控制/选通输入线，高电平有效。键盘方式时该选通输入线，高电平有效。键盘方式时该输入信号是键盘信号的最高位（输入信号是键盘信号的最高位（D7）,通常用来扩充键盘开通常用来扩充键盘开关的控制功能，作为键盘控制功能键用。在传感器方式和关的控制功能，作为键盘控制功能键用。在传感器方式和选通方式中，选通方式中，CNTL无效。在选通方式中，该信号的上升沿无效。在选通方式中，该信号的上升沿可将来可将来RL0RL

43、7的数据存放到的数据存放到FIFO RAM中。中。OUTA0OUTA3:A组显示输出线组显示输出线(接接LED的的eg,dp划划)。OUTB0OUTB3:B组显示输出线组显示输出线(接接LED的的ad划划)。上面两组线均为显示用的信息输出线上面两组线均为显示用的信息输出线,数据的输出与数据的输出与SL0SL7的数字扫描信号同步的数字扫描信号同步,实现数据的动态扫描显示。实现数据的动态扫描显示。A组与组与B组输出线可以单独使用（如输出组输出线可以单独使用（如输出BCD码经外部的码经外部的“BCD-七段译码器七段译码器”与显示器连接）；也可以将与显示器连接）；也可以将A、B两两组合并使用，直接输出

44、七段的组合并使用，直接输出七段的“字形码字形码”供显示器使用。供显示器使用。/BD:消隐显示输出线，低电平有效。该输出信号在数字切消隐显示输出线，低电平有效。该输出信号在数字切换显示或使用显示消隐命令时，控制显示器将显示消隐。换显示或使用显示消隐命令时，控制显示器将显示消隐。2.82792.8279的内部结构的内部结构 数据缓冲器数据缓冲器 将双向三态将双向三态8位内部数据总线位内部数据总线D0D7与与系统总线相连，用于传送系统总线相连，用于传送CPU与与8279之间的命令和之间的命令和状态。状态。控制和定时寄存器控制和定时寄存器 用于寄存键盘和显示器的工作用于寄存键盘和显示器的工作方式，锁存

45、操作命令，通过译码器产生相应的控制方式，锁存操作命令，通过译码器产生相应的控制信号，使信号，使8279的各个部件完成相应的控制功能。的各个部件完成相应的控制功能。定时器包含一些计数器定时器包含一些计数器，其中有一个可编程的，其中有一个可编程的5位位计数器（计数值在计数器（计数值在231间），对间），对CLK输入的时钟输入的时钟信号进行分频，产生信号进行分频，产生100 KHz的内部定时信号（此的内部定时信号（此时扫描时间为时扫描时间为5.1ms，消抖时间为，消抖时间为10.3ms）。外部）。外部输入时钟信号周期不小于输入时钟信号周期不小于500ns。扫描计数器扫描计数器有两种输出方式：有两种输

46、出方式：一是编码方式一是编码方式，计数器，计数器以二进制方式计数，以二进制方式计数，4位计数状态从扫描线位计数状态从扫描线SL3SL0 输出，输出，经外部译码器可以产生经外部译码器可以产生16位的键盘和显示器扫描信号；位的键盘和显示器扫描信号；另另一种是译码方式一种是译码方式，扫描计数器的低两位经内部译码后从，扫描计数器的低两位经内部译码后从SL3SL0 输出，直接作为键盘和显示器的扫描信号。输出，直接作为键盘和显示器的扫描信号。回送缓冲器、键盘消抖及控制回送缓冲器、键盘消抖及控制完成对键盘的自动完成对键盘的自动扫描以搜索闭合键，锁存扫描以搜索闭合键，锁存RL7RL0的键输入信息，的键输入信息

47、，消除键的抖动，将键输入数据写入内部先进先出存消除键的抖动，将键输入数据写入内部先进先出存储器（储器（FIFO RAM）。）。RL7RL0为回送信号线作为键为回送信号线作为键盘的检测输入线，由回送缓冲器缓冲并锁存，当某一键闭盘的检测输入线，由回送缓冲器缓冲并锁存，当某一键闭合时，附加的移位状态合时，附加的移位状态SHIFT、控制状态、控制状态CNTL及扫描码和及扫描码和回送信号拼装成一个字节的回送信号拼装成一个字节的“键盘数据键盘数据”送入送入8279内部的内部的FIFO（先进先出）（先进先出）RAM。键盘的数据格式为键盘的数据格式为：在传感器矩阵方式和选通方式时，回送线在传感器矩阵方式和选通

48、方式时，回送线RL7RL0的内的内容被直接送往相应的容被直接送往相应的FIFO RAM。输入数据即为。输入数据即为RL7RL0。数据格式为。数据格式为：FIFO/传感器传感器RAM是具有双功能的是具有双功能的88 RAM在键盘或选通方式时在键盘或选通方式时，它作为，它作为FIFO RAM，依，依先进先出的规则输入或读出，其状态存放在先进先出的规则输入或读出，其状态存放在FIFO/传感器传感器RAM状态寄存器中。只要状态寄存器中。只要FIFO RAM不空，状态逻辑将置中断请求不空，状态逻辑将置中断请求IRQ=1；在传感器矩阵方式在传感器矩阵方式，作为传感器，作为传感器RAM，当检测，当检测出传感

49、器矩阵的开关状态发生变化时，中断请出传感器矩阵的开关状态发生变化时，中断请求信号求信号IRQ=1。在外部译码扫描方式时，可对。在外部译码扫描方式时，可对88矩阵开关的状态进行扫描，在内部译码扫矩阵开关的状态进行扫描，在内部译码扫描方式时，可对描方式时，可对48矩阵开关的状态进行扫描。矩阵开关的状态进行扫描。显示显示RAM用来存储显示数据，容量是用来存储显示数据，容量是168位位在显示过程中，存储的在显示过程中，存储的显示数据显示数据轮流从显示轮流从显示寄存器输出。显示寄存器输出分成两组，即寄存器输出。显示寄存器输出分成两组，即OUTA0OUTA3和和OUTB0OUTB3，两组可，两组可以单独送

50、数，也可以组成一个以单独送数，也可以组成一个8位的字节输出，位的字节输出，该输出与位选扫描线该输出与位选扫描线SL0SL3配合就可以实配合就可以实现动态扫描显示。现动态扫描显示。显示地址寄存器显示地址寄存器用来寄存用来寄存CPU读读/写显示写显示RAM的地址，可以设置为每次读出或写入后自动递的地址，可以设置为每次读出或写入后自动递增。增。3.8279的命令字和状态字 8279是可编程接口芯片，其工作方式、工作特点等均是是可编程接口芯片，其工作方式、工作特点等均是通过通过CPU向向8279发送命令实现的，因此对发送命令实现的，因此对8279的编程实的编程实际上就是向际上就是向8279写入命令字的