单片机课程版课件.ppt

1、第8 章 人机通道配置与接口技术教学重点：教学重点：显示器接口技术，键盘接口技术教学难点：教学难点：显示器接口技术，键盘接口技术教学时数：教学时数：3学时教学内容：教学内容：显示器接口技术，键盘接口技术，键盘与显示技术的综合应用教学方式：教学方式：课堂讲授 教学要求：教学要求：了解LED显示器的结构原理，掌握LED显示器的接口方式及显示方式。掌握键盘去抖动处理，键盘结构及扫描子程序。学会键盘与显示技术的综合应用。8.1 显示器接口技术8.1.1 LED 显示器的结构与原理 LED数码显示器是1种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED发光二极管,其中7个用于显示字符,1个用

2、于显示小数点,故通常称之为7段(也有称作8段)发光二极管数码显示器。LED数码显示器有两种连接方法：数码显示器有两种连接方法：(1)共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V,每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。(2)共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。2.LED数码显示器的显示段码 为了显示字符,要为LED显示器提供显示段码(或称字形代码)，组成一个“8”字形字符的7段,再加上1个小数点位,共计8段,因此提供给LED显示器的显示段码为1个字节。各段码位的对应关系如下：段码位 D

3、7 D6D5D4D3D2D1D0 显示段 dpgfedcba8.1.2 LED 显示器的接口方式所谓接口方式是指LED 七段数码显示器与单片机的连接方式。按照显示代码获得形式的不同，可分为两种：1.硬件译码方式【例8-1】在图8-2 所示LED 显示器上循环显示09 十个数字。ORG 0000HSTART:MOV SP,#60HMOV R3,#0;设定要显示的第一个数字NEXT:MOV A,R3ANL A,#0FH;屏蔽高半字节MOV P1,A;送显示器LCALL DEL_1S;停留1sINC R3;修改要显示的数字CJNE R3,#0AH,NEXT;若09 还未显示一遍，则继续显示下一个数字

4、SJMP START;若显示一遍，则再从0 开始显示ORG 1000H;1s延时子程序DEL_1S:MOV TMOD,#10H;定时器1、方式1、定时状态MOV TL1,#0DCHMOV TH1,#0BH;送125ms 定时初值MOV R2,#8;设置软计数器，使8125ms=1sSETB TR1;启动定时器1LOOP:JNB TF1,$;判断基本定时（125ms）是否到MOV TL0,#0DCHMOV TH0,#0BH;再送初值，保证每次的基本定时时间都是125msCLR TF1;清除溢出标志DJNZ R2,LOOP;判断1s 定时是否到CLR TR1;关闭定时器1RET;1s定时结束END

5、2.软件译码方式软件译码方式由软件完成硬件译码器的功能，该方式显示字形较多，可由用户自己编码决定。其缺点是占用单片机系统接口资源较多（字形口需要8 个口线），且一般要配置驱动器（如7406、7407、75452、74273、8718 等），编程相对复杂，典型连接电路如图8-3 所示。【例8-2】在图8-3 所示LED 显示器上循环显示十六进制数字09、AF。例83 在上图中循环显示01、12、23、34、45、56、67、78、89、90十个两位的十进制数字解：缓存方式 ORG 0000HSTART:MOV SP,#60H MOV 30H,#01H FIRST:MOV R0,#30H MOV

6、R3,#10NEXT:MOV A,R0 MOV P1,A LCALL DEL_05S INC R0 DJNZ R3,NEXT SJMP FIRST ORG 1000HDEL_05S:MOV TMOD,#10HMOV TL1,#0DCH MOV TH1,#0BHMOV R2,#4SETB TR1LOOP:JNB TF1,$MOV TL0,#0DCH MOV TH0,#0BHCLR TF1DJNZ R2,LOOPCLR TR1RETEND查表方式ORG 0000HSTART:MOV SP#60HMOV R3,#0MOV DPTR,#TABNEXT:MOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV

7、P1,ALCALL DEL_05SINVR3CJNE R3,#10,NEXTSJMP STARTTAB:DB01H,12H,23H,34H,45HDB56H,67H,78H,89H,90HEND第8 章 人-机通道配置与接口技术8.2 键盘接口技术 键盘就是一组按键的集合，它是最常用的输入设备。操作员通过键盘可以输入数据或命令，实现简单的人机通信。计算机所用的键盘按其结构形式可分为编码键盘和非编码键盘两种：编码键盘本身除了按键以外，还包括产生键码的硬件电路。该电路还具有去抖动和多键、窜键保护功能。这种键盘使用方便，但电路复杂，价格较高，在单片机应用系统中较少采用。非编码键盘则用软件来识别键盘上

8、的闭合键，并由此计算出键码。非编码键盘结构简单（几乎不需要附加硬件逻辑）、成本低廉，在单片机应用系统中被普遍采用。本节主要介绍非编码键盘。8.2.1 按键去抖动处理 按键实际就是一种常用的按钮开关，平时键的两个触电处于断开状态，按键被按下时，两个触电闭合。由于键盘上的按键都是利用机械触点来实现键的闭合与释放。由于弹性作用的影响，机械触点在闭合及断开瞬间均有抖动过程，从而使键输入电压信号也出现抖动，如图8-7 所示。抖动时间t1 与t3 长短与按键的机械特性有关，一般为510ms。按键的稳定闭合时间t2 由操作人员的按键动作所确定，一般为几百毫秒至几秒。为了保证系统对键的一次闭合仅作一次键输入处

9、理，必需消抖处理。一般可以用硬件或软件的办法来消抖，具体有：1.双稳态消抖电路图8-8 为双稳态消抖电路。图中用两个与非门构成一个双稳态电路，当按键未按下时输出为“1”，按键按下时，输出为“0”。此时即使因按键的机械性能，使按键因抖动而产生瞬时不闭合（b 点抖动），只要按键不返回原始状态a，双稳态电路的状态不变，输出保持为“0”，不会产生抖动。同样在释放按键的过程中，即使产生弹性抖动而瞬时离开a，双稳态电路的状态也不会改变，始终输出为“1”。双稳态电路从根本上避免抖动的产生。2.滤波消抖电路 当按键抖动信号通过滤波电路以后，只要选择适当的时间常数，便可消除抖动的影响。3.软件消抖 所谓软件消抖

10、，就是在第一次检测到有键按下时先不动作，延时一段时间（一般为10ms），再次检测按键的状态，如果仍保持闭合状态，则确认真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5ms10ms 的延时，待后沿抖动消失后才能转入按键的处理程序。对于两个或多个按键同时按下的重键问题，可以采用“先入有效”或“后留有效”的原则加以处理。所谓“先入有效”，是指当多个按键同时按下时，只有第一个按下的键有效，其它键无效。所谓“后留有效”，是指当多个按键同时按下时，只有最后松开的按键有效，其它键均无效。8.2.2 键盘结构及扫描子程序非编码键盘有两种形式：简单键盘和矩阵式键盘1.简单键盘 如果应用系统仅需几个按键，可以采用简单键

11、盘接口电路。简单键盘管理程序可采用查询方式，假设Program0Program7 分别为K0K7的功能程序，程序清单如下：2.矩阵式键盘 简单键盘电路的每个按键开关占一根I/O 口线，当按键数较多时，就要占用较多的I/O 资源。此时，应采用矩阵式键盘电路。图8-10 为采用可编程外围接口8155 组成的矩阵式键盘电路。图中8155 的C 口（地址为FF22H）提供行线（输入状态），并通过4 个上拉电阻接+5V；A 口（地址为FF21H）提供列线（输出状态）。所有按键均被设置在行、列线交点上，共有32个按键，各键的键码由所在位置的行号和列号确定。矩阵式键盘的工作过程包括如下环节：(1)测试有无键

12、被按下 CPU 通过读取PC0PC3 的状态确知有无键按下。当键盘上没有键闭合时，行、列线之间是断开的，所有行线PC0PC3 输入全部为高电平。当键盘上某个键被按下闭合时，则对应的行线和列线短路，行线输入即为列线输出。此时，若将所有列线输出初始化为低电平，则通过行线输入值是否为全“1”即可判断有无键按下。(2)确定被按键的物理位置 键盘中究竟哪一个键被按下，是通过列线逐列置低电平后检查行线的状态来确定。其方法是：先令列线PA0 输出低电平“0”，PA1PA7 全部输入高电平“1”，读行线PC0PC3 的状态。如果读得某行线为“0”电平，则可确认对应于该行线与列线PA0 相交处的键被按下，否则说

13、明PA0 列上无键按下。如果PA0 列上无键按下，接着令PA1 输出低电平“0”，其余为高电平“1”，再读PC0PC3，判断其是否全为“1”，若是，表示被按键也不在此列，依次类推直至列线PA7。这种逐列检查键盘状态的过程称为键盘扫描。(3)计算键码如图8-10 所示，键号是按从左至右，从上至下的顺序编排的，按这种编排规律，各行的行首键给以固定编号（0、8、16、24），并作为该行的行号；列号依列线顺序为07。根据按键的物理位置，可得键码的计算公式：键码=行号+列号由此可得，图8-10 各键的键码为：(4)消抖等待键释放键闭合一次应仅进行一次键功能操作。计算键码之后，再以延时和扫描的方法等待并判

14、定键释放，键释放后去除键的抖动再将键值送入累加器A 中，然后执行键功能操作。键盘扫描子程序如下：8.3 键盘与显示技术的综合应用举例【例8-6】交通灯管理系统1.系统功能该系统能够真实模拟双干线交通信号灯的管理。系统设置两组红、黄、绿灯，并配置两对LED 显示器和一个紧急车辆放行按钮。正常情况下两个干线上的红、黄、绿灯按表8.3 进行转换，并以倒计时的方式将剩余时间显示在与每个干线对应的两位LED 显示器上，当有紧急车辆要通过时，两个方向的红灯同时点亮，以禁止其它车辆通行。当紧急车辆通过后，再按一次紧急状况解除按钮，继续紧急车辆通过前的状态。如果再增加几个按钮，还可以对每个干线的车辆放行时间进行调整。2.硬件电路如图8-11 所示，系统使用AT89C51 或8751 的P1 口当字形口，P2 口当字位口。P3.0 接东西向红灯；P3.1 接东西向黄灯；P3.4 接东西向绿灯；P3.5 接南北向红灯；P3.6 接南北向黄灯；P3.7 接南北向绿灯。P3.2 接紧急按钮；P3.3 接紧急解除按钮。LED 为共阴极，字形采用反向驱动，字位采用同向驱动。