单片机原理与接口技术第5章显示与按键

单片机原理及接口技术单片机的开关检测键盘输入与显示的接口设计单片机是一种集成了中央处理器、存储器和输入/输出接口的微型电子计算机，其核心是一个集成电路芯片。

它简单、灵活，用于控制电子设备和执行各种任务。

单片机有很多种，其中C51单片机是一种非常常用的型号。

在C51编程中，开关检测、键盘输入和显示是非常常见的接口设计。

接下来，将分别介绍它们的原理和实现方法。

1.开关检测：开关检测是指通过单片机检测开关的状态，以实现对开关的控制。

常见的开关检测方法有两种，一种是使用外部电阻和开关，通过检测电流或电压来判断开关状态；另一种是使用内部电阻和开关，通过检测电阻的值来判断开关状态。

具体实现方法如下：a.外部电阻和开关：检测开关状态的方法是连接一个电阻到开关，并将另一端连接到单片机的输入引脚。

当开关打开时，电阻与单片机输入引脚之间形成一条路径，使得输入引脚接收到高电平信号；当开关关闭时，电阻与单片机输入引脚之间断开，使得输入引脚接收到低电平信号。

b.内部电阻和开关：单片机的引脚通常具有内部上拉或下拉电阻。

当引脚配置为输入模式时，可以选择使能内部上拉或下拉电阻。

通过连接一个开关到引脚，并将另一端连接到电源或地，从而完成开关状态的检测。

当开关打开时，引脚被拉高，输入引脚接收到高电平信号；当开关关闭时，引脚被拉低，输入引脚接收到低电平信号。

2.键盘输入：键盘输入是指通过单片机接收和处理来自键盘的输入信息。

键盘通常是一种矩阵按键结构，可以通过多行多列的方式进行编码。

键盘输入的实现需要通过接口电路将键盘连接到单片机，并在程序中编写相应的扫描算法。

具体实现方法如下：a.键盘连接方式：键盘的行和列线分别连接到单片机的输出和输入引脚上。

行线和列线可以使用独立的引脚，也可以使用矩阵开关编码的方式进行连接。

b.扫描算法：扫描算法是通过逐行扫描和逐列检测的方式来实现键盘输入的。

具体步骤如下：1)将所有行引脚置为高电平，所有列引脚配置为输入模式。

单片机原理及接口技术在当今数字化时代，单片机已经成为嵌入式系统设计中不可或缺的重要组成部分。

本文将介绍单片机的工作原理以及与外部设备进行通信的接口技术。

单片机工作原理单片机是一种集成了处理器、存储器和输入输出设备等功能模块的微型计算机系统。

它通常由中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、计时器（Timer）、串行通信接口（UART）和引脚（Port）组成。

单片机的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：1.初始化：单片机在上电时会执行初始化程序，设置各种工作模式、配置寄存器等。

2.执行程序：单片机会根据存储器中存储的程序指令序列来执行相应的操作，包括算术逻辑运算、控制流程等。

3.输入输出操作：单片机通过输入输出接口与外部设备进行通信，如传感器、执行器等。

4.中断处理：单片机可以在特定条件下触发中断请求，暂停当前执行的程序，转而执行中断服务程序，处理相应的事件或信号。

单片机接口技术单片机与外部设备的通信主要依赖于接口技术，包括数字输入输出接口、模拟输入输出接口以及通信接口等。

数字输入输出接口数字输入输出接口用于与二进制设备进行通信，通过配置相应的引脚工作在输入或输出模式，实现信号的采集与输出。

常用的数字输入输出方式包括GPIO口、SPI接口、I2C接口等。

模拟输入输出接口模拟输入输出接口用于处理模拟信号，包括模拟输入端口和模拟输出端口。

模拟输入端口通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，模拟输出端口则通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号。

通信接口通信接口是单片机与外部设备进行数据交换的重要手段，主要有串行通信接口（UART）、并行通信接口（Parallel）、CAN接口等。

通过这些通信接口，单片机可以实现与其他设备的数据交换与通信。

结语单片机原理及接口技术是嵌入式系统设计的基础知识，通过深入了解单片机的工作原理和接口技术，可以更好地应用单片机进行系统设计与开发。

希望本文对读者有所帮助，谢谢！以上是关于单片机原理及接口技术的简要介绍，希望能对读者有所启发。

第5章 I/O口应用-显示与开关/键盘输入思考题及习题51．判断下列说法是否正确。

A．HD7279是用于键盘和LED数码管的专用接口芯片。

答：对B．LED数码管的字型码是固定不变的。

答：错C．为给扫描法工作的88非编码键盘提供接口电路，在接口电路中需要提供两个8位并行的输入口和一个8位并行的输出口。

答：错D．LED数码管工作于动态显示方式时，同一时间只有一个数码管被点亮。

答：对2．动态显示的数码管，任一时刻只有一个LED处于点亮状态，是LED的余辉与人眼的“视觉暂留”造成数码管同时显示的“假象”。

答：对3．为什么要消除按键的机械抖动软件消除按键机械抖动的原理是什么答：消除按键的机械抖动，避免由于机械抖动造成的对键盘是否按下误判。

软件消除按键机械抖动的原理是采用软件延时，躲过键盘按键的机械抖动期。

4．LED的静态显示方式与动态显示方式有何区别各有什么优缺点答：静态显示时，欲显示的数据是分开送到每一位LED上的。

而动态显示则是数据是同时送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。

静态显示亮度很高，但口线占用较多。

动态显示口线占用较少，但是需要编程进行动态扫描，适合用在显示位数较多的场合。

5．分别写出表5-1中共阴极和共阳极LED数码管仅显示小数点“.”的段码。

答： 80H（共阴极）；7FH（共阳极）。

6. 已知8段共阴极LED数码显示器要显示某字符的段码为7DH(a段为最低位)，此时显示器显示的字符为。

答：67．已知8段共阳极LED数码显示器要显示字符“6”(a段为最低位)，此时的段码为。

答：82H8．当键盘的按键数目少于8个时，应采用式键盘。

当键盘的按键数目为64个时，应采用式键盘。

答：独立式，矩阵式9．已知8段共阳极LED数码管要显示字符“5”(a段为最低位)，此时的段码为。

答：92H10. AT89S51单片机控制LCD显示英文字符或数字字符时，要把欲显示字符的码送给LCD控制模块。

洛阳理工学院单片机原理及接口技术课程设计报告题目: 数码管按键显示系别:电气工程与自动化班级: B100410姓名:李奇杰目录第一章设计目的及要求 (1)1.1 设计意义 (1)1.2 设计内容 (1)1.3 设计要求 (1)第二章硬件设计原理与连接 (2)2.1单片机的选择 (2)2.2译码器的选择 (3)2.3数码管的选择 (3)2.4单片机最小系统 (4)2.5硬件原理与仿真连接 (4)第三章汇编程序设计 (5)3.1程序流程图 (5)3.2汇编代码 (5)第四章仿真结果及分析 (6)4.1仿真结果 (6)4.2结果分析 (6)参考文献 (7)附录 (8)第一章设计目的及要求1.1设计意义在单片机的产品设计中，人机交互是超级重要的分，而且随着系统的日趋复杂，和人们对产品的人机交互能力的要求不断提升，常握单片机系统中的人机界面基础设计能力成了学习单片机的基础课程，而4X4键盘的操作和LED数码管的动态显示是人机界面设计的基础内容，把握这些基础设计能力，加深对人机界面的熟悉，同时提高人机界面系统设计能力。

1.2设计内容给4×4 键盘的每一个键概念一个功能，其中把概念为0~9 的键盘称为数字键，把概念成DEL 的键称为删除键，把概念成ENT 的键成为确认键，其他键称为保留键。

若是是数字键按下，把代表数字显示在数码管上：按键按下时，6 位数码管靠右边显示该键的代表数字；继续按键时，已经显示在数码管上的数字左移一名，按键代表的数字显示在最右边的数码管上。

1.3设计要求熟练把握51单片机汇编指令把握51单片机I/O接口的用法与注意事项了解设计步骤与思路用51单片机驱动4X4矩阵键盘编写相应的扫描式键盘驱动程序用51单片机驱动数码管静态显示，并自行搭建驱动电路，注意电流按下按键数码管有相应的显示第二章硬件设计原理与连接2.1单片机的选择选用AT89C51单片机，引脚排列示用意如下：由于咱们选用P0口作为输出口需要注意：当P0输出数据时，写信号加在锁存器的R引脚上，内部总线上的数据通过S脚由锁存器的“!Q”端反相输出到Q2的栅极。

单片机答案第1章思考题及习题1参考答案一、填空1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。

答：微控制器，嵌入式控制器.2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和三部分，通过内部连接在一起，集成于一块芯片上。

答：CPU、存储器、I/O口、总线3. AT89S51单片机工作频率上限为 MHz。

答：24MHz。

4. 专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低和提高。

答：成本，可靠性。

二、单选1. 单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是A．为了编程方便B．受器件的物理性能限制C．为了通用性D．为了提高运算速度答：B2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。

A．辅助设计应用B．测量、控制应用C．数值计算应用D．数据处理应用答： B3. 下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。

A．工业控制 B．家用电器的控制 C．数据库管理 D．汽车电子设备答：C三、判断对错1. STC系列单片机是8051内核的单片机。

对2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、11个中断源、1个定时器（且具有捕捉功能）。

对3. 单片机是一种CPU。

错4. AT89S52单片机是微处理器。

错5. AT89S51片内的Flash程序存储器可在线写入（ISP），而AT89C52则不能。

对6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。

对7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。

对8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP的长处。

对第2章思考题及习题2参考答案一、填空1. 在AT89S51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。

答：2µs2. AT89S51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。

单片机原理及接口技术教材习题全部解答第1 章绪论1-1解答：第一台计算机的研制目的是为了计算复杂的数学难题。

它的特点是：计算机字长为12 位，运算速度为 5 000 次/s，使用18 800 个电子管， 1 500 个继电器，占地面积为150 m2，重达30 t，其造价为100多万美元。

它的诞生，标志着人类文明进入了一个新的历史阶段。

1-2解答：单片微型计算机简称单片机。

一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM ）、只读存储器（ROM ）、定时/计数器及I/O 接口等部件。

1-3解答：单片机的发展大致经历了四个阶段：第一阶段（1970—1974 年），为4 位单片机阶段；第二阶段（1974—1978 年），为低中档8 位单片机阶段；第三阶段（1978—1983 年），为高档8 位单片机阶段；第四阶段（1983 年至今），为8 位单片机巩固发展阶段及16 位单片机、32 位单片机推出阶段。

1-4解答：Intel 公司的MCS-48 系列、MCS-51 系列、MCS-96 系列产品；Motorola 公司的6801、6802、6803、6805、68HC11 系列产品；Zilog 公司的Z8、Super8 系列产品；Atmel 公司的AT89 系列产品；Fairchild 公司的F8 和3870 系列产品；TI 公司的TMS7000 系列产品；NS 公司的NS8070 系列产品；NEC 公司的μCOM87 （μPD7800）系列产品；National 公司的MN6800 系列产品；Hitachi 公司的HD6301 、HD63L05 、HD6305 。

1-5解答：（1）8031/8051/8751 三种型号，称为8051 子系列。

8031 片内没有ROM ，使用时需在片外接EPROM 。

8051 片内含有4KB 的掩模ROM ，其中的程序是生产厂家制作芯片时烧制的。

8751 片内含有4KB 的EPROM ，用户可以先用紫外线擦除器擦除，然后再利用开发机或编程器写入新的程序。

第1章微控制器概述1 .除了单片机的名称外，单片机也可以称为and。

答：微控制器，嵌入式控制器。

2 .单片机与普通微机的区别在于，它把、、、 3部分集成在一个芯片上。

答： CPU 、内存、 I/O口。

3 . 8051和8751的区别是。

A._不同数量的数据存储单元B. _ 不同类型的外部数据存储器C._不同类型的外部程序存储器D._外部寄存器数量不同答案： C。

4 .家用电器中使用单片机应该属于微机。

A. _辅助设计应用；B.测控应用；C.数值计算应用；D.数据处理应用答案： B。

5 .微处理器、微机、微处理器、 CPU、单片机有什么区别？答：微处理器、微处理器和CPU都是中央处理器的不同名称；而微机和单片机都是一个完整的计算机系统，单片机特指集成在一个芯片上，用于测量和控制目的的单片机。

计算机。

6 . MCS-51系列单片机的基本芯片有哪些？他们有什么区别？答： MCS-51系列单片机的基本芯片分别是8031、8051和8751 。

不同之处在于片上程序存储器。

8031没有程序存储器， 8051有4KB程序存储器ROM ， 8751集成4KB程序存储器EPROM 。

7 .为什么51系列单片机不叫MCS-51系列单片机？答：因为MCS-51系列单片机中的“ MCS ”是英特尔公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指所有的单片机全球各厂家生产的兼容8051核心结构和指令系统的。

8 . MCS-51系列中哪一种产品相当于AT89C51单片机？答：相当于MCS-51系列中的51 ，87C只是AT 89C51芯片的4KB Flash替换了87C51芯片的4KB EPROM 。

第二章AT 51 MCU 芯片89C硬件结构1 .在AT89C51单片机中，如果使用6MHz晶振，一个机器周期为 .答案： 2µs2 . AT89C51微控制器的机器周期等于一个时钟振荡周期。

答案： 12 。

3 .在内部RAM中，位地址为40H和88H的位，该位所在字节的字节地址为 and。

第五章中断系统作业1. 外部中断1所对应的中断入口地址为（）H。

2. 对中断进行查询时，查询的中断标志位共有、_ _、、_ 和_ 、_ _ 六个中断标志位。

3．在MCS-51中，需要外加电路实现中断撤除的是:（）(A) 定时中断(B) 脉冲方式的外部中断(C) 外部串行中断(D) 电平方式的外部中断4．下列说法正确的是：（）(A) 同一级别的中断请求按时间的先后顺序顺序响应。

（）(B) 同一时间同一级别的多中断请求，将形成阻塞，系统无法响应。

（）(C) 低优先级中断请求不能中断高优先级中断请求，但是高优先级中断请求能中断低优先级中断请求。

（）(D) 同级中断不能嵌套。

（）5．在一般情况下8051单片机允许同级中断嵌套。

（）6．各中断源对应的中断服务程序的入口地址是否能任意设定? （）7．89C51单片机五个中断源中优先级是高的是外部中断0，优先级是低的是串行口中断。

（）8．各中断源发出的中断申请信号，都会标记在MCS－51系统中的（）中。

（A）TMOD （B）TCON/SCON （C）IE （D）IP9. 要使MCS-51能够响应定时器T１中断、串行接口中断，它的中断允许寄存器IE的内容应是（）（A）98H （B）84H （C）42 （D）22H10．编写出外部中断1为负跳沿触发的中断初始化程序。

11.什么是中断？其主要功能是什么？12. 什么是中断源？MCS-51有哪些中断源？各有什么特点？13. 什么是中断嵌套？14．中断服务子程序与普通子程序有哪些相同和不同之处？15. 中断请求撤除的有哪三种方式？16. 特殊功能寄存器TCON有哪三大作用？17. 把教材的P82页的图4.24改为中断实现，用负跳变方式，中断0（INT0）显示“L2”，中断1（INT1）显示“H3”。

（可参考第四章的电子教案中的例子）18.第5章课后作业第9题。

第五章中断系统作业答案1. 外部中断1所对应的中断入口地址为（0013）H。

《单片机原理与接口技术》教学大纲课程名称：单片机原理与接口技术Fundamentals of Mono-Chip b Computers and Interface Technology课程编号：202020课程类型：专业主干课学时/学分：32/2适用专业：电子信息工程一、前言（一）课程性质本课程是计算机科学与技术领域的专业理论课，它上承“电子技术基础”等专业理论基础课，下启“接口技术”和“计算机控制技术”等专业课，在其间起着桥梁和纽带的作用，因此是非常重要的应用技术专业理论课。

（二）教学目标通过本课程的学习，应使学生在掌握单片机基本理论知识的基础上，着重强化应用所学知识的能力和实际动手能力。

因此，在教学过程中既要重视基础理论的培养，也要重视实验等实践性环节，基础理论知识和基本应用能力并重，为后续专业课的学习及学生从业后自学相关知识、更好地从事相关技术工作奠定良好的基础。

（三）教学要求要求学生能够全面深入理解所学内容，并能够用分析、初步设计解答与网络相关的问题，能够举一反三。

了解单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法，并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用，要求学生能够较好地理解和掌握，并能够进行简单的分析和判断。

要求学生能够一般地了解所学内容。

掌握单片机应用系统设计与制作的基本方法与步骤，能够熟练运用仿真开发环境调试软、硬件。

（四）先修课程《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理及应用》、《电路基础》、《C 程序设计》。

二、课程内容第一章单片机概述教学内容及总体要求：本章介绍有关单片机的基础知识、发展历史、应用领域以及发展趋势，并对当前8位单片机的主流机型、且占有较大市场份额的MCS—51系列单片机及其兼容的单片机（统称为51系列单片机）进行简要概述。

对目前流行的51的单片机的代表性机型：美国ATMEL 公司的AT89C5x/AT89S5x系列单片机以及其中最具代表性的产品AT89S51进行详细介绍。

单片机原理及接口技术(C51编程)(第2版)-习题答案汇总23单片机答案第1章单片机概述思考题及习题1 参考答案一、填空1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（）或（）。

答：微控制器，嵌入式控制器.2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将（）、（）和（）三部分，通过内部（）连接在一起，集成于一块芯片上。

答：CPU、存储器、I/O口、总线3. AT89S51单片机工作频率上限为（）MHz。

答：24MHz。

4. 专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低（）和提高（）。

答：成本，可靠性。

二、单选1. 单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是A．为了编程方便 B.受器件的物理性能限制C．为了通用性 D.为了提高运算数度答：B2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。

A．辅助设计应用 B.测量、控制应用C．数值计算应用 D.数据处理应用答： B3. 下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。

A．工业控制 B．家用电器的控制 C．数据库管理 D．汽车电子设备答：C三、判断对错1. STC系列单片机是8051内核的单片机。

对2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、1个中断源、1个定时器（且具有捕捉功能）。

对3. 单片机是一种CPU。

错4. AT89S52单片机是微处理器。

错5. AT89S51片内的Flash程序存储器可在线写入（ISP），而AT89C52则不能。

对6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。

对7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。

对8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP的长处。

对第2章 AT89S51单片机片内硬件结构思考题及习题2 参考答案一、填空1. 在AT89S51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为（）。

《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社第5章I/O口应用-显示与开关/键盘输入思考题及习题51．判断下列说法是否正确。

A．HD7279是用于键盘和LED数码管的专用接口芯片。

答：对B．LED数码管的字型码是固定不变的。

答：错C．为给扫描法工作的88非编码键盘提供接口电路，在接口电路中需要提供两个8位并行的输入口和一个8位并行的输出口。

答：错D．LED数码管工作于动态显示方式时，同一时间只有一个数码管被点亮。

答：对2．动态显示的数码管，任一时刻只有一个LED处于点亮状态，是LED的余辉与人眼的“视觉暂留”造成数码管同时显示的“假象”。

答：对3．为什么要消除按键的机械抖动？软件消除按键机械抖动的原理是什么？答：消除按键的机械抖动，避免由于机械抖动造成的对键盘是否按下误判。

软件消除按键机械抖动的原理是采用软件延时，躲过键盘按键的机械抖动期。

4．LED的静态显示方式与动态显示方式有何区别？各有什么优缺点？答：静态显示时，欲显示的数据是分开送到每一位LED上的。

而动态显示则是数据是同时送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。

静态显示亮度很高，但口线占用较多。

动态显示口线占用较少，但是需要编程进行动态扫描，适合用在显示位数较多的场合。

5．分别写出表5-1中共阴极和共阳极LED数码管仅显示小数点“.”的段码。

答：80H（共阴极）；7FH（共阳极）。

6.已知8段共阴极LED数码显示器要显示某字符的段码为7DH(a段为最低位)，此时显示器显示的字符为。

答：67．已知8段共阳极LED数码显示器要显示字符“6”(a段为最低位)，此时的段码为。

答：82H8．当键盘的按键数目少于8个时，应采用式键盘。

当键盘的按键数目为64个时，应采用式键盘。

答：独立式，矩阵式9．已知8段共阳极LED数码管要显示字符“5”(a段为最低位)，此时的段码为。

答：92H7.AT89S51单片机控制LCD显示英文字符或数字字符时，要把欲显示字符的码送给LCD控制模块。

电子信息工程系实验报告课程名称：单片机与接口技术实验项目名称：键盘实验 实验时间：2013-5-23班级：通信10 姓名：Microlab_4 学号：实 验 目 的:熟悉keil 仿真软件、proteus 仿真软件的使用和实验板中行列式键盘的使用。

了解并熟悉行列式键盘的电路结构、与单片机的连接方法及其工作原理，理解掌握C51中单片机控制行列式键盘中判断按键是否按下、按键的识别、按键的消抖分别是如何实现的。

实 验 原 理：键盘是单片机系统中通用的输入设备，用于向系统输入数据或控制信息。

键盘中一般矩阵式（行列式）键盘用得较多，适用于按键数量较多的场合。

矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行线、列线的交叉点上。

当键被按下，则其交点的行线和列线接通。

行和列可分别用两个I/O 口来控制。

判断是否有键按下时，行线通过上拉电阻接＋5V 上，而先使所有列线为低电平（I ／O 输出0），再读行线状态（输入口），当无键按下时，所有行线为高电平，即读到“全1”数据；当有某键按下时，总会有一根行线为低电平，即读到的数据不全为“1”。

按键的识别（识别键的行列位置）有两种方法：扫描法和反转法。

反转法将行线接一并口，做输出方式；列线接一并口，做输入方式。

使所有行线为低电平（送全“0”），读入列线值，为“0”的那列，即按键所在列；反过来，使行线做输入方式，列线做输出方式。

将刚读到的列线值输出，然后读行线值，为“0”的那行，即按键所在行。

编程时使用P1=0x0f;m=P1;P1=0xf0;n=P1;mn=m|n;即可得到按键的键值，每一个按键都有自己唯一的键值。

按键或键盘都是一个机械开关，键的按下和放开是利用机械触点的闭合和断开来实现的。

由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合及断开瞬间均有一连串的抖动，抖动的时间长短由按键的机械特性决定，一般为5～10ms。

为了确保按键动作只确认一次，必须消除抖动的影响。

一般采用延时的方法。