第6章键盘、显示接口技术
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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。
计算机原理 第六章输入输出系统
1
2
3
为保证总线所传输的信息的有效性，总线 信息应具有单一性：在同一时刻至多只能有一 个部件向总线发送信息，但可以有多个部件同 时接收总线信息。
1. 总线电路： 输出挂在总线上的部件需通过“总线电路” 向总线发送信息。
总线电路由三态输出器件（TSL器件）承担。 input TSL control output
1. ISA总线：用于IBM PC/XT 微机系统，(8086)，一共６２根信号线， 其中２０根地址线，８根数据线，４个读写信号，６个中断请求线，３ 路ＤＭＡ请求，还包括时钟、电源线和地等，总线带宽 8.33 MB/s。
２．EISA总线 （80386）， 数据线扩展到了３２位，带宽达到了33.3MB/s。 3. PCI总线：（Peripheral component interconnection）（外围部 件互连） 总线频率为33 MHZ→66MHZ→133MHZ, 可以直接连接高速外部 设备。 同步时序总线，对地址信号和数据信号分时复用， 64根线，采用集中式的总线仲裁方式。 ４．AGP总线（加速图形接口总线） AGP总线把主存和显存连接起来，不再走PCI总线。 ５．USB总线（通用串行总线）主要用于连接低速输入输出设备。 带宽为1.5MB/s。
3. 控制总线CB（Control Bus） 控制总线用来传送各类控制/状态信号。
包括I/O读写命令，MEMR/W存储器读写命令，应答信号，总线请求与 总线使用信号，复位信号，时钟信号等。
4. 电源线
许多总线标准中都包含了电源线的定义，主要有+5V逻辑电源；GND逻 辑电源地；-5V辅助电源；±12V辅助电源。
２．计数器查询方式
在计数器查询方式中，总线上的任一设备申请使用总线时，通过 BR线发出总线请求。
微型计算机原理与接口技术(何宏)章 (6)
第6章 输入/输出接口技术
2．端口编址方式 既然端口可被微处理器访问，如同存储单元，那么每个端口 也存在着编址的方式问题。在当今流行的各类微机中，对I/O接口 的端口编址有两种办法，即端口统一编址和端口独立编址。用 Motorola公司的微处理器，如6800、68000系列构成的微型机采用 前一种方法；而用Zilog和Intel 公司的微处理器，如Z-80、Z800、8086/8088、80286、80386、80486、Pentium等系列构成的 微型机都采用后一种方法。
期(WR为低电平时)呈现在数据总线上，这样短的时间用于向低速 外围设备传送是不可能的，因此，要在接口电路中设置数据锁存 器，将CPU输出的信息先放在锁存器中锁存，再由外设进行处理， 以解决双方的速度匹配问题。
第6章 输入/输出接口技术
2．缓冲隔离功能 CPU与外设的信息交换是通过CPU的数据总线完成的，系统不 允许外设长期占用数据总线，而仅允许被选中的设备在读周期(或 写周期)占用数据总线。通过接口电路，就可以实现外围设备信息 在CPU允许期内传递到CPU数据总线上，其他时间对CPU总线呈高阻 状态，这样，设备之间可互不干扰。一般在接口电路中设置输入 三态缓冲器满足上述要求。 3．转换功能 通过接口电路，可以实现模拟量与数字量之间的转换。若外 设电平幅度不符合CPU要求，则通过接口电路进行电平匹配，也可 以实现串行数据与并行数据的转换。
息、状态信息和控制信息3种类型。 1．数据信息 CPU和外围设备交换的基本信息就是数据，数据通常为8位或
16位。数据信息大致分为以下3种类型。 (1) 数字量。数字量是指由键盘、磁盘、扫描仪等输入设备
读入的信息，或者主机发送给打印机、磁盘、显示器、绘图仪等 输出设备的信息，它们是二进制形式的数据或是以ASCII码表示的 数据及字符，通常为8位。
单片机原理及接口技术(C51编程)单片机的开关检测、键盘输入 与显示的接口设计
5.2.1 开关检测案例1
图5-3 开关、LED发光二极管与P1口的连接
5.2.1 开关检测案例1
参考程序如下： #include <reg51.h> #define uchar unsigned char void delay( ) {
uchar i,j; for(i=0; i<255; i++) for(j=0; j<255; j++); }
5.1.2 I/O端口的编程举例
03 用循环左、右移位函数实现
OPTION
使用C51提供的库函数，即循环左移n位函数和循环右
移n位函数，控制发光二极管点亮。参考程序：
#include <reg51.h> #include <intrins.h> 函数的头文件 #define uchar unsigned char void delay( ) {
5.1.2 I/O端口的编程举例
#include <reg51.h> #define uchar unsigned char uchar tab[ ]={ 0xfe , 0xfd , 0xfb , 0xf7 , 0xef , 0xdf , 0xbf , 0x7f , 0x7f , 0xbf , 0xdf , 0xef , 0xf7 , 0xfb , 0xfd , 0xfe }; /*前8个数据为左移点亮 数据，后8个为右移点亮数据*/ void delay( ) {
// P1口为输入 // 读入P1口的状态，送入state // 屏蔽P1口的高6位
5.2.2 开关检测案例2
switch (state) {
// 判P1口低2位开关状态
第6章-并行输入输出接口
R1 R2
数据
状态 控制
CPU
I/O 接口 „
Rn
外设
图6-1
I/O接口的基本结构
根据I/O接口的功能，接口电路的典型结构如图6-1所示。接口作为 一个“桥梁”，一边连着系统总线，另一边连着外部设备，是CPU与 外设进行信息交换的中转站。
正如上图所示，每个接口部件都包含一组寄存器，CPU与外设之间 进行数据传输时，各种不同的信息（数据信息、状态信息和控制信息） 进入不同的寄存器。
数据总线（DB ） 中央 处理器 CP U 控制总线（C B ） 地址总线（AB ） I/O 接口 I/O 接口
内存储器
I/O 设备
图1-1
I/O 设备
微机系统结构示意图
一. I/O接口的定义
伴随着计算机技术的飞速发展，各种功能繁多的外设不断出现。这些 外设的组成及工作原理千差万别（机械式、电子式、光电式），所采用的 信号形式也各不相同（数字量、模拟量、开关量），工作速度差异也很大 （高速、中速、低速），„ „ 。由于它们的多样性和复杂性，使得这些 外设不可能像存储器那样直接连在系统总线上，CPU也无法直接对所有外 设进行管理与控制。因此，CPU与外设之间必须有某个中间环节，这就是
2. 独立编址方式 这种方式中，内存地址空间和I/O端口地址是相对独立的。比 如在8086/8088CPU中，其内存地址是从00000H～FFFFFH连续的 1M字节，而I/O地址范围从0000H ～FFFFH ，它们相互独立，互不 影响。同时，设置了专门的IN、OUT等I/O指令。 优点： 不占用内存空间；访问I/O端口的指令格式较短，速度 快，程序可读性强。 缺点：需设置专用指令，这些指令功能较弱； CPU的I/O 控制 逻辑相对比较复杂。
数据
状态 控制
CPU
I/O 接口 „
Rn
外设
图6-1
I/O接口的基本结构
根据I/O接口的功能，接口电路的典型结构如图6-1所示。接口作为 一个“桥梁”，一边连着系统总线，另一边连着外部设备，是CPU与 外设进行信息交换的中转站。
正如上图所示，每个接口部件都包含一组寄存器，CPU与外设之间 进行数据传输时，各种不同的信息（数据信息、状态信息和控制信息） 进入不同的寄存器。
数据总线（DB ） 中央 处理器 CP U 控制总线（C B ） 地址总线（AB ） I/O 接口 I/O 接口
内存储器
I/O 设备
图1-1
I/O 设备
微机系统结构示意图
一. I/O接口的定义
伴随着计算机技术的飞速发展，各种功能繁多的外设不断出现。这些 外设的组成及工作原理千差万别（机械式、电子式、光电式），所采用的 信号形式也各不相同（数字量、模拟量、开关量），工作速度差异也很大 （高速、中速、低速），„ „ 。由于它们的多样性和复杂性，使得这些 外设不可能像存储器那样直接连在系统总线上，CPU也无法直接对所有外 设进行管理与控制。因此，CPU与外设之间必须有某个中间环节，这就是
2. 独立编址方式 这种方式中，内存地址空间和I/O端口地址是相对独立的。比 如在8086/8088CPU中，其内存地址是从00000H～FFFFFH连续的 1M字节，而I/O地址范围从0000H ～FFFFH ，它们相互独立，互不 影响。同时，设置了专门的IN、OUT等I/O指令。 优点： 不占用内存空间；访问I/O端口的指令格式较短，速度 快，程序可读性强。 缺点：需设置专用指令，这些指令功能较弱； CPU的I/O 控制 逻辑相对比较复杂。
《单片机》课程标准
《单片机原理及应用》课程标准适用专业：五年制高职楼宇智能化工程技术专业（560404）课程类别：□A类（纯理论课）；RB类（理论+实践）；□C类（纯实践课）课程性质：G1必修课；口专业选修课；口公共选修课教学时数：72学时总学分数：4学分一、课程概述（一）课程性质地位单片机课程是高职高专电子类相关专业的的一门专业课程。
可作为（高中后大专、对口单招、五年制高职）层次学生的教学参考。
它以MCS-51单片机为例，详细介绍片内结构、工作原理、接口技术和单片机在各领域中的应用。
为学生进一步学习微机在智能仪表、工业控制领域中的应用技术奠定必要的基础。
（二）课程基本理念《单片机原理及应用》是一门实践性很强的课程，它服务于工程实际，其主要任务是通过学习单片机的结构、工作原理、接口技术和单片机汇编语言程序设计的知识,使学生掌握单片机的基本结构、接口技术以及汇编语言程序设计方法,熟悉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、机电一体化等领域的应用，初步具备应用单片机进行机电设备技术改造、产品开发的能力。
本课程的教学重在培养学生的创新意识和学习能力以及分析问题、解决问题的能力，形成以学生为中心的教学模式，采用启发式教学方法，突出教师的指导作用，突出能力培养，体现实用性原则，采用多煤体教学手段，强化作业的设计性、连续性、综合性，倡导研究性学习，激发学生创造欲望和专业学习兴趣。
（≡）课程设计思路本课程主要以80C51系列单片机为体系，通过学习单片机的结构、工作原理、接口技术和单片机汇编语言程序设计的知识,使学生掌握单片机的基本结构、接口技术以及汇编语言程序设计方法，熟悉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、机电一体化等领域的应用，初步具备应用单片机进行机电设备技术改造、产品开发的能力。
主要内容可以分为四个大的模块:（1）8051系列单片机的结构和工作原理；（2）单片机主要接口芯片的结构及工作原理；（3）单片机的指令系统和汇编程序设计；（4）单片及应用系统的开发设计二、课程目标知识教学目标：C语言是一种通用程序设计语言，具有表达简洁、控制流与数据结构先进和操作功能丰富等特点。
计算机测控技术知识点
第一章计算机控制系统概述1. 什么是计算机控制系统? 其工作原理是怎样的？2. 画图说明计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3. 计算机控制系统的软件起什么作用？4. 计算机控制系统中的实时性、在线方式和离线方式的含义是什么？实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 计算机控制系统的典型形式有哪些?各有什么优缺点?6. 计算机控制装置可以分成哪几种类型?7. 简述计算机控制系统的发展概况。
8. 讨论计算机控制系统的发展趋势。
1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.D/A转换器的性能指标有哪些？3.用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路，输出电压范围为-5V--+5V，求对应下列偏移量的输出电压：（1）80H；（2）01H；（3）7FH；（4）40H；（5）FFH；（6）FEH4.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式5.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50Hz的方波电路和程序。
6.DAC0832与CPU有哪几种连接方式？他们在硬件接口及软件程序设计上有何不同？7.为什么高于8位的D/A转换器与8位危机接口连接时必须采用双缓冲方式？这种双缓冲方式与DAC0832的双缓冲方式在接口上有什么不同？8.试用8255A与DAC1210设计一个12位的D/A转换接口电路，并编写出程序（8255A的地址为8000H～8003H）1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.请分别画出一路有源I/V 变换电路和一路无源I/V 变换电路图，并分别说明各元器件的作用。
3.试用CD4051设计一个32路模拟多路开关，要求画出电路图并说明其工作原理。
4.采样有几种方法？采样周期越小越好吗？为什么？5.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什么？6.简述逐次逼近式、双积分式和电压/频率式的A/D转换原理。
键盘接口技术PPT课件
6
7H
5、互动试验装置键盘接口
• 1、装置中键号未 按照顺序定义；
• 使用时可采用查 表方式。
• 2、扫描时，可按 照列号、行号进 行查表，确定键 的键值。
• 全扫描码为0FFH， 无键按下时读入 列值为00H,有键 按下为“1”。
7
例3：键盘扫描程序：D6L3.ASM
• 程序JIANPAN.ASM为键盘扫描例程， 在LED上显示对应的键值。
消除抖动是按键设计所必
须要考虑的问题。
• （2）消除抖动的方法
• 消抖动通常有软件和硬件两种方法。
• 软件消抖动就是在检测到键按下时，执行一段延时子 程序后，再确认该键电平是否仍保持键按下时的状态 电平。延时时间通常取5～10ms以上。
• 硬件消抖动可采用RS触发器或RC延时等方法。
2
2、独立式按键
• 独立式键盘是指各按键相互独立，每个 按键分别与单片机或外扩I/O芯片的一 根输入线相连。
• 如：
• JB P1.0，L1 ;K0闭合？ LCALL DELAY ;延时10ms JB P1.0，L1 ;K0闭合？ LJMP KEY0 ;K0处理
L1:JB P1.2，L2 ;K1闭合？ ……
3
3、行列式键盘（矩阵键盘）
键盘接口技术系统中通常采用非编码键盘 • 非编码键盘连接结构形式有： • （1）独立式键盘 • （2）行列式（矩阵）键盘
1
1、按键闭合过程
• （1）按键抖动问题
• 一般按键开关为机械弹性
开关，由于触点的弹性作
用，会出现“抖动”现象，
抖动时间一般为5～10ms。
• 矩阵式键盘适用于 按键数量较多的场 合。它通常由行线 和列线组成，按键 位于行、列的交叉 点上。
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。
第 6 章 MCS-5
; 延时去抖动 ; 读输入线 ; 判断是否有键闭合 ; 有键闭合，转判断按键程序 ; 无键闭合，返回 ; 暂存 ; 调用读取子程序 ; 暂存在40H单元 ; 输出线写1 ; 输入线写入数据 ; 读输出线 ; 调用读取子程序
; 得按键特征值
《单片机原理及应用》教学课件
中断程序结束后，键的特征值存放在40H单元中。此键的输出线号位于 40H单元的高4位，其输入线号位于低4位。此后，根据40H单元的内容去查表， 得到相应键的代码，可进行显示或其他处理。
《单片机原理及应用》教学课件
第6章 MCS-51单片机的人机交互 通道配置与接口
主要内容： 从工程应用角度介绍了MCS-51单片机的交互通道配置与 接口，主要包括人机界面中的键盘、显示器等。介绍了多种 实用方案和设计技巧。 重点在于系统概念的形成、各种接口设计方案和设计技巧的 掌握，熟悉各种交互设备。 难点在于使用动态方法进行键盘和显示的硬件及软件设计。
《单片机原理及应用》教学课件 （3）矩阵式键盘接口动态扫描法 行反转法适用于扩展键阵。而动态扫描法不仅可以扫描 键阵，也可以实现显示，应用较广泛。 动态扫描法原理：采用输出“移动”信号，轮流对各行按键 进行检测来实现的。设置行线为输出，列线为输入，当无按 键按下时，列输入全为“1”。设计时，将某一行输出为“0”， 读取列线值，若其中某一位为“0”，则表明行、列交叉点处 的按键被按下，否则无按键按下；继续扫描下一行（将下一 行输出为“0”），直至全扫描完为止。 [例题] 用8155实现4行8列的32键键盘接口。 解：电路如下页图所示，8155的PA设定为输出口，称其为扫 描线。PC3～PC0设定为输入口，称其为回送线。8155与 MCS-51单片机的接口略，设PA口的端口地址为7F01H，PC 口的端口地址为7F03H。
; 得按键特征值
《单片机原理及应用》教学课件
中断程序结束后，键的特征值存放在40H单元中。此键的输出线号位于 40H单元的高4位，其输入线号位于低4位。此后，根据40H单元的内容去查表， 得到相应键的代码，可进行显示或其他处理。
《单片机原理及应用》教学课件
第6章 MCS-51单片机的人机交互 通道配置与接口
主要内容： 从工程应用角度介绍了MCS-51单片机的交互通道配置与 接口，主要包括人机界面中的键盘、显示器等。介绍了多种 实用方案和设计技巧。 重点在于系统概念的形成、各种接口设计方案和设计技巧的 掌握，熟悉各种交互设备。 难点在于使用动态方法进行键盘和显示的硬件及软件设计。
《单片机原理及应用》教学课件 （3）矩阵式键盘接口动态扫描法 行反转法适用于扩展键阵。而动态扫描法不仅可以扫描 键阵，也可以实现显示，应用较广泛。 动态扫描法原理：采用输出“移动”信号，轮流对各行按键 进行检测来实现的。设置行线为输出，列线为输入，当无按 键按下时，列输入全为“1”。设计时，将某一行输出为“0”， 读取列线值，若其中某一位为“0”，则表明行、列交叉点处 的按键被按下，否则无按键按下；继续扫描下一行（将下一 行输出为“0”），直至全扫描完为止。 [例题] 用8155实现4行8列的32键键盘接口。 解：电路如下页图所示，8155的PA设定为输出口，称其为扫 描线。PC3～PC0设定为输入口，称其为回送线。8155与 MCS-51单片机的接口略，设PA口的端口地址为7F01H，PC 口的端口地址为7F03H。
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LED显示器用于显示工业控 制参数、过程状态。
P1.0～1.7 MCS-51 a b h a f e g d b c h COM
1. LED数码管
共阴极LED和共阳极LED 当LED字段引线与数据线连 接，每个显示字形对应一个字形 码。a b h
LED 的字形码(字段码)
显示字符 共阴极 共阳极
COM
第6章 键盘、显示接口技术
6.1 键盘及其与计算机接口 6.2 独立式按键接口设计 6.3 矩阵式键盘接口设计 6.4 LED显示器及接口设计 6.5 LCD显示器及接口设计
6.1 键盘、显示与计算机接口
键盘输入数据和命令，显示用于计算机的状态、命 令和计算结果。
一、键盘
单片机键盘有两种： 一种是全编码键盘，其键码全由硬件提供，但是这 种方式硬件结构复杂，成本高； 另一种是非编码键盘，这种键盘多采用矩阵方式， 利用软件识别键码及完成各种键功能处理。 单片机系统中多采用非编码键盘。
（3）多位静态显示方式及其接口电路
多位静态显示电路
（4）多位动态显示方式及其接口电路
6.5 LCD显示器及接口设计
一、LCD的原理与分类
1. LCD的原理 LCD是一种被动显示器，本身不发光利用电场效 应——液晶的扭曲向列效应 具有功耗低，显示信息大，寿命长和抗干扰能力 强等优点 2. LCD的分类 显示类型：笔段型 、字符型点、阵图形型 采光分类：自然采光、背光源采光 驱动分类：静态驱动、动态驱动、双频驱动法
行列线交换输入、输出，两步获取按键键号。
3. 中断扫描方式 有按键按下时发出中断请求信号,提高CPU的效 率。
二、按键处理 程序：
有按键输入？ 延时消抖 确有按键？ 键扫描求键号 延时等待 按键释放？ 键译码求键值 是数字键？ 修改显示缓冲区 跳转各功能程序
三、中断扫描方式
图7-5 中断式键盘电路
6.4 LED显示器及接口设计
一、LED显示器结构和字段码关系
由发光二极管组成，不同的发光段亮，可组成不 同字型，电流太大，耗电量大，电流太小，发光度不 够，一般各管电流在10mA较合适。
1. LED显示器结构 (Light-Emitting Diode)
共阳极
共阴极
外形图
2. 7段LED字型码（段码） Nhomakorabea二、LCD液晶显示的接口技术
三、单片机与字符型LCD显示模块的连接方法
直接访问和间接访问两种 1. 直接访问方式：把字符型液晶显示模块作为存储 器或I／O接口设备直接连到单片机总线上。 2. 间接控制方式：把字符型液晶显示模块作为终端 设备连接到单片机的并行口上或使用扩展并行接口电路 来连接。
；有键按下P1.0=0 ；延时，防止抖动 ；键是否释放 ；消除了连击功能 ；连击功能 ；
6.3 矩阵式键盘
P1.0 P1.1
+5v
由多条I/O接口引线组成矩 阵式键盘。
P1.4 P1.5
键盘 I/O接口
0
1
一、键的输入方法
1. 扫描法
列线输出，行线输入。 列线逐行输出0，某行有按键，行线输入有0，若 无按键，行线输入全部为1。 2. 反转法
二、显示器
1. LED显示器 内部由发光二极管组成段显示。 数码管结构又分为共阳极型和共阴极型。 2. LCD液晶显示器 常用的LCD可分为字符型和点阵型两大类。 字符型可用来显示字符和数字， 点阵型可用来显示汉字及图形。
6.2 独立式按键接口设计
一、独立式键盘接口电路
1. 接口与数据
每个按键单独占有一根I/O 接口引线。
D7 … D1 D0
ab h
ab h
ab
h
a f e g b c d h
COM COM COM
D0 D1 D2 D1 D2
对应字位线： D0
D3
D4
D5
每个LED需要一个8位并行口
显示缓冲区 地址 内容 7AH 7BH 7CH 7DH 7EH 7FH
显示程序：
DIS： MOV R0，#7AH ；指向显示缓冲区起始单元 MOV R3，#01H ；字位码初值→R3 MOV A，R3 ；取字位码 DLP： MOV DPTR，#PAAR；指向字位口 (PA口) MOVX @DPTR，A ；输出字位码，显示其中1位 MOV A，@R0 ；取一个显示数据 ADD A，#0CH ；查表偏移量 MOVC A，@A+PC ；取出字形码 INC DPTR ；指向字段口(PB口) MOVX @DPTR，A ；输出字形码 ACALL DLY1MS ；延时1ms INC R0 ；指向显缓区下一单元 MOV A，R3 ；修改字位码 RL A ；显示下一位 MOV R3，A JNB ACC.6，DLP ；未显示到最右边LED，继续显示 RET ；全部扫描一遍，结束 DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H ；字形表 DB 0B0H，99H， DLY1MS … ；延时1ms子程序
显示 字形
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F “灭”
h a b c d e f g
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 h g f e d c b a
0 1 8． ‘灭’ F U P．
3FH 06H FFH 00 71H 3EH F3H
C0H F9H 00H FFH 84H C1H 02H
显示程序任务：
1) 设置显示缓冲区，存放待 a a 显示数据。 b f b COM P 1.0 ～ 1.7 2) 显示译码：程序存储器中 g 建立字形码常数表，查表得出对 c h e 应数据的字形码。 d h MCS-51 3) 输出显示：输出字形码到 显示端口。 例： MOV DPTR，#WTAB ；指向字形码表首地址 MOV A，@R0 ；取显示缓冲区中数据 MOVC A，@A+DPTR ；查表显示译码 MOV P1，A ；输出显示 … WTAB： DB 3FH，06H，5BH ；字形码表 …
2. LED接口电路
显示多位数据的两种电路： 1)静态显示 多位LED分别用一组8位字段口，各位LED公共端接地， 分别输出显示不同字形。
ab a f b g h ab h ab h
e
c d h
COM
COM
COM
显示多位数据的两种电路： 1)动态显示
多位LED共用一个8位字段 口，各位LED公共端用字位口 控制，扫描输出显示不同字形。 显示缓冲区与多位LED对应 关系：
有按键信号？ Y 延时等待10ms
N
仍有按键信号？ N Y 键盘处理 N
按键释放？ Y
三、单键管理程序
KEY: SETB JB KEY1: ACALL SETB JB JNB JB ACALL AJMP P1.0 P1.0, KEY DELAY P1.0 P1.0, KEY1 P1.0, KEY1 P1.0, KEY1 PROGRAM KEY
P1.0
P1.1 +5v
输入每根I/O接口引线的信号
对应某个数据。
P1.7
2. 键盘的可靠性
消除抖动电路
“1” “0 ”
+5v
抖动时间 ＜10ms 开关动作时间 ＞100ms
＆
＜10ms
开关
+5v
＆
I/O 接 口
单 片 机
消除抖动电路
二、独立式按键接口程序设计
键盘处理程序任务 1)键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按 键抖动。确定被按键的键号，获取键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。 2)键译码 键号为键盘位置码，根据键号查表 得出被按键的键值。键值：数字键0～9、 字符键0AH～0FH、功能键10H～ 。 3)键处理 根据键值转移到不同程序段。若键 值属于数字、字符键，则调用显示数字 和字符的子程序。若键值属于功能键， 则进行多分支转移，执行各个功能程序 段。
共阳极段 选码
C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 88H 83H C6H A1H 86H 8EH FFH
共阴极段 选码
3FH 06H 5BH 4FH 06H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 00H
二、LED 显示器接口
P1.0～1.7 MCS-51 a b h a f e g d b c h COM
1. LED数码管
共阴极LED和共阳极LED 当LED字段引线与数据线连 接，每个显示字形对应一个字形 码。a b h
LED 的字形码(字段码)
显示字符 共阴极 共阳极
COM
第6章 键盘、显示接口技术
6.1 键盘及其与计算机接口 6.2 独立式按键接口设计 6.3 矩阵式键盘接口设计 6.4 LED显示器及接口设计 6.5 LCD显示器及接口设计
6.1 键盘、显示与计算机接口
键盘输入数据和命令，显示用于计算机的状态、命 令和计算结果。
一、键盘
单片机键盘有两种： 一种是全编码键盘，其键码全由硬件提供，但是这 种方式硬件结构复杂，成本高； 另一种是非编码键盘，这种键盘多采用矩阵方式， 利用软件识别键码及完成各种键功能处理。 单片机系统中多采用非编码键盘。
（3）多位静态显示方式及其接口电路
多位静态显示电路
（4）多位动态显示方式及其接口电路
6.5 LCD显示器及接口设计
一、LCD的原理与分类
1. LCD的原理 LCD是一种被动显示器，本身不发光利用电场效 应——液晶的扭曲向列效应 具有功耗低，显示信息大，寿命长和抗干扰能力 强等优点 2. LCD的分类 显示类型：笔段型 、字符型点、阵图形型 采光分类：自然采光、背光源采光 驱动分类：静态驱动、动态驱动、双频驱动法
行列线交换输入、输出，两步获取按键键号。
3. 中断扫描方式 有按键按下时发出中断请求信号,提高CPU的效 率。
二、按键处理 程序：
有按键输入？ 延时消抖 确有按键？ 键扫描求键号 延时等待 按键释放？ 键译码求键值 是数字键？ 修改显示缓冲区 跳转各功能程序
三、中断扫描方式
图7-5 中断式键盘电路
6.4 LED显示器及接口设计
一、LED显示器结构和字段码关系
由发光二极管组成，不同的发光段亮，可组成不 同字型，电流太大，耗电量大，电流太小，发光度不 够，一般各管电流在10mA较合适。
1. LED显示器结构 (Light-Emitting Diode)
共阳极
共阴极
外形图
2. 7段LED字型码（段码） Nhomakorabea二、LCD液晶显示的接口技术
三、单片机与字符型LCD显示模块的连接方法
直接访问和间接访问两种 1. 直接访问方式：把字符型液晶显示模块作为存储 器或I／O接口设备直接连到单片机总线上。 2. 间接控制方式：把字符型液晶显示模块作为终端 设备连接到单片机的并行口上或使用扩展并行接口电路 来连接。
；有键按下P1.0=0 ；延时，防止抖动 ；键是否释放 ；消除了连击功能 ；连击功能 ；
6.3 矩阵式键盘
P1.0 P1.1
+5v
由多条I/O接口引线组成矩 阵式键盘。
P1.4 P1.5
键盘 I/O接口
0
1
一、键的输入方法
1. 扫描法
列线输出，行线输入。 列线逐行输出0，某行有按键，行线输入有0，若 无按键，行线输入全部为1。 2. 反转法
二、显示器
1. LED显示器 内部由发光二极管组成段显示。 数码管结构又分为共阳极型和共阴极型。 2. LCD液晶显示器 常用的LCD可分为字符型和点阵型两大类。 字符型可用来显示字符和数字， 点阵型可用来显示汉字及图形。
6.2 独立式按键接口设计
一、独立式键盘接口电路
1. 接口与数据
每个按键单独占有一根I/O 接口引线。
D7 … D1 D0
ab h
ab h
ab
h
a f e g b c d h
COM COM COM
D0 D1 D2 D1 D2
对应字位线： D0
D3
D4
D5
每个LED需要一个8位并行口
显示缓冲区 地址 内容 7AH 7BH 7CH 7DH 7EH 7FH
显示程序：
DIS： MOV R0，#7AH ；指向显示缓冲区起始单元 MOV R3，#01H ；字位码初值→R3 MOV A，R3 ；取字位码 DLP： MOV DPTR，#PAAR；指向字位口 (PA口) MOVX @DPTR，A ；输出字位码，显示其中1位 MOV A，@R0 ；取一个显示数据 ADD A，#0CH ；查表偏移量 MOVC A，@A+PC ；取出字形码 INC DPTR ；指向字段口(PB口) MOVX @DPTR，A ；输出字形码 ACALL DLY1MS ；延时1ms INC R0 ；指向显缓区下一单元 MOV A，R3 ；修改字位码 RL A ；显示下一位 MOV R3，A JNB ACC.6，DLP ；未显示到最右边LED，继续显示 RET ；全部扫描一遍，结束 DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H ；字形表 DB 0B0H，99H， DLY1MS … ；延时1ms子程序
显示 字形
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F “灭”
h a b c d e f g
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 h g f e d c b a
0 1 8． ‘灭’ F U P．
3FH 06H FFH 00 71H 3EH F3H
C0H F9H 00H FFH 84H C1H 02H
显示程序任务：
1) 设置显示缓冲区，存放待 a a 显示数据。 b f b COM P 1.0 ～ 1.7 2) 显示译码：程序存储器中 g 建立字形码常数表，查表得出对 c h e 应数据的字形码。 d h MCS-51 3) 输出显示：输出字形码到 显示端口。 例： MOV DPTR，#WTAB ；指向字形码表首地址 MOV A，@R0 ；取显示缓冲区中数据 MOVC A，@A+DPTR ；查表显示译码 MOV P1，A ；输出显示 … WTAB： DB 3FH，06H，5BH ；字形码表 …
2. LED接口电路
显示多位数据的两种电路： 1)静态显示 多位LED分别用一组8位字段口，各位LED公共端接地， 分别输出显示不同字形。
ab a f b g h ab h ab h
e
c d h
COM
COM
COM
显示多位数据的两种电路： 1)动态显示
多位LED共用一个8位字段 口，各位LED公共端用字位口 控制，扫描输出显示不同字形。 显示缓冲区与多位LED对应 关系：
有按键信号？ Y 延时等待10ms
N
仍有按键信号？ N Y 键盘处理 N
按键释放？ Y
三、单键管理程序
KEY: SETB JB KEY1: ACALL SETB JB JNB JB ACALL AJMP P1.0 P1.0, KEY DELAY P1.0 P1.0, KEY1 P1.0, KEY1 P1.0, KEY1 PROGRAM KEY
P1.0
P1.1 +5v
输入每根I/O接口引线的信号
对应某个数据。
P1.7
2. 键盘的可靠性
消除抖动电路
“1” “0 ”
+5v
抖动时间 ＜10ms 开关动作时间 ＞100ms
＆
＜10ms
开关
+5v
＆
I/O 接 口
单 片 机
消除抖动电路
二、独立式按键接口程序设计
键盘处理程序任务 1)键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按 键抖动。确定被按键的键号，获取键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。 2)键译码 键号为键盘位置码，根据键号查表 得出被按键的键值。键值：数字键0～9、 字符键0AH～0FH、功能键10H～ 。 3)键处理 根据键值转移到不同程序段。若键 值属于数字、字符键，则调用显示数字 和字符的子程序。若键值属于功能键， 则进行多分支转移，执行各个功能程序 段。
共阳极段 选码
C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 88H 83H C6H A1H 86H 8EH FFH
共阴极段 选码
3FH 06H 5BH 4FH 06H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 00H
二、LED 显示器接口