鍵盤與顯示器接口技術

1、第9章 鍵盤與顯示器接口技術 9.1 LED顯示接口技術顯示接口技術9.2 鍵盤接口技術鍵盤接口技術第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術9.1 LED顯示接口技術顯示接口技術 9.1.1 LED的工作原理的工作原理 9.1.2 LED數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示 9.1.3 LED演示實例演示實例9.2 鍵盤接口技術鍵盤接口技術第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術LED顯示元件顯示元件人機交互輸出設備，其作用是指示中間人機交互輸出設備，其作用是指示中間運行結果與運行狀態(tài)。運行結果與運行狀態(tài)。點式點式字段式字段式LED光柱式光柱式LED 的的類型類型第第9章章 鍵盤與顯示器接

2、口技術鍵盤與顯示器接口技術發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（LED）作為）作為輸出顯示設備輸出顯示設備具有電路簡單、功具有電路簡單、功耗低、壽命長、響應速度快等特點。耗低、壽命長、響應速度快等特點。低電平驅動低電平驅動限流電阻限流電阻R = 1001k高電平驅動高電平驅動灌電流灌電流拉電流拉電流LED近似于恒壓組件，導電時（發(fā)光）的正向壓降一般約近似于恒壓組件，導電時（發(fā)光）的正向壓降一般約為為1.6V或或2.4V;反向擊穿電壓一般大于反向擊穿電壓一般大于5V. 工作電流通常在工作電流通常在10-20mA左右，故電路中需串聯(lián)適當?shù)南蘖麟娮?。左右，故電路中需串?lián)適當?shù)南蘖麟娮?。第?章章 鍵盤與顯示器接口

3、技術鍵盤與顯示器接口技術9.1 LED顯示接口技術顯示接口技術 9.1.1 LED的工作原理的工作原理 9.1.2 LED數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示 9.1.3 LED演示實例演示實例9.2 鍵盤接口技術鍵盤接口技術第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術com為公共端 共陽極共陽極LED共陰極共陰極LED引腳配置引腳配置七段式七段式LED顯示器顯示器（7-Segment Display）代碼位代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段顯示段hgfedcba 在單片機應用系統(tǒng)中通常使用的是在單片機應用系統(tǒng)中通常使用的是8 8段式段式LEDLED數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示器，它有共陰極和共陽極兩種

4、，如圖所示。器，它有共陰極和共陽極兩種，如圖所示。第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術LED的亮暗組合（的亮暗組合（顯示碼顯示碼）能形成不同的顯示字符）能形成不同的顯示字符以以共陰極共陰極為例，部分字符的顯示碼（字模）為：為例，部分字符的顯示碼（字模）為：七段七段LED數(shù)碼管的標準顯示字符為數(shù)碼管的標準顯示字符為0-9，A-F第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術LEDLED數(shù)碼管的顯示方式數(shù)碼管的顯示方式顯示多位數(shù)據(jù)的顯示多位數(shù)據(jù)的兩種電路：兩種電路： 靜態(tài)顯示；靜態(tài)顯示； 動態(tài)顯示。動態(tài)顯示。 對應字位線：對

5、應字位線： D0 D1 D2 D3 D4 D5 a b hCOM a b hCOM a b hCOMa f b g e c d h 靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示動態(tài)顯示動態(tài)顯示第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術LEDLED靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示 LEDLED靜態(tài)顯示時，其公共端直接接地（共陰極）或接電源靜態(tài)顯示時，其公共端直接接地（共陰極）或接電源（共陽極），各段選線分別與（共陽極），各段選線分別與I/OI/O口線相連。要顯示字符，直接口線相連。要顯示字符，直接在在I/OI/O線送相應的字段碼。線送相應的字段碼。 a b c d e f g d pI/O 1a b c d e f g d pI

6、/O 2 每位每位LEDLED各有一個各有一個8 8位字段位字段口（共陰極或共陽極）。口（共陰極或共陽極）。 每個每個LEDLED需要一個需要一個8 8位并行位并行口，占用口，占用I/OI/O口資源大?？谫Y源大。第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術LEDLED動態(tài)顯示動態(tài)顯示 LEDLED動態(tài)顯示是將所有的數(shù)碼管的段選線并接在一起，動態(tài)顯示是將所有的數(shù)碼管的段選線并接在一起，用一個用一個I/OI/O口控制，公共端不是直接接地（共陰極）或電源口控制，公共端不是直接接地（共陰極）或電源（共陽極），而是通過相應的（共陽極），而是通過相應的I/OI/O口線控制?？诰€控制。 D3D2D1

7、D0I/O I/O分時輪流選通數(shù)碼分時輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各管的公共端，使得各數(shù)碼管輪流導通，在數(shù)碼管輪流導通，在選通相應選通相應LEDLED后，即后，即在顯示字段上得到顯在顯示字段上得到顯示字形碼。示字形碼。 特點：提高數(shù)碼管的發(fā)光效率，可簡化硬件線路。特點：提高數(shù)碼管的發(fā)光效率，可簡化硬件線路。第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術9.1 LED顯示接口技術顯示接口技術 9.1.1 LED的工作原理的工作原理 9.1.2 LED數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示 9.1.3 LED演示實例演示實例9.2 鍵盤接口技術鍵盤接口技術第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術9.1

8、 LED顯示接口技術顯示接口技術9.2 鍵盤接口技術鍵盤接口技術 9.1.1 鍵盤的分類鍵盤的分類 9.1.2 鍵盤的工作原理鍵盤的工作原理 9.1.3 鍵盤結構與擴展設計鍵盤結構與擴展設計 9.1.4 鍵盤實例鍵盤實例第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術鍵盤及接口電路鍵盤及接口電路 鍵盤鍵盤 單片機系統(tǒng)中完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設備，單片機系統(tǒng)中完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設備，是人工干預系統(tǒng)的重要手段。是人工干預系統(tǒng)的重要手段。單片機與計算機在鍵盤規(guī)模單片機與計算機在鍵盤規(guī)模/ /鍵符設置等方面差別很大。鍵符設置等方面差別很大。鍵盤分類鍵盤分類 按鍵組連接方式分

9、按鍵組連接方式分 獨立連接獨立連接鍵盤鍵盤與與矩陣連接矩陣連接鍵盤鍵盤。 按鍵值編碼方式分按鍵值編碼方式分 ( (硬件硬件) )編碼鍵盤編碼鍵盤與與非非( (硬件硬件) )編碼鍵盤編碼鍵盤。第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術按鍵組連接方式按鍵組連接方式: :獨立連接鍵盤獨立連接鍵盤與與矩陣連接鍵盤矩陣連接鍵盤獨立連接鍵盤獨立連接鍵盤: : 每鍵相互獨立，各自與一條每鍵相互獨立，各自與一條I/OI/O線相連，線相連，CPUCPU可直接讀取該可直接讀取該I/OI/O線的高線的高/ /低電平狀態(tài)。低電平狀態(tài)。特點：占特點：占I/OI/O口線多，但判鍵速度快，多用于設置控制鍵、口線多

10、，但判鍵速度快，多用于設置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場合。功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場合。矩陣連接鍵盤矩陣連接鍵盤: : 鍵按矩陣排列鍵按矩陣排列, ,各鍵處于矩陣行各鍵處于矩陣行/ /列的結點列的結點處處,CPU,CPU通過對連在行通過對連在行( (列列) )的的I/OI/O線送已知電平的信號，然后線送已知電平的信號，然后讀取列讀取列( (行行) )線的狀態(tài)信息。逐線掃描，得出鍵碼。線的狀態(tài)信息。逐線掃描，得出鍵碼。特點：鍵多時占用特點：鍵多時占用I/OI/O口線少，但判鍵速度慢，多用于設置口線少，但判鍵速度慢，多用于設置數(shù)字鍵。適用于鍵數(shù)多的場合。數(shù)字鍵。適用于鍵數(shù)多的場合。第第9章章 鍵

11、盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術編碼鍵盤編碼鍵盤: : 采用專用的編碼采用專用的編碼/ /譯碼器件譯碼器件, ,被按下的鍵由該器件被按下的鍵由該器件譯碼輸出相應的譯碼輸出相應的鍵碼鍵碼/ /鍵值鍵值。特點：特點：增加了硬件開銷，編碼因選用器件而異，編碼固定，增加了硬件開銷，編碼因選用器件而異，編碼固定，但編程簡單。適用于規(guī)模大的鍵盤。但編程簡單。適用于規(guī)模大的鍵盤。非編碼鍵盤非編碼鍵盤: : 單片機系統(tǒng)多采用此類鍵盤單片機系統(tǒng)多采用此類鍵盤 采用軟件編采用軟件編/ /譯碼的方式，通過掃描，對每個被按下的鍵判譯碼的方式，通過掃描，對每個被按下的鍵判別輸出相應的鍵碼別輸出相應的鍵碼/ /鍵值

12、。鍵值。特點特點：不增加硬件開銷，編碼靈活，適用于小規(guī)模的鍵盤，：不增加硬件開銷，編碼靈活，適用于小規(guī)模的鍵盤，特別是單片機系統(tǒng)。但編程較復雜，占特別是單片機系統(tǒng)。但編程較復雜，占CPUCPU時間，還須軟件時間，還須軟件“消抖消抖”。按鍵值編碼方式按鍵值編碼方式: :編碼鍵盤編碼鍵盤與與非編碼鍵盤非編碼鍵盤第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術9.1 LED顯示接口技術顯示接口技術9.2 鍵盤接口技術鍵盤接口技術 9.1.1 鍵盤的分類鍵盤的分類 9.1.2 鍵盤的工作原理鍵盤的工作原理 9.1.3 鍵盤結構與擴展設計鍵盤結構與擴展設計 9.1.4 鍵盤實例鍵盤實例第第9章章 鍵

13、盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術抖動現(xiàn)象抖動現(xiàn)象 通常的按鍵所用開關為機械彈性開關通常的按鍵所用開關為機械彈性開關, ,當機械觸點斷開、當機械觸點斷開、閉合時閉合時, , 由于機械觸點的彈性作用由于機械觸點的彈性作用, ,一個按鍵開關在閉合時不一個按鍵開關在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通會馬上穩(wěn)定地接通, ,在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動。抖動時間的長短由按鍵及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動。抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定的機械特性決定, ,一般為一般為5ms5ms10ms10ms。第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵

14、盤與顯示器接口技術抖動現(xiàn)象抖動現(xiàn)象n按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的, ,一般為零點幾秒至數(shù)秒。一般為零點幾秒至數(shù)秒。n鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。n為確保為確保CPUCPU對鍵的一次閉合僅作一次處理對鍵的一次閉合僅作一次處理, ,必須去除鍵抖動。必須去除鍵抖動。n在鍵閉合穩(wěn)定時讀取鍵的狀態(tài)在鍵閉合穩(wěn)定時讀取鍵的狀態(tài), ,并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。再作處理。第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術抖動的消除抖動的消除消除鍵盤抖動通常有兩種方

15、法：硬件消抖和軟件消抖。消除鍵盤抖動通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。硬件消抖硬件消抖是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除抖動，一般采用抖動，一般采用R-SR-S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖軟件消抖是利用延時來跳過抖動過程是利用延時來跳過抖動過程【常用常用】。 I/OI/O接接口口+5v+5v+5v+5v消除抖動電路消除抖動電路開關開關單單片片機機第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術9.1 LED顯示接口技術顯示接口技術9.2 鍵盤接口技術鍵盤接口技術 9.1.1 鍵盤的分類鍵盤的分類 9.1.2 鍵盤的

16、工作原理鍵盤的工作原理 9.1.3 鍵盤結構與擴展設計鍵盤結構與擴展設計 9.1.4 鍵盤實例鍵盤實例第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術獨立式鍵盤與單片機的接口獨立式鍵盤與單片機的接口GNDGNDVCCVCCGNDGNDVCCVCC與與( b )( b )查詢方式工作的查詢方式工作的獨立式鍵盤的結構形式獨立式鍵盤的結構形式80518051( a )( a )中斷方式工作的中斷方式工作的獨立式鍵盤的結構形式獨立式鍵盤的結構形式INT0INT080518051P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P

17、1.7P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7獨立式鍵盤的電路簡單，易于編程，但占用的獨立式鍵盤的電路簡單，易于編程，但占用的IO口線較多，口線較多，當需要較多按鍵時可能產(chǎn)生當需要較多按鍵時可能產(chǎn)生IO資源緊張問題。資源緊張問題。第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術 矩陣鍵盤的連接方法有多種：矩陣鍵盤的連接方法有多種：n可直接連接于單片機的可直接連接于單片機的I/OI/O口線；口線；n可利用擴展的并行可利用擴展的并行I/OI/O口（口（82558255、81558155等）連接；等）連接；n

18、也可利用可編程的鍵盤、顯示專用接口芯片也可利用可編程的鍵盤、顯示專用接口芯片 （82798279等）進行連接等）進行連接等等。等等。 其中，利用擴展的并行其中，利用擴展的并行I/OI/O口連接方便靈活，在單片機應口連接方便靈活，在單片機應用系統(tǒng)中比較常用。用系統(tǒng)中比較常用。矩陣鍵盤與單片機的接口矩陣鍵盤與單片機的接口 矩陣式鍵盤又叫矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤行列式鍵盤。用。用I/OI/O口線組成行、列結口線組成行、列結構，鍵位設置在行列的交點上。例如構，鍵位設置在行列的交點上。例如4 44 4的行、列結構可的行、列結構可組成組成1616個鍵的鍵盤，比一個鍵位用一根個鍵的鍵盤，比一個鍵位用一根I/

19、OI/O口線的獨立式鍵口線的獨立式鍵盤少了一半的盤少了一半的I/OI/O口線?？诰€。 第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術行列式鍵盤行列式鍵盤將將IO口分為行線和列線，按鍵跨接在行線口分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上，列線通過上拉電阻接正電源。和列線上，列線通過上拉電阻接正電源。 特點：占用特點：占用IO口線較少，但軟件將較為復雜?？诰€較少，但軟件將較為復雜。鍵值（按鍵閉合時的數(shù)值），鍵模（按鍵代表的數(shù)值）鍵值（按鍵閉合時的數(shù)值），鍵模（按鍵代表的數(shù)值）第第9章章 鍵盤與顯示器接口技術鍵盤與顯示器接口技術判斷哪一判斷哪一行行有鍵壓下有鍵壓下寫端口（寫端口（0 xf0）：行線電平）：行線電平=0；列線電平；列線電平=1。讀端口進行判斷：若讀端口進行判斷：若P3 = 0 xf0沒有按鍵壓下；沒有按鍵壓下； 若若P30 xf0某行有鍵壓下某行有鍵壓