第7次《單片機(jī)原理與應(yīng)用》-鍵盤與顯示

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 信通學(xué)院可編程通用并行接口芯片8255結(jié)構(gòu)與引腳8255用于擴(kuò)展單片機(jī)并行I/O接口。一、結(jié)構(gòu)：1. 3個(gè)8位并行I/O接口PA、PB和PC： 包含I/O數(shù)據(jù)鎖存器，控制寄存器和狀態(tài)寄存器。2. 2組控制： A組：PA和PC03； B組：PB和PC47：8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3. 3種工作方式：方式0（基本I/O方式）： A口、B口、C口均為數(shù)據(jù)I/O。輸出鎖存，輸入三態(tài)，不用聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 適用于無條件或查詢方式的數(shù)據(jù)傳送。方式1（選通I/O方式）： A口和B口用于數(shù)據(jù)I/O，輸入/輸出均鎖存， C口用于傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào)，讀C口可了解外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)。 適用于查詢或中斷方式的數(shù)據(jù)I

2、/O。方式2（雙向數(shù)據(jù)傳送方式）： A口為數(shù)據(jù)I/O，B口只能為方式0，C口用作A口雙向傳送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)線。 適用于查詢或中斷方式的數(shù)據(jù)I/O。二、8255A的芯片引腳信號(hào)40腳引腳（40腳）：1.數(shù)據(jù)線：D07：傳送計(jì)算機(jī)與8255之間的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)字。PA07 PB 07 PC07：傳送8255與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò) 信息，PC07可用作數(shù)據(jù)線或聯(lián)絡(luò)線。2.地址線：CS：片選線A1、A0：口選線，尋址 PA、PB、PC數(shù)據(jù)口和控制口。3.讀寫控制線：RD、WR控制計(jì)算機(jī)與8255之間的信息傳送和流向。4.復(fù)位線：RESET高電平復(fù)位，使內(nèi)部寄存器全部清零。三、例題：例：求8255口地址

3、：解： A口(7F00H)； B口(7F01H)； C口(7F02H)； 控制口(7F03H)。 P0 P2.780C51A0A1CS8255373Q0Q1ABi： 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0A口： 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 7F00HB口： 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 7F01HB口： 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 7F02H控制口：0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 7F03H8255編程規(guī)定方式選擇控制字：

4、D7=1C口置位/復(fù)位控制字：D7=08255初始化編程：往控制口寫入控制字，確定8255工作方式。 方式選擇控制字8255A方式選擇注意：有三種基本工作方式： 方式0基本的輸入輸出方式 方式1選通的輸入輸出方式 方式2雙向傳輸方式 只有端口A能工作在方式2； 同一組的兩端口可分別工作在輸入和輸出方式。例： 8255PA口方式0輸出單片機(jī)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)， PB口方式1輸入。PIOS：MOV DPTR，#7F03H；控制口地址 MOV A，#86H ；寫控制字 MOVX DPTR，A ；設(shè)工作方式 MOV DPTR，#7F00H ；PA數(shù)據(jù)口地址 MOV A，R0 ；取RAM的數(shù)據(jù) MOVX D

5、PTR，A ；由PA口輸出鍵盤接口技術(shù)抖動(dòng)時(shí)間10ms開關(guān)動(dòng)作時(shí)間100ms“ 1 ”“ 0 ”10ms前沿抖動(dòng)后沿抖動(dòng)I/O接口+5v+5v消除抖動(dòng)電路開關(guān)單片機(jī)鍵譯碼： 鍵號(hào)為鍵盤位置碼，根據(jù)鍵號(hào)查表得出被按鍵的鍵值。鍵值：數(shù)字鍵09； 字符鍵0AH0FH； 功能鍵10H 。鍵碼=行首鍵號(hào)+列號(hào)（鍵號(hào)必須依次是從左至右書寫） 或鍵碼=列首鍵號(hào)+行號(hào)（鍵號(hào)必須依次是從上至下書寫）一、鍵盤處理程序任務(wù)：1.鍵輸入： 檢查鍵盤是否有鍵被按下，消除按鍵抖動(dòng)。確定被按鍵的鍵號(hào)，獲取鍵號(hào)。 硬件電路消除抖動(dòng)或軟件消除抖動(dòng)。3.鍵處理： 根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)移到不同程序段。 若鍵值屬于數(shù)字、字符鍵，則調(diào)用顯示數(shù)字

6、和字符的子程序。 若鍵值屬于功能鍵，則進(jìn)行多分支轉(zhuǎn)移，執(zhí)行各個(gè)功能程序段。延時(shí)等待10ms 仍有按鍵信號(hào)？Y 有按鍵信號(hào)？NYN鍵盤處理 按鍵釋放？NY二、鍵盤接口方法：1、利用單片機(jī)本身的并行口；2、利用單片機(jī)本身的串行口；3、利用通用接口芯片8155、8255等；4、利用專用接口芯片8279等。三、鍵盤接口的控制方式：1、隨機(jī)方式：每當(dāng)CPU空閑時(shí)執(zhí)行鍵盤掃描程序。2、中斷方式：鍵的按下引起中斷后，單片機(jī)對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。3、定時(shí)方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)地對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。（1）獨(dú)立式鍵盤電路：（2）矩陣式鍵盤： 0 1+5v C0 C1 R0 R1鍵盤I/O接口（2）矩陣式鍵盤電路： 1）掃描法：

7、列線輸出，行線輸入。 列線逐列輸出0，某行有按鍵，行線輸入就為0； 若無按鍵，行線輸入全部為1。 2）反轉(zhuǎn)法： 行列線交換輸入、輸出，兩步獲取按鍵鍵號(hào)。（1）獨(dú)立式鍵盤電路：每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口引線。四、鍵盤接口形式：P1.0P1.1P1.7+5v按鍵處理程序：延時(shí)消抖鍵掃描求鍵號(hào)延時(shí)等待鍵譯碼求鍵值修改顯示緩沖區(qū)跳轉(zhuǎn)各功能程序有按鍵輸入？確有按鍵？按鍵釋放？是數(shù)字鍵？YYYNNNYN1、使用8155作鍵盤接口：接口應(yīng)用：P2.7=0，P2.0=1：A口地址為：0101H；C口地址為：0103H。掃描法：列線輸出，行線輸入。列線逐列輸出0，某行有按鍵，行線輸入就為0；若無按鍵，行線輸

8、入全部為1。0167891415鍵碼=行首鍵號(hào)+列號(hào)（鍵號(hào)必須依次是從左至右書寫） 或鍵碼=列首鍵號(hào)+行號(hào)（鍵號(hào)必須依次是從上至下書寫）判定有無鍵閉合的子程序：MOVDPTR，#0101HMOVA，#00H；A口送00HMOVXDPTR，AINCDPTRINCDPTR；建立C口地址MOVXA，DPTR；讀C口CPLA；A取反，無鍵按下則全“0”ANLA，#0FH；屏蔽A高半字節(jié)（C口只4位）RET執(zhí)行KS1子程序的結(jié)果是：有閉合鍵則（A） 0； 無閉合鍵則（A） 0。CPL A；負(fù)邏輯不直觀，常采取行列線加反相器或 軟件求反的方法把鍵盤改成正邏輯。KS1： 鍵盤掃描子程序如下：（8155的A口

9、、B口、C口和控制口地址分別為7F00H、7F01H、7F02H、7F03H，設(shè)8155A已在主程序中初始化。已設(shè)定為A口方式0輸出，C口的低4位方式0輸入。）KEY1：ACALL KS1 ；調(diào)用判斷有無鍵按下子程序 JNZ LK1 ；有鍵按下時(shí)，（A）0轉(zhuǎn)消抖延時(shí)KEY2：ACALL TM6ms AJMP KEY1 ；無鍵按下返回LK1： ACALL TM12ms ；調(diào)12 ms延時(shí)子程序 ACALL KS1 ；查有無鍵按下，若有則真有鍵按下 JNZ LK2 ；鍵(A) 0逐列掃描 AJMP KEY2 ；不是真有鍵按下，返回LK2：MOV R2，#0FEH ；初始列掃描字（0列）送入R2 M

10、OV R4，#00H ；初始列（0列）號(hào)送入R4LK4：MOV DPTR，#7F00H ；DPTR指向8155PA口 MOV A，R2 ；列掃描字送至8155PA口 MOVX DPTR，A INC DPTR ；DPTR指向8155PC口 INC DPTR MOVX A，DPTR ；從8155 PC口讀入行狀態(tài) JB ACC.0，LONE ；查第0行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第1行 MOV A，#00H ；第0行有鍵按下，行首鍵碼#00HA AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵碼LONE： JB ACC.1，LTWO ；查第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第2行 MOV A，#08H ；第1行有鍵按下，行首鍵碼#08HA AJMP

11、 LKP ；轉(zhuǎn)求鍵碼LTWO：JB ACC.2，LTHR ；查第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第3行 MOV A，#10H ；第2行有鍵按下，行首鍵碼#10HA AJMP LKP ；轉(zhuǎn)求鍵碼LTHR：JB ACC.3，NEXT ；查第3行無鍵按下，轉(zhuǎn)該查下一列 MOV A，#18H ；第3行有鍵按下，行首鍵碼#18HALKP： ADD A，R4 ；求鍵碼，鍵碼=行首鍵碼+列號(hào) PUSH ACC ；鍵碼進(jìn)棧保護(hù)LK3： ACALL KS1 ；等待鍵釋放JNZ LK3 ；鍵未釋放，等待POP ACC ；鍵釋放，鍵碼ARET ；鍵掃描結(jié)束，出口狀態(tài)(A)=鍵碼NEXT： INC R4 ；準(zhǔn)備掃描下一列，列號(hào)加1

12、 MOV A，R2 ；取列掃描字送累加器A JNB ACC.7，KEND ；判斷8列掃描否？掃描完返回 RL A ；掃描字左移一位，變?yōu)橄乱涣袙呙枳?MOV R2，A ；掃描字送入R2保存 AJMP LK4 ；轉(zhuǎn)下一列掃描KEND：AJMP KEY1 KS1： MOV DPTR，#7F00H；DPTR指向8155PA口 MOV A，#00H ；全掃描字A MOVX DPTR，A ；全掃描字送往8155PA口 INC DPTR ；DPTR指向8155PC口 INC DPTR MOVX A，DPTR ；讀入PC口行狀態(tài) CPL A ；變正邏輯，以高電平表示有鍵按下 ANL A，#0FH；屏蔽高4位

13、，只保留低4位行線值 RET ；出口狀態(tài)：(A)0時(shí)有鍵按下TM12ms：MOV R7，#18H ；延時(shí)12 ms子程序TM： MOV R6，#0FFHTM6： DJNZ R6，TM6 DJNZ R7，TM RETTM6ms： MOV R7，#0CH ；延時(shí)6 ms子程序TM2： MOV R6，#0FFHTM62： DJNZ R6，TM6 DJNZ R7，TM RET2、使用8279作鍵盤接口：P2.7=0時(shí)：A0=P2.0=1：命令口地址為：7FFFH；A0=P2.0=0：數(shù)據(jù)口地址為：7EFFH。 （程序略）鍵碼=行首鍵號(hào)+列號(hào)（鍵號(hào)必須依次是從左至右書寫） 0134567874LS156

14、為雙2-4譯碼器/分配器3、使用中斷方式作鍵盤接口： 當(dāng)有鍵按下時(shí)，INT1為低，向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，在中斷服務(wù)程序中除完成鍵識(shí)別、鍵功能處理外，仍須有清除鍵抖動(dòng)等功能。0481215913鍵碼=列首鍵號(hào)+行號(hào)（鍵號(hào)必須依次是從上至下書寫）顯示器接口技術(shù) LED顯示器用于顯示工業(yè)控制參數(shù)、過程狀態(tài)。一、 LED顯示原理： 共陰極LED和共陽極LED。 當(dāng)LED字段引線與數(shù)據(jù)線連接，每個(gè)顯示字形對(duì)應(yīng)一個(gè)字形碼。 LED（Light Emiting Diode)COM P1.01.7 MCS-51a f b g e c d habh代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段hgfedcbaa

15、b hCOM共陰極共陰極和共陽極的字段碼互為反碼 。顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HT31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80HL38HC7H96FH90H8FFH00HA77H88H“滅”00FFHB7CH83H二、顯示程序任務(wù)：1、設(shè)置顯示緩沖區(qū)，存放待顯示數(shù)據(jù)和字符（位置碼）。2、顯示譯碼：程序存儲(chǔ)器中建立字形碼常數(shù)表，查表得出對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)和字符的字形碼。3、輸出顯示：

16、輸出字形碼到顯示端口。例： MOV DPTR，#WTAB ；指向字形碼表首地址MOV A，R0 ；取顯示緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)MOVC A，A+DPTR ；查表顯示譯碼MOV P1，A ；輸出顯示W(wǎng)TAB：DB3FH，06H，5BH；字形代碼表（共陰）COM P1.01.7 MCS-51a f b g e c d habh三、 LED接口電路：顯示多位數(shù)據(jù)的兩種電路：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 對(duì)應(yīng)字位線： D0 D1 D2 D3 D4 D5特點(diǎn)：顯示亮度大，硬件和軟件都較簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。1靜態(tài)顯示： 多位LED共用一個(gè)8位字段口（共陰極或共陽極）， 各位LED公共端用字位口控制，掃描輸出顯示不同字形。 顯示

17、緩沖區(qū)與多位LED對(duì)應(yīng)關(guān)系： 每個(gè)LED需要一個(gè)8位并行口。 a b hCOM a b hCOM a b hCOMa f b g e c d h 段控和位控例：顯示80C51片內(nèi)RAM中以30H為首地址的8位字形數(shù)的程序：靜態(tài)顯示電路“0”程序：DIR：PUSHACC；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSHDPH PUSHDPL MOVR2，#08H；顯示8個(gè)數(shù) MOVR0，#30H；顯示緩沖區(qū)地址送入R0DL0：MOVA，R0；取要顯示的數(shù)作查表偏移量 MOVDPTR，#TAB；指向字形碼表首 MOVCA，A+DPTR；查表得字形碼 MOVSBUF，A；發(fā)送顯示DL1：JNBTI，DL1；等待發(fā)送完一楨數(shù)據(jù) C

18、LRTI；清標(biāo)志，準(zhǔn)備繼續(xù)發(fā)送 INCR0；更新顯示單元 DJNZR2，DL0；重復(fù)顯示所有數(shù)碼管 POPDPL；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POPDPH POPACC RETTAB：DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H ；0，1，2，3，4 DB92H，82H，0F8H，80H，90H，88H ；5，6，7，8，9，A DB83H，0C6H，0A1H，86H，8EH ；B，C，D，E，F(xiàn)共陽極2動(dòng)態(tài)顯示： 分時(shí)輪流選通數(shù)碼管的公共端，使得各數(shù)碼管輪流導(dǎo)通，在選通相應(yīng)LED后，即在顯示字段上得到顯示字形碼。 特點(diǎn)：提高數(shù)碼管的發(fā)光效率，可簡(jiǎn)化硬件線路。舉例見后：COMhCOMD7D1D0D0D1D

19、2hbbhCOMa f b g e c d haaba“位控”“段控”用8279作LED顯示器接口：P2.7=0時(shí)：A0=P2.0=1：命令口地址為：7FFFH；A0=P2.0=0：數(shù)據(jù)口地址為：7EFFH。 （程序略）段碼位碼程序參考流程如右：讀鍵輸入子程序框圖復(fù)習(xí)思考題1 認(rèn)真復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)過程，弄清8段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理。2 改寫數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)程序?qū)崿F(xiàn)顯示“HELLO”字符。3 改寫鍵盤掃描顯示實(shí)驗(yàn)程序，實(shí)現(xiàn)按鍵顯示“123456”字符。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)說明三、實(shí)驗(yàn)儀器四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求第七次實(shí)驗(yàn)單片機(jī)鍵盤LED顯示實(shí)驗(yàn) 五、思考題一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握鍵盤和LED顯示器的接

20、口方法和編程方法。2、掌握鍵盤掃描和LED八段碼顯示器的工作原理。 3、學(xué)習(xí)并口擴(kuò)展的程序編寫方法。 二、實(shí)驗(yàn)說明 1、利用實(shí)驗(yàn)儀提供的鍵盤掃描電路和顯示電路,做一個(gè)掃描鍵盤和數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)，把按鍵輸入的鍵碼在六位數(shù)碼管上顯示出來。實(shí)驗(yàn)程序可分成三個(gè)模塊。鍵輸入模塊：掃描鍵盤、讀取一次鍵盤并將鍵值存入鍵值緩沖單元。顯示模塊：將顯示單元的內(nèi)容在顯示器上動(dòng)態(tài)顯示。主程序：調(diào)用鍵輸入模塊和顯示模塊。 三、實(shí)驗(yàn)儀器和條件計(jì)算機(jī)偉福實(shí)驗(yàn)箱（ lab2000P ） 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、本實(shí)驗(yàn)儀提供了一個(gè)64的小鍵盤，向列掃描碼地址(0X002H)逐列輸出低電平，然后從行碼地址(0X001H)讀回。如果有鍵按下

21、,則相應(yīng)行的值應(yīng)為低,如果無鍵按下，由于上拉的作用，行碼為高。這樣就可以通過輸出的列碼和讀取的行碼來判斷按下的是什么鍵。在判斷有鍵按下后，要有一定的延時(shí)，防止鍵盤抖動(dòng)。地址中的X是由KEY/LED CS 決定，參見地址譯碼。做鍵盤和LED實(shí)驗(yàn)時(shí)，需將KEY/LED CS 接到相應(yīng)的地址譯碼上。以便用相應(yīng)的地址來訪問。例如將KEY/LED CS信號(hào)接CS0上，則列掃描地址為08002H，行碼地址為08001H。列掃描碼還可以分時(shí)用作LED的位選通信號(hào)。 2、本實(shí)驗(yàn)儀提供了6 位8段碼LED顯示電路，只要按地址輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器的控制。顯示共有6位，用動(dòng)態(tài)方式顯示。8位段碼、6位位碼

22、是由兩片74LS374輸出。位碼經(jīng)MC1413或ULN2003倒相驅(qū)動(dòng)后，選擇相應(yīng)顯示位。 3、本實(shí)驗(yàn)儀中 8位段碼輸出地址為0X004H，位碼輸出地址為 0X002H。此處X是由KEY/LED CS 決定，參見地址譯碼。做鍵盤和LED實(shí)驗(yàn)時(shí)，需將KEY/LED CS 接到相應(yīng)的地址譯碼上。以便用相應(yīng)的地址來訪問。例如，將KEY/LED CS 接到CS0上，則段碼地址為08004H，位碼地址為08002H。 主程序參考流程：讀鍵輸入子程序框圖顯示子程序框圖實(shí)驗(yàn)電路及連線 參考源程序1OUTBIT equ 08002h ; 位控制口OUTSEG equ 08004h ; 段控制口IN equ 0

23、8001h ; 鍵盤讀入口LEDBuf equ 60h ; 顯示緩沖 ljmp StartLEDMAP: ; 八段管顯示碼 db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71hDelay: ; 延時(shí)子程序 mov r7, #0DelayLoop: djnz r7, DelayLoop djnz r6, DelayLoop retDisplayLED: mov r0, #LEDBuf mov r1, #6 ; 共6個(gè)八段管 mov r2, #00100000b ; 從左邊開始顯示參考

24、源程序2Loop: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a ; 關(guān)所有八段管 mov a, r0 mov dptr, #OUTSEG movx dptr, a mov dptr, #OUTBIT mov a, r2 movx dptr, a ; 顯示一位八段管 mov r6, #1 call Delay mov a, r2 ; 顯示下一位 rr a mov r2, a inc r0 djnz r1, Loop ret參考源程序3 TestKey: mov dptr, #OUTBIT mov a, #0 movx dptr, a ; 輸出線置為0 mov

25、 dptr, #IN movx a, dptr ; 讀入鍵狀態(tài) cpl a anl a, #0fh ; 高四位不用 retKeyTable: ; 鍵碼定義 db 16h, 15h, 14h, 0ffh db 13h, 12h, 11h, 10h db 0dh, 0ch, 0bh, 0ah db 0eh, 03h, 06h, 09h db 0fh, 02h, 05h, 08h db 00h, 01h, 04h, 07hGetKey: mov dptr, #OUTBIT mov P2, dph mov r0, #Low(IN) mov r1, #00100000b mov r2, #6參考源程序4 KLoop: mov a, r1 ; 找出鍵所在列 cpl a movx dptr, a cpl a rr a mov r1, a ; 下一列 movx a, r0 cpl a anl a, #0fh jnz Goon1 ; 該列有鍵入 djnz r2, KLoop mov r2, #0ffh ; 沒有鍵按下, 返回 0ffh sjmp Ex