第10章 鍵盤(pán)顯示器接口

第10章AT89S51單片機(jī)與輸入/輸出

外設(shè)的接口12

第10章目錄10.1LED數(shù)碼管的顯示原理

10.1.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)

10.1.2LED數(shù)碼管工作原理10.2鍵盤(pán)接口原理

10.2.1鍵盤(pán)輸入應(yīng)解決的問(wèn)題

10.2.2鍵盤(pán)的工作原理

10.2.3鍵盤(pán)的工作方式10.3鍵盤(pán)/顯示器接口設(shè)計(jì)實(shí)例

10.3.1利用AT89S51單片機(jī)串行口實(shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)/顯示器接口

10.3.2各種專用的鍵盤(pán)/顯示器接口芯片簡(jiǎn)介

10.3.3專用接口芯片CH451實(shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)/顯示器控制

10.3.4專用接口芯片HD7279實(shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)/顯示器控制10.4AT89S51單片機(jī)與液晶顯示器（LCD）的接口

10.4.1LCD顯示器的分類

10.4.2點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊介紹

10.4.3AT89S51單片機(jī)與LCD的接口及軟件編程10.5AT89S51單片機(jī)與微型打印機(jī)TPP-40A/16A的接口10.6AT89S51單片機(jī)與BCD碼撥盤(pán)的接口設(shè)計(jì)3內(nèi)容概要大多數(shù)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，都要配置輸入外設(shè)和輸出外設(shè)。常用的輸入外設(shè)有鍵盤(pán)、BCD碼撥盤(pán)等；常用的輸出外設(shè)有LED數(shù)碼管、LCD顯示器、打印機(jī)等。本章介紹AT89S51與各種輸入外設(shè)、輸出外設(shè)的接口設(shè)計(jì)以及軟件編程。410.1LED數(shù)碼管的顯示原理 LED（LightEmittingDiode）發(fā)光二極管縮寫(xiě)。LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的。10.1.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)的LED數(shù)碼管為“8”字型的，共計(jì)8段。每一段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。有共陽(yáng)極和共陰極兩種，如圖10-1所示。共陰極發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常公共陰極接地。當(dāng)陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 同樣，共陽(yáng)極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。56圖10-18段LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及外形為了使數(shù)碼管顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，要把某些段發(fā)光二極管點(diǎn)亮，就要為L(zhǎng)ED數(shù)碼管提供段碼（字型碼）。LED數(shù)碼管共計(jì)8段。正好是一個(gè)字節(jié)。習(xí)慣上是以“a”段對(duì)應(yīng)段碼字節(jié)的最低位。各段與字節(jié)中各位對(duì)應(yīng)關(guān)系如表10-1所示。按照上述格式，顯示各種字符的8段LED數(shù)碼管的段碼如表10-2所示。78表10-1只列出了部分段碼，讀者可以根據(jù)實(shí)際情況選用，或重新定義。除“8”字型的LED數(shù)碼管外，市面上還有“±1”型、“米”字型和“點(diǎn)陣”型LED顯示器，如圖10-2所示。本章均以“8”字型的LED數(shù)碼管為例。

圖10-2

其他各種字型的LED顯示器910.1.2LED數(shù)碼管工作原理 圖10-3所示為顯示4位字符的LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)原理圖。N位位選線和8

N條段碼線。段碼線控制顯示字型，而位選線控制著該顯示位的LED數(shù)碼管的亮或暗。

10圖10-34位LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)原理圖LED數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。1．LED靜態(tài)顯示方式無(wú)論多少位LED數(shù)碼管，同時(shí)處于顯示狀態(tài)。靜態(tài)顯示方式，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或接+5V）；每位的段碼線（a～dp）分別與一個(gè)8位的I/O口鎖存器輸出相連。如果送往各個(gè)LED數(shù)碼管所顯示字符的段碼一經(jīng)確定，則相應(yīng)I/O口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)字符的段碼為止。正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示方式的顯示無(wú)閃爍，亮度都較高，軟件控制比較容易。11圖10-4為4位LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示器電路，各位可獨(dú)立顯示，靜態(tài)顯示方式接口編程容易，但是占用口線較多。對(duì)圖10-4電路，若用I/O口線接口，要占用4個(gè)8位I/O口。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，所需的電流比較大，對(duì)電源的要求也就隨之增高，這時(shí)一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。2．LED動(dòng)態(tài)顯示方式無(wú)論在任何時(shí)刻只有一個(gè)LED數(shù)碼管處于顯示狀態(tài)，即單片機(jī)采用“掃描”方式控制各個(gè)數(shù)碼管輪流顯示。1213圖10-44位LED靜態(tài)顯示電路在多位LED顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有顯示位的段碼線的相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。圖10-5所示為一個(gè)4位8段LED動(dòng)態(tài)顯示電路。其中段碼線占用一個(gè)8位I/O口，而位選線占用一個(gè)4位I/O口。必須采用動(dòng)態(tài)的“掃描”顯示方式。即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要有顯示的字符的段碼。1415圖10-54位8段LED動(dòng)態(tài)顯示電路雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，由于余輝和人眼的“視覺(jué)暫留”作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成“多位同時(shí)亮”的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。LED不同位顯示的時(shí)間間隔（掃描間隔）應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。顯示位數(shù)多，將占大量的單片機(jī)時(shí)間，因此動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)質(zhì)是以犧牲單片機(jī)時(shí)間來(lái)?yè)Q取I/O端口的減少。圖10-6所示為8位LED動(dòng)態(tài)顯示2009.10.10的過(guò)程。圖10-6（a）所示為顯示過(guò)程，某一時(shí)刻，只有一位LED被選通顯示，其余位則是熄滅的；圖10-6（b）所示為實(shí)際的顯示結(jié)果，人眼看到的是8位穩(wěn)定的同時(shí)顯示的字符。16

圖10-68位LED動(dòng)態(tài)顯示過(guò)程和結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，顯示器越多，優(yōu)勢(shì)越明顯。缺點(diǎn)是顯示亮度不如靜態(tài)顯示的亮度高。如果“掃描”速率較低，會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。1710.2鍵盤(pán)接口原理鍵盤(pán)具有向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、命令等功能，是人與單片機(jī)對(duì)話的主要手段。下面介紹鍵盤(pán)的工作原理和鍵盤(pán)的工作方式。10.2.1鍵盤(pán)輸入應(yīng)解決的問(wèn)題1．鍵盤(pán)的任務(wù)任務(wù)有三項(xiàng)：(1)判別是否有鍵按下？若有，進(jìn)入下一步工作。(2)識(shí)別哪一個(gè)鍵被按下，并求出相應(yīng)的鍵值。(3)根據(jù)鍵值，找到相應(yīng)鍵值的處理程序入口。182．鍵盤(pán)輸入的特點(diǎn)常見(jiàn)鍵盤(pán)：觸摸式鍵盤(pán)、薄膜鍵盤(pán)和按鍵式鍵盤(pán)，最常用的是按鍵式鍵盤(pán)。按鍵實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)開(kāi)關(guān)。如圖10-7（a）所示，按鍵開(kāi)關(guān)的兩端分別連接在行線和列線上，通過(guò)鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合，其行線電壓輸出波形如圖10-7（b）所示。

圖10-7

鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)及其行線波形19圖10-7（b）所示的t1和t3分別為鍵的閉合和斷開(kāi)過(guò)程中的抖動(dòng)期（呈現(xiàn)一串負(fù)脈沖），抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms，t2為穩(wěn)定的閉合期，其時(shí)間由按鍵動(dòng)作確定，一般為十分之幾秒到幾秒，t0、t4為斷開(kāi)期。3．按鍵的識(shí)別鍵的閉合與否，行線輸出電壓上就是呈現(xiàn)高電平或低電平。高電平，表示鍵斷開(kāi)，低電平則表示鍵閉合，通過(guò)對(duì)行線電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，可確認(rèn)按鍵按下以及按鍵釋放與否。為了確保對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵有效，必須消除抖動(dòng)期t1和t3的影響。204．如何消除按鍵的抖動(dòng)按鍵去抖動(dòng)的方法有兩種：一種軟件延時(shí)，本思想是：在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線為低電平，執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后，確認(rèn)該行線電平是否仍為低電平，如果仍為低電平，則確認(rèn)該行確實(shí)有鍵按下。當(dāng)按鍵松開(kāi)時(shí)，行線的低電平變?yōu)楦唠娖?，?zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后，檢測(cè)該行線為高電平，說(shuō)明按鍵確實(shí)已經(jīng)松開(kāi)。采取本措施，可消除兩個(gè)抖動(dòng)期t1和t3的影響。另一種是采用專用的鍵盤(pán)/顯示器接口芯片，這類芯片中都有自動(dòng)去抖動(dòng)的硬件電路。2110.2.2鍵盤(pán)的工作原理鍵盤(pán)可分為兩類：非編碼鍵盤(pán)和編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)是利用按鍵直接與單片機(jī)相連接而成，這種鍵盤(pán)通常使用在按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。使用這種鍵盤(pán)，系統(tǒng)功能通常比較簡(jiǎn)單，需要處理的任務(wù)較少，但是可以降低成本、簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。按鍵的信息通過(guò)軟件來(lái)獲取。1．非編碼鍵盤(pán)常見(jiàn)的為兩種結(jié)構(gòu)：獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)。（1）獨(dú)立式鍵盤(pán)特點(diǎn)是：一鍵一線，各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)鍵各接一條I/O口線，通過(guò)檢測(cè)I/O輸入線的電平狀態(tài)，可容易地判斷哪個(gè)按鍵被按下，如圖10-8所示。22圖10-8獨(dú)立式鍵盤(pán)接口電路23對(duì)于圖10-8的鍵盤(pán)，圖中的上拉電阻保證按鍵釋放時(shí)，輸入檢測(cè)線上有穩(wěn)定的高電平。當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)線就變成了低電平，與其他按鍵相連的檢測(cè)線仍為高電平，只需讀入I/O輸入線的狀態(tài)，判別哪一條I/O輸入線為低電平，很容易識(shí)別哪個(gè)鍵被按下。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，各條檢測(cè)線獨(dú)立，識(shí)別按下按鍵的軟件編寫(xiě)簡(jiǎn)單。適用于鍵盤(pán)按鍵數(shù)目較少的場(chǎng)合，不適用于鍵盤(pán)按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，因?yàn)閷⒄加幂^多的I/O口線。24識(shí)別某一鍵是否按下的子程序：KEYIN： MOV P1，0FFH；P1口寫(xiě)入1，設(shè)置P1口為輸入狀態(tài) MOV A，P1 ；讀入8個(gè)按鍵的狀態(tài) CJNE A，#0FFH，QUDOU；有鍵按下，跳去抖動(dòng) LJMP RETURN ；無(wú)鍵按下，返回

QUDOU：MOVR3，A ；8個(gè)按鍵的狀態(tài)送R3保存 LCALLDELAY10 ；調(diào)用延時(shí)子程序，軟件去鍵抖動(dòng) MOV A，P1 ；再一次讀入8個(gè)按鍵的狀態(tài) CJNE A，R3，RETURN；兩次鍵值比較，不同， ；是抖動(dòng)引起，轉(zhuǎn)RETURN 25KEY0：

MOV C，P1.0；有鍵按下，讀P1.0的按鍵狀態(tài) JC KEY1 ；P1.0為高，該鍵未按下，跳KEY1， ；判下一個(gè)鍵 LJMP PKEY0 ；P1.0的鍵按下，跳PKEY0處理KEY1：

MOV C，P1.1；讀P1.1的按鍵狀態(tài) JC KEY2 ；P1.1為高，該鍵未按下，跳KEY2， ；判下一個(gè)鍵 LJMP PKEY1 ；P1.1的鍵按下，跳PKEY1處理26KEY2：

MOV C，P1.2 ；讀P1.2的按鍵狀態(tài) JC KEY3 ；P1.2為高，該鍵未按下，跳 ；KEY3，判下一個(gè)鍵 LJMP PKEY2

；P1.2的鍵按下，跳PKEY2處理KEY3：

MOV C，P1.3 ；讀P1.3的按鍵狀態(tài) …… ……KEY7：

MOV C，P1.7 ；讀P1.7的按鍵狀態(tài) JC RETURN ；P1.7為高，該鍵未按下，跳

；RETURN處 LJMP PKEY7

；P1.7的鍵按下，跳PKEY7處理RETURN：

RET ；子程序返回27軟件延時(shí)10ms子程序DELAY10的編寫(xiě)，參見(jiàn)第4章。對(duì)應(yīng)8個(gè)按鍵的鍵處理程序PKEY0~PKEY7，根據(jù)按鍵功能的要求來(lái)編寫(xiě)。注意，在進(jìn)入鍵處理程序后，需要先等待按鍵釋放，再執(zhí)行鍵處理功能。另外，在鍵處理程序完成后，一定要跳向RETURN標(biāo)號(hào)處返回。（2）矩陣式鍵盤(pán)矩陣式（也稱行列式）鍵盤(pán)用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。如圖10-9所示，一個(gè)44的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)16個(gè)按鍵鍵盤(pán)。在按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，要節(jié)省較多的I/O口線。2829圖10-9

矩陣式鍵盤(pán)接口矩陣中無(wú)按鍵按下時(shí)，行線為高電平；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。列線的電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線的電平也為高，這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣式鍵盤(pán)中行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合，才能確定閉合鍵位置。下面討論矩陣式鍵盤(pán)按鍵的識(shí)別方法。①掃描法。第1步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵按下；第2步，如有鍵被按下，識(shí)別出具體的鍵位。下面以圖10-9所示的鍵3被按下為例，說(shuō)明識(shí)別過(guò)程。30第1步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵按下。先把所有列線均置為0，然后檢查各行線電平是否都為高，如果不全為高，說(shuō)明有鍵按下，否則無(wú)鍵被按下。例如，當(dāng)鍵3按下時(shí)，第1行線為低，還不能確定是鍵3被按下，因?yàn)槿绻恍械逆I2、1或0之一被按下，行線也為低電平。只能得出第1行有鍵被按下的結(jié)論。第2步，識(shí)別出哪個(gè)按鍵被按下。采用逐列掃描法，在某一時(shí)刻只讓1條列線處于低電平，其余所有列線處于高電平。當(dāng)?shù)?列為低電平，其余各列為高電平時(shí)，因?yàn)槭擎I3被按下，第1行的行線仍處于高電平；31當(dāng)?shù)?列為低電平，其余各列為高電平時(shí)，第1行的行線仍處于高電平；直到讓第4列為低電平，其余各列為高電平時(shí)，此時(shí)第1行的行線電平變?yōu)榈碗娖剑瑩?jù)此，可判斷第1行第4列交叉點(diǎn)處的按鍵，即鍵3被按下。綜上所述，掃描法的思想是，先把某一列置為低電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行線電平為低電平，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。32②線反轉(zhuǎn)法。掃描法要逐列掃描查詢，有時(shí)則要多次掃描。而線反轉(zhuǎn)法則很簡(jiǎn)練，無(wú)論被按鍵是處于第一列或最后一列，均只需經(jīng)過(guò)兩步便能獲得此按鍵所在的行列值，下面以圖10-10所示的矩陣式鍵盤(pán)為例，介紹線反轉(zhuǎn)法的具體步驟。

讓行線編程為輸入線，列線編程為輸出線，并使輸出線輸出為全低電平，則行線中電平由高變低的所在行為按鍵所在行。

再把行線編程為輸出線，列線編程為輸入線，并使輸出線輸出為全低電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。33兩步即可確定按鍵所在的行和列，從而識(shí)別出所按的鍵。

34圖10-10

采用線反轉(zhuǎn)法的矩陣式鍵盤(pán)假設(shè)鍵3被按下。第一步，P1.0～P1.3輸出全為“0”，然后，讀入P1.4～P1.7線的狀態(tài)，結(jié)果P1.4=0，而P1.5～P1.7均為1，因此，第1行出現(xiàn)電平的變化，說(shuō)明第1行有鍵按下；第二步，讓P1.4～P1.7輸出全為“0”，然后，讀入P1.0～P1.3位，結(jié)果P1.0=0，而P1.1～P1.3均為1，因此第4列出現(xiàn)電平的變化，說(shuō)明第4列有鍵按下。綜上所述，即第1行、第4列按鍵被按下，此按鍵即鍵3按下。線反轉(zhuǎn)法簡(jiǎn)單適用，但不要忘記按鍵去抖動(dòng)處理。3510.2.3鍵盤(pán)的工作方式單片機(jī)在忙于其他各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)的輸入，這取決于鍵盤(pán)的工作方式。工作方式選取原則是，既要保證及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又不過(guò)多占用單片機(jī)工作時(shí)間。鍵盤(pán)工作方式有3種，即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。1．編程掃描方式也稱查詢方式，利用單片機(jī)空閑時(shí)，調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，反復(fù)掃描鍵盤(pán)。如果單片機(jī)的查詢的頻率過(guò)高，雖能及時(shí)響應(yīng)鍵盤(pán)的輸入，但也會(huì)影響其他任務(wù)的進(jìn)行。查詢的頻率過(guò)低，可能會(huì)鍵盤(pán)輸入漏判。36所以要根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)的繁忙程度和鍵盤(pán)的操作頻率，來(lái)調(diào)整鍵盤(pán)掃描的頻率。2．定時(shí)掃描方式每隔一定的時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次。在這種方式中，通常利用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器產(chǎn)生的定時(shí)中斷，進(jìn)入中斷子程序來(lái)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵，并執(zhí)行相應(yīng)鍵的處理程序。為了不漏判有效的按鍵，定時(shí)中斷的周期一般應(yīng)小于100ms。373．中斷掃描方式為提高單片機(jī)掃描鍵盤(pán)的工作效率，可采用中斷掃描方式，如圖10-11所示。圖中的鍵盤(pán)只有在鍵盤(pán)有按鍵按下時(shí)，發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)中斷，執(zhí)行鍵盤(pán)掃描程序中斷服務(wù)子程序。如無(wú)鍵按下，單片機(jī)將不理睬鍵盤(pán)。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是，只有按鍵按下時(shí)，才進(jìn)行處理，所以其實(shí)時(shí)性強(qiáng)，工作效率高。3839圖10-11

采用線反轉(zhuǎn)法的矩陣式鍵盤(pán)非編碼矩陣式鍵盤(pán)所完成的工作分為3個(gè)層次。（1）單片機(jī)如何來(lái)監(jiān)視鍵盤(pán)的輸入，體現(xiàn)在鍵盤(pán)的工作方式上就是：①編程掃描；②定時(shí)掃描；③中斷掃描。（2）確定按下鍵的鍵號(hào)。體現(xiàn)在按鍵的識(shí)別方法上就是：①掃描法；②線反轉(zhuǎn)法。（3）根據(jù)按下鍵的鍵號(hào)，實(shí)現(xiàn)按鍵的功能，即跳向?qū)?yīng)的鍵處理程序。10.3鍵盤(pán)/顯示器接口設(shè)計(jì)實(shí)例在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都是把鍵盤(pán)和顯示器放在一起考慮。也有的系統(tǒng)僅單獨(dú)需要鍵盤(pán)或顯示器。介紹幾種實(shí)用的鍵盤(pán)/顯示器接口的設(shè)計(jì)方案。4010.3.1利用AT89S51串行口實(shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)/顯示器接口 當(dāng)AT89S51單片機(jī)的串行口未作它用時(shí)，可使用AT89S51的串行口的方式0的輸出方式，構(gòu)成鍵盤(pán)/顯示器接口，如圖10-12所示。 8個(gè)74LS164：74LS164(0)～74LS164(7)作為8位LED數(shù)碼管的段碼輸出口，AT89S51的P3.4、P3.5作為兩行鍵的行狀態(tài)輸入線，P3.3作為T(mén)XD引腳同步移位脈沖輸出控制線，P3.3=0時(shí)，與門(mén)封死，禁止同步移位脈沖輸出。這種方案主程序可不必掃描顯示器，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使單片機(jī)有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。 下面列出顯示子程序和鍵盤(pán)掃描子程序。41

圖10-12

用AT89S51串行口擴(kuò)展鍵盤(pán)/顯示器42顯示子程序：DIR：

SETB P3.3 ；P3.3=1，允許TXD腳同步移位脈沖輸出 MOV R7，＃08H ；送出的段碼個(gè)數(shù) MOV R0，＃7FH ；7FH～78H為顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)DL0：

MOVA，@R0 ；取出要顯示的數(shù)送A ADDA，＃0DH ；加上偏移量 MOVCA，@A＋PC ；查段碼表SEGTAB，取出段碼 MOVSBUF，A ；將段碼送串行口的SBUFDL1：

JNB TI，DL1 ；查詢1個(gè)字節(jié)的段碼輸出完否？

CLR TI ；

1字節(jié)的段碼輸出完，清TI標(biāo)志 DEC R0 ；指向下一個(gè)顯示數(shù)據(jù)單元43

DJNZ R7，DL0 ；段碼個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器R7是否為0，如不 ；為0，繼續(xù)送段碼 CLRP3.3 ；

8個(gè)段碼輸出完畢，關(guān)閉顯示器輸出 RET ；返回SEGTAB：DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；共陽(yáng)極段 ；碼表 DB 92H，82H，0F8H，90H；

DB 88H，83H，0C6H，0A1H，86H； DB 8FH，0BFH，8CH，0FFH，0FFH；44鍵盤(pán)掃描子程序：KEYI：

MOVA，＃00H；判斷有無(wú)鍵按下，使所有列線為0 MOVSBUF，A；掃描鍵盤(pán)的（8）號(hào)74LS164輸出為

；00H，使所有列線為0KL0：

JNB TI，KL0 ；串行輸出完否？ CLRTI ；串行輸出完畢，清TIKL1：

JNB P3.4，PK1；第1行有閉合鍵嗎？如有，跳PK1 ；進(jìn)行處理 JB P3.5，KL1；在第2行鍵中有閉合鍵嗎？無(wú)閉 ；合鍵跳KL145PK1：

ACALLDL10 ；調(diào)用延時(shí)10ms子程，軟件消抖動(dòng) JNB P3.4，PK2 ；判斷是否由抖動(dòng)引起？ JB P3.5，KL1PK2：

MOVR7，＃08H ；不是抖動(dòng)引起的 MOVR6，＃0FEH ；判別是哪一個(gè)鍵按下，F(xiàn)EH為最左 ；1列為低 MOVR3，＃00H ；R3為列號(hào)寄存器 MOVA，R6KL5：

MOVSBUF，A ；列掃描，列掃描碼從串行口輸出

46KL2：

JNB TI，KL2 ；等待串行口發(fā)送完 CLRTI ；串行口發(fā)送完畢，清TI標(biāo)志 JNB P3.4，PKONE ；讀第1行線狀態(tài)，第1行有鍵 ；閉合，跳PKONE JB P3.5，NEXT ；讀第2行狀態(tài)，2行某鍵否？ MOVR4，＃08H ；2行中有鍵被按下，行首鍵 ；號(hào)08H送R4 AJMPPK3PKONE：MOVR4，＃00H ；1行鍵中有鍵按下，行首鍵 ；號(hào)00H送R4PK3：

MOVSBUF，＃00H ；等待鍵釋放，發(fā)送00H使所 ；有列線為低47KL3：

JNB TI，KL3 ；判1個(gè)字節(jié)是否發(fā)送完畢 CLRTI ；發(fā)送完畢，清標(biāo)志KL4：

JNB P3.4，KL4 ；判行線狀態(tài) JNB P3.5，KL4 MOVA，R4 ；兩行線均為高，說(shuō)明鍵已釋放

ADDA，R3 ；計(jì)算得鍵碼→A RETNEXT： MOVA，R6 ；列掃描碼左移一位，判下一列鍵 RL A MOVR6，A ；記住列掃描碼于R6中

48

INC R3 ；列號(hào)增1 DJNZR7，KL5 ；列計(jì)數(shù)器R7減1，8列 ；鍵都檢查完否？ AJMPKEYI ；

8列掃描完，開(kāi)始下一個(gè)鍵盤(pán)掃描周期DL10：

MOVR7，＃0AH ；延時(shí)10ms子程序DL：

MOVR6，＃0FFHDL6：

DJNZR6，DL6 DJNZR7，DL RET本例中，如只需LED數(shù)碼管顯示部分，可把鍵盤(pán)部分的電路去掉即可；如只需鍵盤(pán)，可把LED數(shù)碼管部分的電路去掉。4910.3.2各種專用的鍵盤(pán)/顯示器接口芯片簡(jiǎn)介用專用芯片，可省去編寫(xiě)鍵盤(pán)/顯示器動(dòng)態(tài)掃描程序以及鍵盤(pán)去抖動(dòng)程序編寫(xiě)的繁瑣工作。目前各種專用接口芯片種類繁多，各有特點(diǎn)，總體趨勢(shì)是并行接口芯片逐漸退出，串行接口芯片越來(lái)越多的得到應(yīng)用。早期的較為流行的鍵盤(pán)/顯示器芯片8279，目前流行的鍵盤(pán)/顯示器接口芯片均采用串行通信方式，占用口線少。常見(jiàn)的芯片有：周立功公司的ZLG7289A、ZLG7290B、MAX7219、南京沁恒公司的CH451、HD7279和BC7281等。50這些芯片全采用動(dòng)態(tài)掃描方式，且控制的鍵盤(pán)均為編碼鍵盤(pán)。1.專用鍵盤(pán)/顯示器接口芯片8279可編程的并行鍵盤(pán)/顯示器接口芯片。內(nèi)部有鍵盤(pán)FIFO（先進(jìn)先出堆棧）/傳感器雙重功能的8×8=64字節(jié)RAM，鍵盤(pán)控制部分可控制8×8的鍵盤(pán)矩陣，能自動(dòng)獲得按下鍵的鍵號(hào)。自動(dòng)去鍵盤(pán)抖動(dòng)并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示RAM的容量為16×8位，最多可控制16個(gè)LED數(shù)碼管顯示。8279已經(jīng)逐漸淡出市場(chǎng)。512.專用鍵盤(pán)/顯示器芯片ZLG7290B采用I2C串行口總線結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)8位LED顯示和64鍵的鍵盤(pán)管理，需外接晶振，使用按鍵功能時(shí)要接8個(gè)二極管，電路稍顯復(fù)雜，且每次I2C通信間隔稍長(zhǎng)（10ms）。功能：閃爍、段點(diǎn)亮、段熄滅、功能鍵、連擊鍵計(jì)數(shù)等。其中，功能鍵實(shí)現(xiàn)了組合按鍵，這在此類芯片中極具特點(diǎn)；連擊鍵計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)了識(shí)別長(zhǎng)按鍵的功能，也是獨(dú)有的。3.專用顯示器芯片MAX7219MAXIM（美信）公司的產(chǎn)品。該芯片采用串行SPI接口，僅是單純驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管，沒(méi)有鍵盤(pán)管理功能。524.專用顯示器芯片BC7281可驅(qū)動(dòng)16位LED數(shù)碼管顯示和實(shí)現(xiàn)64鍵的鍵盤(pán)管理，可實(shí)現(xiàn)閃爍、段點(diǎn)亮、段熄滅等功能。最大特點(diǎn)是通過(guò)外接移位寄存器驅(qū)動(dòng)16位LED數(shù)碼管。但所需外圍電路較多，占PCB空間較大，且在驅(qū)動(dòng)16位LED數(shù)碼管時(shí)，由于采用動(dòng)態(tài)掃描方式工作，電流噪聲過(guò)大。5．專用鍵盤(pán)/顯示器芯片HD7279與單片機(jī)間采用串行通信，可控制并驅(qū)動(dòng)8位LED數(shù)碼管和實(shí)現(xiàn)64（8×8）鍵的鍵盤(pán)管理。外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，目前得到較為廣泛的應(yīng)用。536．專用鍵盤(pán)/顯示器芯片CH451可動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8位LED數(shù)碼管顯示，具有BCD碼譯碼、閃爍、移位等功能。內(nèi)置大電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，段電流不小于30mA，位電流不小于160mA。內(nèi)置64（8×8）鍵鍵盤(pán)控制器，可對(duì)8×8矩陣鍵盤(pán)自動(dòng)掃描，且有去抖動(dòng)電路，并提供鍵盤(pán)中斷和按鍵釋放標(biāo)志位，可供查詢按鍵按下與釋放狀態(tài)。片內(nèi)內(nèi)置上電復(fù)位和看門(mén)狗定時(shí)器。芯片性價(jià)比較高，是目前使用較為廣泛的專用的鍵盤(pán)/顯示器接口芯片之一。但抗干擾能力不是很強(qiáng)，不支持組合鍵識(shí)別。上述各種芯片，CH451和HD7279使用較多。從性價(jià)比，首推CH451，主要對(duì)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)功能較完善。5410.3.3專用接口芯片CH451實(shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)/顯示器控制 介紹專用鍵盤(pán)/顯示器接口芯片CH451（南京沁恒公司）1.基本功能與引腳介紹 內(nèi)部集成數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤(pán)掃描控制的專用鍵盤(pán)/顯示器接口芯片。內(nèi)置RC振蕩電路，可以直接動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8位LED數(shù)碼管(或者64只LED)，可實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)、各位顯示數(shù)字獨(dú)立閃爍等功能。 內(nèi)置大電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，段電流不小于30mA，字電流不小于160mA，并有16級(jí)亮度控制功能；55在鍵盤(pán)控制方面，該芯片內(nèi)有64鍵鍵盤(pán)控制器，可實(shí)現(xiàn)8×8矩陣編碼鍵盤(pán)的掃描，并內(nèi)置自動(dòng)去抖動(dòng)電路，可提供按鍵中斷與按鍵釋放標(biāo)志位等功能。與單片機(jī)的接口，可選用1線串行接口或高速4線串行接口，片內(nèi)有上電復(fù)位電路，同時(shí)可提供高電平有效復(fù)位和低電平有效復(fù)位兩種輸出，同時(shí)片內(nèi)提供看門(mén)狗WatchDog。56兩種封裝形式：28腳的表貼型封裝(SOP型)以及24腳的雙列直插

(DIP)封裝，如圖10-13所示。

圖10-13

CH451的封裝與引腳575828腳與24腳在功能上稍有差別，引腳定義見(jiàn)表10-3。２.CH451的操作命令命令均為12位，其中高4位為標(biāo)識(shí)碼，低8位為參數(shù)，（1）空操作命令編碼：0000××××××××Ｂ。對(duì)CH451無(wú)任何影響?？蓱?yīng)用在多個(gè)CH451的級(jí)聯(lián)中，透過(guò)前級(jí)CH451向后級(jí)CH451發(fā)送操作命令而不影響前級(jí)CH451的狀態(tài)。例如，要將操作命令001000000001B發(fā)送給兩級(jí)級(jí)聯(lián)電路中的后級(jí)CH451（后級(jí)CH451的DIN引腳連接到前級(jí)CH451的DOUT引腳），只要在該操作命令后添加空操作59命令000000000000B再發(fā)送，該操作命令將經(jīng)過(guò)前級(jí)CH451到達(dá)后級(jí)CH451，而空操作命令留給了前級(jí)CH451。另外，為在不影響CH451的前提下,使DCLK變化以清除看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，也可以發(fā)送空操作命令。在非級(jí)聯(lián)的應(yīng)用中，空操作命令可只發(fā)送高4位。（2）芯片內(nèi)部復(fù)位命令編碼：001000000001B?？蓪H451的各個(gè)寄存器和各種參數(shù)復(fù)位到默認(rèn)的狀態(tài)。芯片上電時(shí)，CH451均被復(fù)位，此時(shí)各個(gè)寄存器均復(fù)位為0，各種參數(shù)均恢復(fù)為默認(rèn)值。60（3）字?jǐn)?shù)據(jù)移位命令編碼：0011000000[D1][D0]B。命令共有４個(gè)：開(kāi)環(huán)左移、右移，閉環(huán)左移、右移。D0=0時(shí)為開(kāi)環(huán)，D0=時(shí)為閉環(huán)；D1=0時(shí)左移，D1=1時(shí)為右移。開(kāi)環(huán)左移時(shí)，DIG０引腳對(duì)應(yīng)的單元補(bǔ)00Ｈ，此時(shí)不譯碼方式顯示為空格，BCD譯碼方式時(shí)顯示為0；開(kāi)環(huán)右移時(shí)，DIG7引腳對(duì)應(yīng)的單元補(bǔ)00Ｈ；而在閉環(huán)時(shí)DIG0與DIG7頭尾相接，閉環(huán)移位。61（4）設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)命令編碼：010000000[WDOG][KEYB][DISP]B。用于設(shè)定CH451的系統(tǒng)級(jí)參數(shù)，如看門(mén)狗WDOG使能、鍵盤(pán)掃描使能KEYB、顯示驅(qū)動(dòng)使能DISP等。各個(gè)參數(shù)均可通過(guò)命令中的１位數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行控制，將相應(yīng)數(shù)據(jù)位置為１可啟用該功能，否則關(guān)閉該功能（默認(rèn)值）。（5）設(shè)定顯示參數(shù)命令編碼：0101[MODE（1位）][LIMIT（3位）][INTENSITY（4位）]B。設(shè)定CH451的顯示參數(shù)，其中譯碼方式MODE（1位）、掃描極限LIMIT（3位）、顯示亮度INTENSITY（4位）。62譯碼方式MODE=1，為BCD譯碼方式，MODE=０時(shí)為不譯碼方式。CH451默認(rèn)不譯碼方式，此時(shí)8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中字節(jié)數(shù)據(jù)的位7～位0分別對(duì)應(yīng)8個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)和段a～段g，當(dāng)某段數(shù)據(jù)位為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的段點(diǎn)亮；當(dāng)某段數(shù)據(jù)位為0時(shí)熄滅。CH451BCD譯碼方式主要用于LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)只要給出二進(jìn)制數(shù)的BCD碼，便由CH451將其譯碼并直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管以顯示對(duì)應(yīng)的字符。BCD譯碼方式是對(duì)顯示數(shù)據(jù)寄存器字節(jié)中的數(shù)據(jù)位4～位0進(jìn)行BCD譯碼，可用于控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6～SEG0的輸出，它們對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的段g～段a，同時(shí)可用字節(jié)63數(shù)據(jù)的位7來(lái)控制SEG7段對(duì)應(yīng)的LED數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字節(jié)數(shù)據(jù)的位６和位５不影響B(tài)CD譯碼的輸出，它們可以是任意值。將位4～位0進(jìn)行BCD譯碼可顯示以下28個(gè)字符，其中00000B～01111B分別對(duì)應(yīng)于顯示字符“0～F”，10000B～11010B分別對(duì)應(yīng)于顯示“空格”、“+”、“-”、“=”、“[”、“]”、“_”、“H”、“L”、“P”、“．”，其余值為空格。掃描極限LIMIT控制位001B～111Ｂ和000B（默認(rèn)值）可分別設(shè)定掃描極限1～7和8。64顯示亮度INTENSITY控制位(4位)可實(shí)現(xiàn)16級(jí)顯示亮度控制。0001Ｂ～1111Ｂ和0000Ｂ（默認(rèn)值）則用于分別設(shè)定顯示驅(qū)動(dòng)占空比1／16～15／16和16／16，（6）設(shè)定閃爍控制命令編碼：[D7S][D6S][D5S][D4S][D3S][D2S][D1S][D0S]B用于設(shè)定CH451的閃爍顯示屬性，其中D7S～D0S位分別對(duì)應(yīng)于8個(gè)數(shù)碼管的字驅(qū)動(dòng)DIG7～DIG0，并控制DIG7～DIG0的屬性，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)位置為1則閃爍顯示，否則為不閃爍的正常顯示（默認(rèn)值）。（7）加載顯示數(shù)據(jù)命令編碼：[DIG_ADDR][DIG_DATA]B。65用于將顯示字節(jié)數(shù)據(jù)DIG_DATA（8位）寫(xiě)入DIG_ADDR（3位）指定的數(shù)據(jù)寄存器中。DIG_ADDR的000B～111B分別用于指定顯示寄存器的地址0～7，并分別對(duì)應(yīng)于DIG0～DIG7引腳驅(qū)動(dòng)的8個(gè)LED數(shù)碼管。DIG_DATA為待寫(xiě)入的顯示字節(jié)數(shù)據(jù)。（8）讀取按鍵代碼命令編碼：0111××××××××B。用于獲得CH451最近檢測(cè)到的有效按鍵的代碼。CH451通常從DOUT引腳向單片機(jī)輸出按鍵代碼，按鍵代碼是7位數(shù)據(jù)，最高位是狀態(tài)碼，位5～位0是掃描碼。讀取按鍵代碼命令的位7～位0可以是任意值，可將該命令縮短為４位，即位11～位8。66例如，CH451檢測(cè)到有效按鍵并向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，假如按鍵代碼是5EH，則單片機(jī)先向CH451發(fā)出讀取按鍵代碼命令0111B，然后再?gòu)腄OUT獲得按鍵代碼5EH。CH451所提供的按鍵代碼為７位，位2～位0是列掃描碼，位5～位3是行掃描碼，位6是按鍵的狀態(tài)碼（鍵按下為１，鍵釋放為０）。對(duì)8×8鍵盤(pán)，即連接在DIG7～DIG0與SEG7～SEG0之間的鍵按下時(shí)，CH451所提供的按鍵代碼是固定的，如圖10-14所示。如果需要鍵被釋放時(shí)的按鍵代碼，可將圖10-14所示的按鍵代碼的位6置0，也可將按鍵代碼減去40H。67例如，連接DIG3與SEG4的鍵被按下時(shí)，按鍵代碼為63H，鍵被釋放后，按鍵代碼是23H。單片機(jī)可在任何時(shí)候讀取有效按鍵的代碼，但一般在CH451檢測(cè)到有效按鍵并向發(fā)出鍵盤(pán)中斷請(qǐng)求時(shí)，進(jìn)入中斷服務(wù)程序讀取按鍵代碼，此時(shí)按鍵代碼的位6總是1。另外，如需了解按鍵何時(shí)釋放，可通過(guò)查詢方式定期讀取按鍵代碼，直到按鍵代碼的位6為0。注意：CH451不支持組合鍵。如需要組合鍵功能，則可利用兩片CH451來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體的實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)見(jiàn)相關(guān)資料。683.CH451與AT89S51單片機(jī)的接口接口電路如圖10-14所示，使用４線串行接口。其中DOUT腳連到外部中斷輸入

腳，用中斷方式響應(yīng)有效按鍵。也可用查詢方式確定CH451是否檢測(cè)到有效按鍵，同時(shí)還可向單片機(jī)提供復(fù)位信號(hào)RESET，并帶有WatchDog功能。CH451的段驅(qū)動(dòng)腳串200Ω電阻用于限制和均衡段驅(qū)動(dòng)電流。在5V下，串接200Ω電阻對(duì)應(yīng)的段電流為13mA。CH451具有64鍵的鍵盤(pán)掃描功能，為防止鍵按下后在SEG信號(hào)線與DIG信號(hào)線之間形成短路而影響數(shù)碼管顯示，一般應(yīng)在CH451的DIG０～DIG７腳與鍵盤(pán)矩陣之間串接限流電阻，阻值1kΩ～10kΩ。69圖10-14

CH451與AT89S51單片機(jī)的接口電路70將P1.0與DIN連接可用于輸入串行數(shù)據(jù)，串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前，高位在后。另外，在上電復(fù)位后，CH451默認(rèn)選擇１線串行接口，如需選擇４線串行接口，則應(yīng)在DCLK輸出串行時(shí)鐘之前，先在DIN上輸出一個(gè)低電平脈沖，以通知CH451為4線串行接口。將P1.1與DCLK連接可提供串行時(shí)鐘，以使CH451在其上升沿從DIN輸入數(shù)據(jù)，并在其下降沿從DOUT輸出數(shù)據(jù)。71LOAD用于加載串行數(shù)據(jù)，CH451一般在其上升沿加載移位寄存器中的12位數(shù)據(jù)以作為操作命令進(jìn)行分析并處理。也就是說(shuō)，LOAD的上升沿是串行數(shù)據(jù)幀的幀完成標(biāo)志，此時(shí)無(wú)論移位寄存器中的12位數(shù)據(jù)是否有效，CH451都會(huì)將其當(dāng)作操作命令來(lái)處理。應(yīng)注意，在級(jí)聯(lián)電路中，單片機(jī)每次輸出的串行數(shù)據(jù)必須是單個(gè)CH451的串行數(shù)據(jù)的位數(shù)乘以級(jí)聯(lián)的級(jí)數(shù)。下面介紹該接口電路的驅(qū)動(dòng)程序：72CH451初始化子程序：INIT：

CLR P1.0 ；DIN腳先置低，當(dāng)有上跳沿時(shí) ；選擇CH451為４線串行接口 SETBP1.1 ；置DCLK為默認(rèn)的高電平 SETB P1.0 ；置DIN為高電平，產(chǎn)生上跳 ；沿，選４線串行接口 SETB P1.2 ；置LOAD腳為高電平 SETB P3.2 ；置

（P3.2）為輸入 MOV B,#04H ；設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)命令 MOV Ａ,#07H；WatchDog使能，開(kāi)鍵盤(pán)、顯示功能

LCALLWRITE ；調(diào)用寫(xiě)命令子程序WRITE MOV B,#03H ；設(shè)置移位命令73

MOV A,#00H ；開(kāi)環(huán)左移 LCALLWRITE ；調(diào)用寫(xiě)命令子程序WRITE MOV B,#05H ；設(shè)置顯示參數(shù) MOV A,#00H ；不譯碼，８位顯示，最高亮度 LCALLWRITE ；調(diào)用寫(xiě)命令子程序WRITE MOV B,#06H ；設(shè)置閃爍控制 MOV A,#00H ；不閃爍 LCALLWRITE ；調(diào)用寫(xiě)命令子程序WRITE CLR IT0 ；置外中斷請(qǐng)求信號(hào)為低電平觸發(fā) CLR IE0 ；清外中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志 SETB EX0 ；允許鍵盤(pán)中斷 SETB EA ；總中斷允許 RET ；子程序返回74寫(xiě)入命令子程序：入口：B、Acc中裝入待寫(xiě)的12位命令數(shù)據(jù)，低８位在Acc中,高４位在B的低４位中WRITE：CLR EX0 ；禁止鍵盤(pán)中斷 CLR P1.2 ；置LOAD腳為低，命令開(kāi)始 MOV R7,#08H ；將Acc中８位送出WRIT_8：RRCA ；低位在前，高位在后 CLR P1.1 ；置DCLK腳為低電平 MOV P1.0，C ；送出1位數(shù)據(jù) SETB P1.1；時(shí)鐘上升沿，通知CH451輸入位數(shù)據(jù) DJNZ R7，WRIT_8 ；8位數(shù)據(jù)未送完，繼續(xù)75

MOV A，B MOV R7，#04H ；將B中４位送出WRIT_4：RRCA ；低位在前高位在后 CLR P1.1 ；置DCLK腳為低電平 MOV P1.0，C ；送出1位數(shù)據(jù) SETB P1.1 ；產(chǎn)生時(shí)鐘上升沿，通知 ；CH451輸入位數(shù)據(jù) DJNZ R7，WRIT_4 ；4位數(shù)據(jù)未送完，繼續(xù)

SETB P1.2 ；產(chǎn)生加載上跳沿，通知 ；CH451處理命令數(shù)據(jù) SETB EX0 ；允許鍵盤(pán)中斷 RET76讀入鍵值子程序：

出口：鍵值數(shù)據(jù)在Acc中。READ： CLR EXO ；禁止鍵盤(pán)中斷 CLR P1.2 ；命令開(kāi)始 MOV A,#07H；讀取鍵值命令的高４位0111B MOV R7,#04H；忽略12位命令的低８位READ_4READ_4：RRC A ；低位在前，高位在后 CLR P1.1 ；置DCLK腳為低電平 MOV P1.0，C ；讀入1位數(shù)據(jù) SETB P1.1 ；置DCLK腳為高電平 DJNZ R7，READ_4 ；4位數(shù)據(jù)未完繼續(xù) SETB P1.2；加載上跳沿，通知CH451處理命令數(shù)據(jù) MOV A ；先清除鍵值單元以便移位77

MOV R7，#07Ｈ

；讀入７位鍵值READ_7：MOVC，P3.2 ；讀入1位數(shù)據(jù) CLR P1.1 ；置DCLK腳低電平，產(chǎn)生下跳 ；沿，通知CH451輸出下一位 RLC A ；數(shù)據(jù)移入Acc，高位前，低位后 SETB P1.1 ；置DCLK腳為高電平 DJNZ R7，READ_7 ；7位數(shù)據(jù)未完繼續(xù) MOV IE0 ；清中斷標(biāo)志，讀操作過(guò)程中 ；有低電平脈沖 SETB EX0 ；允許鍵盤(pán)中斷 RET78使用CH451擴(kuò)展鍵盤(pán)顯示接口，具有接口簡(jiǎn)單、占用CPU資源少、外圍器件簡(jiǎn)單、性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，在各種單片機(jī)系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用。7910.3.4專用接口芯片HD7279實(shí)現(xiàn)的鍵盤(pán)/顯示器控制HD7279是目前使用較廣泛的另一種專用接口芯片。1．

HD7279A簡(jiǎn)介能同時(shí)驅(qū)動(dòng)8個(gè)共陰極LED數(shù)碼管（或64個(gè)獨(dú)立的LED發(fā)光二極管）和64（88）鍵的編碼鍵盤(pán)矩陣?？刂芁ED數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描的循環(huán)顯示方式。具有如下特性：

與單片機(jī)采用串口方式，僅占4條口線，接口簡(jiǎn)單；

內(nèi)部有譯碼器，可直接接收BCD碼或十六進(jìn)制碼，同時(shí)具有兩種譯碼方式，實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管位尋址和段尋址，可方便地控制每位LED數(shù)碼管中任意一段是否發(fā)光；80內(nèi)部有驅(qū)動(dòng)器，可直接驅(qū)動(dòng)不超過(guò)25.4mm的LED數(shù)碼管。片選信號(hào)輸入，易實(shí)現(xiàn)多于8位顯示器或多于64鍵的鍵盤(pán)控制。具有自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)并識(shí)別有效鍵值的功能。HD7279A芯片占用口線少，外圍電路簡(jiǎn)單，具有較高性價(jià)比，已在鍵盤(pán)/顯示器接口的設(shè)計(jì)中獲得廣泛應(yīng)用。（1）引腳說(shuō)明與電氣特性為28腳標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式封裝（DIP），單一+5V供電。其引腳如圖10-15所示，引腳功能見(jiàn)表10-4。81

圖10-15

HD7279A的引腳8283位驅(qū)動(dòng)輸出端DIG0～DIG7連接8只LED數(shù)碼管的共陰極；段驅(qū)動(dòng)輸出端SA～SG分別連接至LED數(shù)碼管的a～g段的陽(yáng)極，而DP腳連至小數(shù)點(diǎn)dp的陽(yáng)極。DIG0～DIG7和DP以及SA～SG還分別是64鍵的鍵盤(pán)的列線和行線，完成對(duì)鍵盤(pán)的譯碼和鍵值識(shí)別。88矩陣陣列中的每個(gè)鍵值（見(jiàn)圖10-19）可用讀鍵盤(pán)命令讀出，鍵值范圍是00H～3FH。與單片機(jī)連接僅需4條口線：

、DATA、CLK和KEY。84:當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)HD7279A芯片（寫(xiě)入命令、顯示數(shù)據(jù)、位地址、段地址或讀出鍵值等）時(shí)，應(yīng)將其置為低電平。DATA：串行數(shù)據(jù)端，當(dāng)單片機(jī)向HD7279A芯片發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，DATA為輸入端；當(dāng)單片機(jī)從HD7279A芯片讀入鍵值時(shí)，DATA為輸出端。CLK：數(shù)據(jù)串行傳送的同步時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘的上升沿將數(shù)據(jù)寫(xiě)入HD7279A中或從HD7279A中讀出數(shù)據(jù)。85KEY：為按鍵信號(hào)輸出端，在無(wú)鍵按下時(shí)為高電平，在有鍵按下時(shí)變?yōu)榈碗娖?，并且一直保持到該按下鍵至釋放為止。

：為復(fù)位端，由低電平變?yōu)楦唠娖?，并?jīng)過(guò)18～25ms復(fù)位結(jié)束。通常，該端接+5V即可。若對(duì)可靠性要求較高，則可外接復(fù)位電路，或直接由單片機(jī)控制。RC：用于外接振蕩元件，其典型值為R=1.5k，C=15pF。NC：懸空。HD7279A的電氣特性如表10-5所示。8687（2）控制命令介紹

6條純命令、7條帶數(shù)據(jù)命令和1條讀鍵盤(pán)命令組成。①純命令（6條）。所有純命令都是單字節(jié)，見(jiàn)表10-6。88②帶數(shù)據(jù)命令（7條）。均由雙字節(jié)組成，第一字節(jié)為命令標(biāo)志碼（有的還有位地址），第二字節(jié)為顯示內(nèi)容。a．按方式0譯碼顯示命令命令中的a2、a1、a0表示LED數(shù)碼管的位地址，表示顯示數(shù)據(jù)是送給哪一位LED的，L1表示LED最低位，L8表示LED最高位，具體位地址的譯碼見(jiàn)表10-7。89命令中的d3、d2、d1、d0為顯示數(shù)據(jù)，收到這些數(shù)據(jù)后，HD7279A按表10-8所示的規(guī)則譯碼和顯示。dp為小數(shù)點(diǎn)顯示控制位，dp=1時(shí)，小數(shù)點(diǎn)顯示，dp=0時(shí)，小數(shù)點(diǎn)不顯示。命令中的×××為無(wú)影響位。

90例如，命令第一字節(jié)為80H，第二字節(jié)為08H，則L1位LED顯示內(nèi)容為8，小數(shù)點(diǎn)dp熄滅：命令第一字節(jié)為87H，第二字節(jié)為8EH，則L8位LED顯示內(nèi)容為P，小數(shù)點(diǎn)dp點(diǎn)亮。b．按方式1譯碼顯示命令91

該命令和按方式0譯碼顯示的含義基本相同，不同的是譯碼方式為1，LED顯示的內(nèi)容與十六進(jìn)制相對(duì)應(yīng)，如表10-9所示。a2、a1、a0位地址譯碼表如表10-9所示

表10-9

方式1譯碼顯示表例如，命令第一字節(jié)為C8H，第二字節(jié)為09H，則L1位LED顯示內(nèi)容為9，小數(shù)點(diǎn)dp熄滅；命令第一字節(jié)為C9H，第二字節(jié)為8FH，則L2位LED顯示內(nèi)容為F，小數(shù)點(diǎn)dp點(diǎn)亮。92d3～d0（十六進(jìn)制）LED顯示d3～d0（十六進(jìn)制）LED顯示0H08H81H19H92H2AHA3H3BHB4H4CHC5H5DHD6H6EHE7H7FHFc．不譯碼顯示命令命令中的a2、a1、a0仍為位地址，譯碼表如表10-8所示。第2字節(jié)仍為L(zhǎng)ED顯示內(nèi)容，其中dp和A～G分別代表LED的小數(shù)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的段，當(dāng)取值為1時(shí)，該段點(diǎn)亮；取值為0時(shí)，該段熄滅，見(jiàn)表10-10。93可在指定位上顯示字符。例如，若命令第一字節(jié)為95H，第二字節(jié)為3EH，則在L6位LED上顯示字符U，小數(shù)點(diǎn)dp熄滅。d．閃爍控制命令94

命令規(guī)定了每個(gè)數(shù)碼管的閃爍屬性。d8～d1分別對(duì)應(yīng)L8～L1位數(shù)碼管，其值為1時(shí)，LED不閃爍；其值為0時(shí)，LED閃爍。如表10-11所示，該命令默認(rèn)所有數(shù)碼管均不閃爍。例如，命令第一字節(jié)為88H，第二字節(jié)為97H，則L7、L6、L4位LED閃爍。e．消隱控制命令95該命令規(guī)定了每個(gè)數(shù)碼管的消隱屬性。d8～d1分別對(duì)應(yīng)L8～L1位數(shù)碼管，其值為1時(shí)，LED顯示；值為0時(shí)，消隱，如表10-12所示。應(yīng)注意至少要有一個(gè)LED數(shù)碼管保持顯示，如全部消隱，該命令無(wú)效。96例如，命令第一字節(jié)為98H，第二字節(jié)為81H，則L7、L6、L5、L4、L3、L2位LED消隱。f．段點(diǎn)亮命令點(diǎn)亮某個(gè)LED數(shù)碼管中的某一段或獨(dú)立的64個(gè)LED發(fā)光二極管中的某一個(gè)。d5～d0取值為00H～3FH，點(diǎn)亮段見(jiàn)表10-13。例如，命令第一字節(jié)為E0H，第二字節(jié)為00H，則點(diǎn)亮L1位LED的g段；第二字節(jié)為10H，則點(diǎn)亮L3位LED的g段。9798g．段關(guān)閉命令關(guān)閉某個(gè)數(shù)碼管中的某一段。d5～d0的取值為00H～3FH，所對(duì)應(yīng)的關(guān)閉段同表10-12，僅將點(diǎn)亮段變?yōu)殛P(guān)閉段。例如，命令第一字節(jié)為C0H，第二字節(jié)為00H，則關(guān)閉L1位LED的g段；第二字節(jié)為10H，則關(guān)閉L3位LED的g段。99③讀取鍵盤(pán)命令 從HD7279A讀出當(dāng)前按鍵值。命令第一字節(jié)為15H，表示單片機(jī)寫(xiě)到HD7279A是讀鍵命令，而第二字節(jié)d7～d0為從HD7279A中讀的按鍵值，其范圍為00H～3FH。 當(dāng)按鍵按下時(shí)，KEY引腳從高電平變?yōu)榈碗娖剑⒈３值桨存I釋放為止。在此期間，若HD7279A收到來(lái)自單片機(jī)的讀鍵盤(pán)命令15H，則HD7279A向單片機(jī)輸出當(dāng)前的按鍵代碼。100注意，HD7279A只能給出其中一個(gè)按下鍵的代碼，不適合需要兩個(gè)或兩個(gè)以上鍵同時(shí)按下的場(chǎng)合。如果確實(shí)需要雙鍵組合使用，可在單片機(jī)某位I/O引腳接一鍵，HD7279A所連鍵盤(pán)共同組成雙鍵功能。④時(shí)序HD7279A采用串行方式與單片機(jī)通信，串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入或輸出，并與CLK端同步。當(dāng)片選信號(hào)

變?yōu)榈碗娖胶?，DATA引腳上的數(shù)據(jù)在CLK脈沖上升沿作用下寫(xiě)入或讀出HD7279A的數(shù)據(jù)緩沖器。101（3）命令時(shí)序a．純命令時(shí)序單片機(jī)發(fā)出8個(gè)CLK脈沖，向HD7279A發(fā)出8位命令，DATA引腳最后為高阻態(tài)，如圖10-16所示。

圖10-16

純命令時(shí)序102b．帶數(shù)據(jù)命令時(shí)序單片機(jī)發(fā)出16個(gè)CLK脈沖，前8個(gè)向HD7279A發(fā)送8位命令；后8個(gè)向HD7279A傳送8位顯示數(shù)據(jù)，DATA引腳最后為高阻態(tài)，如圖10-17所示。

圖10-17

帶數(shù)據(jù)命令時(shí)序103c．讀鍵盤(pán)命令時(shí)序單片機(jī)發(fā)出16個(gè)CLK脈沖，前8個(gè)向HD7279A發(fā)送8位命令；發(fā)送完之后DATA引腳為高阻態(tài)；后8個(gè)CLK由HD7279A向單片機(jī)返回8位按鍵值，DATA引腳為輸出狀態(tài)。最后一個(gè)CLK脈沖的下降沿將DATA引腳恢復(fù)為高阻態(tài)，如圖10-18所示。

圖10-18

讀鍵盤(pán)命令時(shí)序104保證正確的時(shí)序是HD7279A正常工作的前提條件。當(dāng)選定HD7279A的振蕩元件RC和單片機(jī)的晶振之后，應(yīng)調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間，使時(shí)序中的T1～T8滿足表10-14要求。應(yīng)仔細(xì)調(diào)整HD7279A時(shí)序，使其運(yùn)行時(shí)間接近最短。1052．AT89S51單片機(jī)與HD7279A接口設(shè)計(jì)（1）硬件接口電路圖10-19為單片機(jī)與HD7279A的接口電路，外接振蕩元件為典型值，晶振頻率為12MHz。上電后，HD7279A大約經(jīng)過(guò)15～18ms的時(shí)間才進(jìn)入工作狀態(tài)。單片機(jī)判斷鍵盤(pán)矩陣中是否有按鍵按下，是通過(guò)KEY腳電平來(lái)判斷的。使用中斷方式時(shí)，可將KEY腳接至單片機(jī)的外部中斷輸入端，并設(shè)置成跳沿觸發(fā)。HD7279A控制顯示器時(shí)，應(yīng)連接共陰極顯示器。對(duì)于不使用的按鍵和顯示器，可以不連接。省去的顯示器或?qū)?06顯示器設(shè)置的消隱、閃爍屬性，均不影響鍵盤(pán)的使用。除非不用顯示器，否則串聯(lián)在DP及SA～SG引線上的200電阻不可省去。 如果不使用鍵盤(pán)，圖10-19所示的與鍵盤(pán)連接的10k電阻和100k電阻便可省去。如果使用鍵盤(pán)，電路中的100k下拉電阻則不可省去。 HD7279A采用動(dòng)態(tài)循環(huán)掃描方式，如果采用普通的LED數(shù)碼管亮度不夠，則可采用高亮度或超高亮度型號(hào)的LED數(shù)碼管。

圖10-19所示的3、5、26引腳懸空。107108圖10-19

AT89S51單片機(jī)與HD7279A的接口電路（2）驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)圖10-19，編程實(shí)現(xiàn)當(dāng)有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)讀取該按鍵的代碼并將其顯示在LED數(shù)碼管上。程序中使用單片機(jī)內(nèi)RAM的29H和28H兩個(gè)單元。29H單元位地址為48H～4FH；28H單元位地址為40H～47H。①發(fā)送29H單元中的數(shù)據(jù)到HD7279A，高位在前。程序入口條件為

=1，CLK

=

0。

SETB P1.0 ；

=1 CLR P1.1 ；CLK=0SEND：MOV R2，#08H ；發(fā)送8位數(shù)據(jù) CLR P1.0 ；

=0

109 LCALL DELY1 ；延時(shí)50s(T1)LOOP1：MOV C，4FH；29H單元的D7位傳至HD7279A MOV P1.2，C ；數(shù)據(jù)出現(xiàn)在DATA引腳上 SETB P1.1 ；置CLK為高電平，數(shù)據(jù)寫(xiě)入HD7279A MOV A，29H ；待發(fā)數(shù)據(jù)左移1位 RL A MOV 29H，A LCALL DELY2 ；延時(shí)8s(T2) CLR P1.1 ；置CLK為低電平 LCALL DELY2 ；延時(shí)8s(T3) DJNZ R2，LOOP1 ；檢測(cè)8位數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢

110

CLR P1.2；發(fā)送完畢，

DATA為低電平（輸出狀態(tài)） RET ；返回②讀入的鍵碼送到28H單元，高位在前。程序入口條件為=

0，

CLK

=

0。 CLR P1.0 ；

=0 CLR P1.1 ；CLK=0RESE：

MOV R2，#08H ；接收8位數(shù)據(jù) SETB P1.2 ；P1.2輸出鎖存器為高電平，準(zhǔn)備輸入 LCALL DELY3 ；延時(shí)25s(T5)LOOP2：SETB P1.1 ；置CLK為高電平，讀出HD7279A數(shù)據(jù) LCALL DELY2 ；延時(shí)8s(T6和T7) MOV A，28H ；接收數(shù)據(jù)左移1位111

RL A MOV 28H，A MOV C，P1.2 ；接收1位數(shù)據(jù) MOV 40H，C ；讀入數(shù)據(jù)存入28H的D0位 CLR P1.1 ；置P1.1為低電平 LCALL DELY2 ；延時(shí)8s(T3) DJNZ R2，LOOP2 ；檢測(cè)8位數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢 CLR P1.2 ；接收完畢，DATA引腳置低電平 RET ；返回112③查詢方式讀鍵值并顯示 MOV P1，#0F9H ；=1，KEY=1，CLK=0， ；DATA=0 LCALL DELY4 ；延時(shí)25ms MOV 29H，#0A4H ；復(fù)位命令 LCALL SEND SETB P1.0 ；

=1MAIN：

JB P1.3，MAIN ；檢測(cè)鍵盤(pán)，無(wú)按鍵下則等待 MOV 29H，#15H ；發(fā)讀鍵盤(pán)命令 LCALL SEND ；寫(xiě)入HD7279A LCALL RESE ；讀鍵值到28H單元113

SETB P1.0 ；=1 MOV B，#0AH ；十六進(jìn)制鍵值轉(zhuǎn)換成BCD碼

MOV A，28H DIV AB MOV R1，A ；十位暫存于R1 MOV 29H，#81H ；按方式0譯碼顯示在L2位LED LCALL SEND ；命令寫(xiě)入HD7279A LCALL DELY3 ；延時(shí)25s(T4) MOV 29H，R1114

LCALL SEND ；顯示十位 SETB P1.0 ；=1 MOV 29H，#80H；按方式0譯碼顯示在L1位LED LCALL SEND LCALL DELY3 ；延時(shí)25s(T4) MOV 29H，B ；顯示個(gè)位 LCALL SEND SETB P1.0 ；

=1WAIT：

JNB P1.3，WAIT ；等待按鍵釋放 SJMP MAIN上述程序中的各延時(shí)子程序DELY1~DELY3由用戶自行編寫(xiě)。11510.4AT89S51單片機(jī)與液晶顯示器（LCD）的接口 LCD（LiquidCrystalDisplay）液晶顯示器縮寫(xiě)，被動(dòng)顯示，本身并不發(fā)光，是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線通過(guò)方向的特性，從而達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。液晶顯示器具有省電、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在智能儀器儀表和單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中。10.4.1LCD顯示器的分類

當(dāng)前市場(chǎng)上液晶顯示器種類繁多，按排列形狀可分為字段型、點(diǎn)陣字符型和點(diǎn)陣圖形型。116（1）字段型。以長(zhǎng)條狀組成字符顯示。主要用于數(shù)字顯示，也可用于顯示西文字母或某些字符，已廣泛用于電子表、計(jì)算器、數(shù)字儀表中。（2）點(diǎn)陣字符型。專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等。它由若干57或510的點(diǎn)陣組成，每一點(diǎn)陣顯示一字符。廣泛應(yīng)用在各類單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中。（3）點(diǎn)陣圖形型。它是在平板上排列多行或多列，形成矩陣式的晶格點(diǎn)，點(diǎn)的大小可根據(jù)顯示的清晰度來(lái)設(shè)計(jì)。廣泛應(yīng)用于圖形顯示，如用于筆記本電腦、彩色電視和游戲機(jī)等。11710.4.2點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊介紹 單片機(jī)應(yīng)用中，常用點(diǎn)陣字符型LCD顯示器。要有相應(yīng)的LCD控制器、驅(qū)動(dòng)器來(lái)對(duì)LCD顯示器進(jìn)行掃描、驅(qū)動(dòng)，還要RAM和ROM來(lái)存儲(chǔ)單片機(jī)寫(xiě)入的命令和顯示字符的點(diǎn)陣。 由于LCD的面板較為脆弱，制造商已將LCD控制器、驅(qū)動(dòng)器、RAM、ROM和LCD顯示器用PCB連接到一起，稱為液晶顯示模塊（LCdModule，LCM）。只需購(gòu)買現(xiàn)成的液晶顯示模塊即可。 單片機(jī)控制LCM時(shí)，只要向LCM送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)就可顯示需要的內(nèi)容。下面介紹常見(jiàn)的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊：1602字符型LCM（兩行，每行16個(gè)字符）。1181．基本結(jié)構(gòu)與特性（1）液晶顯示板在液晶顯示板上排列著若干57或510點(diǎn)陣的字符顯示位，從規(guī)格上分為每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行等，根據(jù)需要，選擇購(gòu)買。（2）模塊電路框圖圖10-20所示為字符型LCD模塊的電路框圖，它由日立公司生產(chǎn)的控制器HD44780、驅(qū)動(dòng)器HD44100及幾個(gè)電阻和電容組成。HD44100是擴(kuò)展顯示字符位用的（例如，16字符1行模塊就可不用HD44100，16字符2行模塊就要用一片HD44100）。119

圖10-20

字符型