微機(jī)原理與應(yīng)用-10 鍵盤顯示器

第10章MCS-51與鍵盤、顯示器的接口設(shè)計(jì)10.1LED顯示器接口原理LED(LightEmittingDiode)數(shù)碼管共陽極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管每個(gè)顯示字形對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼，稱為段碼或字型碼公共端稱為位碼1.電路圖共陽極接正電壓共陰極接地2.字型表hgfedcba001111113FH11000000C0H3.工作方式數(shù)碼與段碼之間要有轉(zhuǎn)換方法：硬件法：使用譯碼集成電路軟件法：使用查表法得到段碼LED顯示器有二種工作方式：靜態(tài)方式：恒定點(diǎn)亮動(dòng)態(tài)方式：每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，即輪流點(diǎn)亮注意：導(dǎo)通電流和點(diǎn)亮?xí)r間比例。4位LED顯示器LED靜態(tài)顯示方式接口編程容易，占用口線較多。顯示位數(shù)較多時(shí)采用動(dòng)態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示特點(diǎn)：數(shù)碼管中的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止，直到顯示字符改變?yōu)橹?。每位?shù)碼管的a～g和dp端與一個(gè)8位的I／O口相連（例如82C55）。要在某一位數(shù)碼管上顯示字符時(shí)，只要從對(duì)應(yīng)的I／O口輸出并鎖存其顯示的代碼即可。LED動(dòng)態(tài)顯示方式為了每位數(shù)碼管能夠充分被點(diǎn)亮，二極管應(yīng)持續(xù)發(fā)光一段時(shí)間。利用發(fā)光二極管的余輝和人眼視覺駐留效應(yīng)，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整每位數(shù)碼管被點(diǎn)亮的時(shí)間間隔，可觀察到穩(wěn)定的顯示輸出各位數(shù)碼管的a～h端并聯(lián)，與單片機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)I／O口相連，從該I／O口輸出顯示代碼。每只數(shù)碼管的共陽極或共陰極則與另一I／O口相連，控制被點(diǎn)亮的位。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)：每一時(shí)刻只能有1位數(shù)碼管被點(diǎn)亮（該位位選線處于選通狀態(tài)），各位依次輪流被點(diǎn)亮；對(duì)于每一位來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。LED動(dòng)態(tài)顯示方式10.2鍵盤接口原理鍵盤由一組常開的按鍵開關(guān)組成，每個(gè)按鍵都被賦予一個(gè)代碼，稱為鍵碼。鍵盤系統(tǒng)的主要工作包括：及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍵閉合，求閉合鍵的鍵碼。鍵盤可以分為二種：編碼鍵盤：通過一個(gè)編碼電路來識(shí)別閉合鍵的鍵碼非編碼鍵盤：通過軟件來識(shí)別鍵碼。（在單片機(jī)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用）1.按鍵電路和消除抖動(dòng)鍵盤中按鍵的開關(guān)狀態(tài)，通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應(yīng)的I／O端口形成一個(gè)負(fù)脈沖。閉合和釋放過程都要經(jīng)過一定的過程才能達(dá)到穩(wěn)定，這一過程是處于高、低電平間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動(dòng)。抖動(dòng)持續(xù)的時(shí)間與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般5～10ms。消除抖動(dòng)的方法硬件方法：濾波電路、雙穩(wěn)態(tài)電路等。速度快，實(shí)時(shí),增加了硬件成本。軟件方法：當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，延時(shí)10～

20ms再查詢是否有鍵按下，若沒有鍵按下，說明上次查詢結(jié)果為干擾或抖動(dòng)；若有鍵按下，則說明閉合鍵已穩(wěn)定，可判斷其鍵碼。2.非編碼鍵盤的結(jié)構(gòu)

(1)獨(dú)立式鍵盤獨(dú)立式按鍵電路的結(jié)構(gòu)和處理程序簡單，擴(kuò)展方便，但其占用的I／O口線相對(duì)較多，不適合在按鍵數(shù)量較多的場合下采用。直接用I／O口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，每個(gè)按鍵占用一條I／O口線，每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生相互影響。(2)行列式鍵盤將I／O口線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線交點(diǎn)上，即按鍵開關(guān)的兩端分別接在行線和列線上。行列式鍵盤中按鍵的數(shù)量可達(dá)行線數(shù)n乘以列線數(shù)m。行列式鍵盤在按鍵較多時(shí)，可以節(jié)省I/O口線。行線通過一個(gè)電阻接到十5V電源上，在沒有鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)。將所有的列線置低電平，若有鍵按下，行線的電平為低電平，說明該行線上有鍵按下。進(jìn)一步判斷是哪個(gè)鍵按下，采用掃描法或線反轉(zhuǎn)法。掃描法處理程序：①判斷鍵盤中有無鍵按下。由PA口輸出00H，再將PC口的狀態(tài)讀入，若PC0～PC3全為1，說明無鍵按下，若不全為1則有鍵按下。②消除抖動(dòng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后再判斷鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵保持按下狀態(tài)，則可斷定有鍵按下，否則認(rèn)為是抖動(dòng)。③求鍵號(hào)。從PA口依次使列線為低電平，掃描行線。每次輸入掃描信號(hào)后，檢查PC口的狀態(tài)，若某一位為0，說明閉合的鍵在該行，即可確定閉合鍵的行和列。例如：當(dāng)由PA口輸出11111011B，從PC口讀入的狀態(tài)為1101，說明閉合鍵位于一行二列。④等待閉合鍵的釋放。為了避免一次閉合多次求其鍵碼，等待閉合鍵釋放后再將鍵號(hào)送入A。線反轉(zhuǎn)法：設(shè)用1個(gè)8位I/0口構(gòu)成1個(gè)4×4的矩陣鍵盤,采用查詢方式進(jìn)行工作,線反轉(zhuǎn)法分為2個(gè)具體操作步驟:第1步，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。第2步，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。結(jié)合上述2步的結(jié)果，可確定按鍵所在行和列，從而識(shí)別出所按的鍵。3.鍵盤的工作方式編程掃描方式：只有當(dāng)單片機(jī)空閑時(shí)，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，反復(fù)掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，來響應(yīng)鍵盤的輸入請(qǐng)求。定時(shí)掃描方式：CPU每隔一定的時(shí)間對(duì)鍵盤掃描一次。通常利用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器產(chǎn)生10ms的定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)定時(shí)器溢出中斷請(qǐng)求，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵，并執(zhí)行相應(yīng)鍵的處理功能程序。中斷方式：有鍵閉合時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行去抖動(dòng)、求鍵碼和處理重鍵等工作。如果無鍵按下，單片機(jī)將不理睬鍵盤。中斷方式掃描方式總結(jié)：可把鍵盤所做的工作分為3個(gè)層次。第l層:單片機(jī)如何來監(jiān)視鍵盤的輸入。體現(xiàn)在鍵盤的工作方式上就是:①