第八章 MCS-51單片機及鍵盤、顯示器接口設(shè)計

第八章MCS-51單片機與鍵盤、顯示器接口設(shè)計§8.1LED顯示器接口原理§8.2按鍵、鍵盤及其接口§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口

內(nèi)容提要PC機除了主機以外還需要哪些部分呢？單片機電路有時候也需要鍵盤、顯示等外設(shè)。第八章MCS-51單片機與鍵盤、顯示器接口設(shè)計1.LED顯示器的結(jié)構(gòu)有共陽極和共陰極兩種。§8.1LED顯示器接口原理段碼（字形碼）顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03FHC0Hc39HC6H106HF9Hd5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HT31HCEH707HF8Hy6EH91H87FH80HH76H89H96FH90HL38HC7HA77FH88H“滅”00HFFHb7CH83H………

段碼是相對的，它由各字段在字節(jié)中所處的位決定?！?”的段碼為3FH（共陰）。則“0”的段碼為7EH（共陰）。習(xí)慣上還是以“a”段對應(yīng)段碼的最低位?！?.1LED顯示器接口原理軟件譯碼N個LED顯示塊有N位位選線和8×N根段碼線。2.LED顯示器工作原理§8.1LED顯示器接口原理控制該顯示位的亮或暗控制顯示的字型靜態(tài)顯示方式顯示的亮度高§8.1LED顯示器接口原理優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，直接利用P1口輸出鎖存器作為段碼鎖存器。缺點：占用了P1.0~P1.6q七根I/O口線。靜態(tài)顯示接口電路§8.1LED顯示器接口原理該電路使用具有鎖存、譯碼、驅(qū)動功能的CD4511作為鎖存器/譯碼/驅(qū)動電路§8.1LED顯示器接口原理靜態(tài)顯示接口電路硬件譯碼§8.1LED顯示器接口原理P240【例9.3】：利用MC14495實現(xiàn)8位靜態(tài)LED顯示，硬件電路如圖9.13所示，編寫軟件程序。設(shè)要顯示的BCD碼放在以DAT為首址的RAM單元中。硬件譯碼的靜態(tài)顯示程序設(shè)計如下：

ORG 0000HSTART: MOV R0,#DAT ;設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)首址 MOV R1,#80H MOV R2,#08HLOOP: MOV A,@R0 ;讀要顯示的BCD

ADD A,R1 MOV P1,A

ACALLDELAY

INC R0 MOV A,R1 ADD A,#10H MOV R1,A DJNZ R2,LOOP LJMP START END

§8.1LED顯示器接口原理動態(tài)顯示方式§8.1LED顯示器接口原理動態(tài)顯示2009.10.10的過程。說明：段選碼、位選碼每送入一次后延時1ms，人眼的視覺 暫留時間為0.1s。 §8.1LED顯示器接口原理動態(tài)顯示接口電路說明：75492是大電流集電極開路輸出反相器，內(nèi)含有6個 達頓管組成的OC門反相器，高電平輸入驅(qū)動電流小 （2mA），每個反相器最大可以吸收250mA灌電流。 它可驅(qū)動動態(tài)電流在20mA~30mALED發(fā)光二極管?！?.1LED顯示器接口原理§8.1LED顯示器接口原理P241【例9.4】：采用軟件譯碼的方法，實現(xiàn)8位動態(tài)LED顯示，要求從左到右依次顯示內(nèi)存30H～37H的內(nèi)容，電路如圖9.14所示，編寫軟件程序。程序中利用R0存放顯示緩沖區(qū)的地址，R3存放位選碼，程序如下：DISP: MOV R0,#30H ;顯示緩沖區(qū)首址 MOVR3,#01H ;位選碼初值 MOV A,R3LOOP:MOV P2,A ;送位選碼到P2 MOV A,@R0 ;取顯示數(shù)據(jù) MOV DPTR,#TAB ;指向段碼表首地址 MOVCA,＠A＋DPTR;查表取段碼 MOV P0,A ;送段碼到P0 ACALLDEL10ms ;調(diào)用10ms延時程序

INC R0 ;指向下一顯示單元 MOV A,R3 JBACC.7,OVER ;判斷8位是否顯示完 RLA ;位選碼右移1位 MOV R3,A AJMP LOOP ;轉(zhuǎn)下一位顯示OVER:SJMP $ END軟件譯碼鍵盤輸入的特點鍵盤：一組按鍵開關(guān)的集合。行線電壓信號通過鍵盤開關(guān)機械觸點的斷開、閉合發(fā)生變化§8.2按鍵、鍵盤及其接口按鍵的確認檢測行線電平高電平：斷開；低電平：閉合，常用軟件來消除按鍵抖動。如何消除按鍵的抖動采取以上措施，躲開了兩個抖動期t1和t3的影響。軟件延時10ms軟件延時10ms§8.2按鍵、鍵盤及其接口1.鍵盤接口的工作原理獨立式按鍵接口和行列式鍵盤接口。獨立式鍵盤接口此種接口適于鍵數(shù)較少或操作速度較高的場合。§8.2按鍵、鍵盤及其接口8255A擴展I/O口的獨立式按鍵接口電路?！?.2按鍵、鍵盤及其接口PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7用三態(tài)緩沖器擴展的I/O口的按鍵接口電路?！?.2按鍵、鍵盤及其接口識別和編程簡單，用在按鍵數(shù)較少的場合?！?.2按鍵、鍵盤及其接口P233【例9.1】：如圖9.4所示鍵盤電路，每個按鍵中的任一鍵值都對應(yīng)一個特定功能，編寫軟件程序。§8.2按鍵、鍵盤及其接口 ORG0000HKB:MOVP1,#0FFHMOV A,P1CPL AANL A,#0FHJZ KBLCALLD10MS

MOV A,P1CPL AANL A,#0FHJZ KB MOV B,A WAIT:MOVA,P1CPL AANL A,#0FHJNZ WAIT

MOV A,BCJNE A,#01H,KB1LCALLKEY1

SJMPKBKB1:CJNEA,#02H,KB2LCALLKEY2

SJMPKBKB2:CJNEA,#04H,KB3LCALLKEY3

SJMPKBKB3:CJNEA,#04H,KBLCALLKEY4

SJMPKB END2.行列式(矩陣式)鍵盤接口用于按鍵數(shù)目較多的場合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。按鍵數(shù)目較多的場合，行列式鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線?！?.2按鍵、鍵盤及其接口（1）行列式鍵盤工作原理無鍵按下，該行線為高電平，當(dāng)有鍵按下時，行線電平由列線的電平來決定。第1步：識別鍵盤有無鍵按下；第2步：如有鍵被按下，識別出具體的按鍵。（2）按鍵的識別方法

掃描法§8.2按鍵、鍵盤及其接口線反轉(zhuǎn)法第1步：列線輸出為全低電平，則行線中電平由高變低的所在行為按鍵所在行第2步：行線輸出為全低電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。（3）鍵盤的編碼根據(jù)實際需要靈活編碼。鍵碼=行首鍵碼+列號§8.2按鍵、鍵盤及其接口§8.2按鍵、鍵盤及其接口P236【例9.2】：在圖9.5所示的4×4的行列式鍵盤電路中，編程實現(xiàn)鍵盤掃描，識別鍵碼，其流程圖如圖9.7所示。§8.2按鍵、鍵盤及其接口P236【例9.2】：在圖9.5所示的4×4的行列式鍵盤電路中，編程實現(xiàn)鍵盤掃描，識別鍵碼，其流程圖如圖9.7所示。3.鍵盤的工作方式原則：即要保證能及時響應(yīng)按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時間。編程掃描方式只有當(dāng)單片機空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，掃描鍵盤。定時掃描工作方式利用單片機內(nèi)的定時器，產(chǎn)生10ms的定時中斷，對鍵盤進行掃描。中斷工作方式只有在鍵盤有鍵按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描程序，如無鍵按下，單片機將不理睬鍵盤?！?.2按鍵、鍵盤及其接口鍵盤所做的工作分為三個層次①編程掃描②定時掃描③中斷掃描①掃描法②線反轉(zhuǎn)法執(zhí)行鍵處理程序§8.2按鍵、鍵盤及其接口利用并行I/O芯片實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口4.鍵盤/顯示器接口設(shè)計實例

8155H也可用8255A來替代P242【例9.5】利用串行口實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口串口為方式0輸出4.鍵盤/顯示器接口設(shè)計實例

P244【例9.6】Intel8279芯片：通用可編程鍵盤/顯示器接口芯片。對鍵盤部分提供掃描工作方式，能對64個鍵鍵盤陣列不斷掃描，自動消抖，自動識別出閉合的鍵并得到鍵號，能對雙鍵或N鍵同時按下進行處理?！?.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口掃描方式的顯示接口，可顯示多達16位的字符。1.8279的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口2.引腳功能介紹(1)與CPU的接口引腳DB0～DB7：數(shù)據(jù)總線、雙向、三態(tài)，與單片機數(shù)據(jù)總線相連，在CPU和8279之間傳送命令或數(shù)據(jù)。CLK：系統(tǒng)時鐘，用于8279內(nèi)部定時，以產(chǎn)生其工作所需的時序。RESET：高電平時，8279被復(fù)位，復(fù)位后的狀態(tài)如下：*16個字符左邊輸入顯示方式*編碼掃描鍵盤、雙鍵鎖定方式/CS：片選§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口A0：=1，寫入的是命令字節(jié);讀出的是狀態(tài)字節(jié)。

=0，寫入或讀出的字節(jié)均為數(shù)據(jù)。/RD、/WR：讀、寫控制引腳IRQ：中斷請求線。在鍵盤方式中，當(dāng)鍵盤RAM（先進先出）中存有按下鍵的數(shù)據(jù)時，IRQ為高電平，向CPU提出中斷申請。（2）掃描信號輸出引腳CPU每次從鍵盤RAM中讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù)時，IRQ就變?yōu)榈碗娖健Ｈ绻I盤RAM中還有未讀完的數(shù)據(jù)，IRQ將再次變?yōu)楦唠娖剑俅翁岢鲋袛嗾埱?。?.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口SL0～SL3

掃描輸出。用來掃描鍵盤和顯示器?？删幊淘O(shè)定為編碼輸出，即SL0～SL3需外接4-16譯碼器，輸出16取1的掃描信號，也可編程設(shè)定為譯碼輸出，即由SL0～SL3直接輸出4取1的掃描信號。（3）與鍵盤連接的引腳RL0～RL7鍵盤矩陣的行信號輸入線。SHIFT輸入線，通常用作鍵盤上、下檔功能的控制鍵。CNTL/STB輸入線，高電平有效。在鍵盤方式時，通常用來作為鍵盤控制功能鍵使用?！?.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口（4）與顯示器連接的引腳OUTA0～OUTA3（A組顯示數(shù)據(jù)）、OUTB0～OUTB3（B組顯示數(shù)據(jù)）：向LED顯示器輸出的段碼,與掃描信號線SL0～SL3同步。兩組可獨立使用，也可合并使用。/BD：消隱顯示控制。3.8279的基本功能部件（1）掃描計數(shù)器編碼方式:掃描線SL0～SL3輸出，經(jīng)外部4-16譯碼器譯碼后，為鍵盤和顯示器提供16取1的掃描線。譯碼方式:計數(shù)器的最低二位在8279內(nèi)部譯碼后，從SL0～SL3輸出，為鍵盤和顯示器提供4取1掃描線?！?.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口D7D6D5D4D3D2D1D0CNTLSHIFT掃描回復(fù)（2）鍵盤去抖動及回復(fù)緩沖器RL0～RL7被接到鍵盤的行線。在逐列掃描時，當(dāng)某一鍵閉合，消抖電路延時等待

10ms之后，再檢驗該鍵是否仍閉合。若閉合，則該鍵的行、列地址和附加的移位、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)，送入8279內(nèi)部的鍵盤RAM存儲器?？刂疲–NTL）和移位（SHIFT）的狀態(tài)由兩個獨立的附加開關(guān)決定，而掃描（D5、D4、D3）是被按鍵的列編碼，而回復(fù)（D2、D1、D0）則是被按鍵的行位置數(shù)據(jù)?！?.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口（3）鍵盤RAM及其狀態(tài)寄存器鍵盤RAM：8字節(jié)先進先出（FIFO）存儲器。當(dāng)FIFO存儲器空間不足時，狀態(tài)邏輯將產(chǎn)生IRQ=1信號，向CPU發(fā)出中斷申請。內(nèi)部的FIFO狀態(tài)寄存器存放FIFO的工作狀態(tài)，如FIFO是空還是滿，其中存有多少字符，是否操作出錯等等?！?.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口（4）顯示RAM和顯示地址寄存器

顯示RAM：存顯示數(shù)據(jù)。16個字節(jié)，可存放16位顯示信息。

顯示寄存器：分A、B兩組，即OUTA0~OUTA3和OUTB0~OUTB3，它們可單獨送數(shù)，也可共同組成1個8位的字節(jié)。顯示RAM的輸出與顯示掃描配合，同時輪流驅(qū)動被選中的顯示位，使顯示器呈現(xiàn)穩(wěn)定的顯示（動態(tài)掃描）?！?.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口狀態(tài)字：主要用于鍵盤工作方式，以指示鍵盤RAM中的字符數(shù)和有無錯誤發(fā)生。4.8279的命令字和狀態(tài)字命令字：D7、D6、D5為命令特征位，來區(qū)分8條不同的命令字。1)鍵盤/顯示方式設(shè)置命令字2)程控時鐘命令3)讀鍵盤RAM命令字4)讀顯示RAM命令5)寫顯示RAM命令6)顯示禁止寫入/消隱命令7)清除命令8)結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口5.8279與鍵盤/顯示器的接口P249【例9.7】1．HD7279A簡介能同時驅(qū)動8個共陰極LED數(shù)碼管（或64個獨立的LED發(fā)光二極管）和64（88）鍵的編碼鍵盤矩陣?？刂芁ED數(shù)碼管采用動態(tài)掃描的循環(huán)顯示方式。特性：（1）與單片機采用串口方式，僅占4條口線，接口簡單；（2）內(nèi)部有譯碼器，可直接接收BCD碼或十六進制碼，同時具有兩種譯碼方式，實現(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；§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口（3）內(nèi)部有驅(qū)動器，可直接驅(qū)動不超過25.4mm的LED數(shù)碼管。（4）片選信號輸入，易實現(xiàn)多于8位顯示器或多于64鍵的鍵盤控制。（5）具有自動消除鍵抖動并識別有效鍵值的功能。（6）HD7279A芯片占用口線少，外圍電路簡單，具有較高性價比。§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口2.引腳功能(1)與CPU的接口引腳CLK：同步時鐘輸入端。/CS：片選，低電平有效。DATA：串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端。KEY：按鍵有效輸出端，高電平有效§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口(2)與顯示/鍵盤接口引腳SG~SA：顯示段g~a的驅(qū)動信號輸出端。分別連接至LED數(shù)碼 管的a～g段的陽極，而DP腳連至小數(shù)點dp的陽極。DIG0~DIG7：數(shù)字位0~7驅(qū)動信號輸出端。它連接8只LED 數(shù)碼管的共陰極。DP：小數(shù)點驅(qū)動信號輸出端。RC：RC振動器外接主容端。RESET：復(fù)位信號輸入端，低電平有效。DIG0～DIG7和DP以及SA～SG還分別是64鍵的鍵盤的列線和行線，完成對鍵盤的譯碼和鍵值識別。88矩陣陣列中的每個鍵值可用讀鍵盤命令讀出，鍵值范圍是00H～3FH。§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口HD7279A采用串行方式與單片機通信，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

變?yōu)榈碗娖胶螅珼ATA引腳上的數(shù)據(jù)在CLK脈沖上升沿作用下寫入或讀出HD7279A的數(shù)據(jù)緩沖器。4.HD7279串行接口傳送時序注意：HD7279A只能給出其中一個按下鍵的代碼，不適合需要兩個或兩個以上鍵同時按下的場合。3.HD7279的控制指令§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口

6條純命令、7條帶數(shù)據(jù)命令和1條讀鍵盤命令組成。（1）命令時序a．純命令時序單片機發(fā)出8個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。

純命令時序§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口b．帶數(shù)據(jù)命令時序單片機發(fā)出16個CLK脈沖，前8個向HD7279A發(fā)送8位命令；后8個向HD7279A傳送8位顯示數(shù)據(jù)，DATA引腳最后為高阻態(tài)，如圖所示。

帶數(shù)據(jù)命令時序§8.3專用的8279/7279鍵盤顯示器接口c．讀鍵盤命令時序單片機發(fā)出16個CLK脈沖，前8個向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CLK由HD7279A