鍵盤(pán)與顯示器接口技術(shù)

第9章鍵盤(pán)與顯示器接口技術(shù)

9.1

LED顯示接口技術(shù)9.2

鍵盤(pán)接口技術(shù)9.1

LED顯示接口技術(shù)9.1.1LED的工作原理

9.1.2LED數(shù)碼顯示9.1.3LED演示實(shí)例9.2

鍵盤(pán)接口技術(shù)LED顯示元件——人機(jī)交互輸出設(shè)備，其作用是指示中間運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行狀態(tài)。點(diǎn)式字段式LED光柱式LED的類(lèi)型發(fā)光二極管（LED）作為輸出顯示設(shè)備具有電路簡(jiǎn)單、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。低電平驅(qū)動(dòng)限流電阻R=100Ω～1kΩ高電平驅(qū)動(dòng)灌電流拉電流LED近似于恒壓組件，導(dǎo)電時(shí)（發(fā)光）的正向壓降一般約為1.6V或2.4V;反向擊穿電壓一般大于5V.工作電流通常在10-20mA左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛?.1

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9.1.1LED的工作原理9.1.2LED數(shù)碼顯示9.1.3LED演示實(shí)例9.2

鍵盤(pán)接口技術(shù)com為公共端共陽(yáng)極LED共陰極LED引腳配置七段式LED顯示器（7-SegmentDisplay）代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段hgfedcba

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是8段式LED數(shù)碼管顯示器，它有共陰極和共陽(yáng)極兩種，如圖所示。LED的亮暗組合（顯示碼）能形成不同的顯示字符以共陰極為例，部分字符的顯示碼（字模）為：七段LED數(shù)碼管的標(biāo)準(zhǔn)顯示字符為0-9，A-F顯示字符共陰極字段碼共陽(yáng)極字段碼顯示字符共陰極字段碼共陽(yáng)極字段碼03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HT31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80HL38HC7H96FH90H8．FFH00HA77H88H“滅”00FFHB7CH83H………………LED數(shù)碼管的顯示方式顯示多位數(shù)據(jù)的兩種電路：靜態(tài)顯示；動(dòng)態(tài)顯示。

對(duì)應(yīng)字位線：D0D1D2D3D4D5

abhCOM

abhCOM

abhCOMafbge

cdh段控和位控靜態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示LED靜態(tài)顯示

LED靜態(tài)顯示時(shí)，其公共端直接接地（共陰極）或接電源（共陽(yáng)極），各段選線分別與I/O口線相連。要顯示字符，直接在I/O線送相應(yīng)的字段碼。abcdefgdpI/O1abcdefgdpI/O

2特點(diǎn)：顯示亮度大，硬件和軟件都較簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。每位LED各有一個(gè)8位字段口（共陰極或共陽(yáng)極）。每個(gè)LED需要一個(gè)8位并行口，占用I/O口資源大。LED動(dòng)態(tài)顯示

LED動(dòng)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(gè)I/O口控制，公共端不是直接接地（共陰極）或電源（共陽(yáng)極），而是通過(guò)相應(yīng)的I/O口線控制。D3D2D1D0I/O

I/O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。9.1

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9.1.1LED的工作原理

9.1.2LED數(shù)碼顯示

9.1.3LED演示實(shí)例9.2

鍵盤(pán)接口技術(shù)9.1

LED顯示接口技術(shù)9.2

鍵盤(pán)接口技術(shù)

9.1.1鍵盤(pán)的分類(lèi)

9.1.2鍵盤(pán)的工作原理9.1.3鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展設(shè)計(jì)

9.1.4鍵盤(pán)實(shí)例鍵盤(pán)及接口電路

鍵盤(pán)單片機(jī)系統(tǒng)中完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設(shè)備，是人工干預(yù)系統(tǒng)的重要手段。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)在鍵盤(pán)規(guī)模/鍵符設(shè)置等方面差別很大。鍵盤(pán)分類(lèi)＠按鍵組連接方式分

獨(dú)立連接鍵盤(pán)與矩陣連接鍵盤(pán)。＠按鍵值編碼方式分

(硬件)編碼鍵盤(pán)與非(硬件)編碼鍵盤(pán)。按鍵組連接方式:獨(dú)立連接鍵盤(pán)與矩陣連接鍵盤(pán)獨(dú)立連接鍵盤(pán):每鍵相互獨(dú)立，各自與一條I/O線相連，CPU可直接讀取該I/O線的高/低電平狀態(tài)。特點(diǎn)：占I/O口線多，但判鍵速度快，多用于設(shè)置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場(chǎng)合。矩陣連接鍵盤(pán):鍵按矩陣排列,各鍵處于矩陣行/列的結(jié)點(diǎn)處,CPU通過(guò)對(duì)連在行(列)的I/O線送已知電平的信號(hào)，然后讀取列(行)線的狀態(tài)信息。逐線掃描，得出鍵碼。特點(diǎn)：鍵多時(shí)占用I/O口線少，但判鍵速度慢，多用于設(shè)置數(shù)字鍵。適用于鍵數(shù)多的場(chǎng)合。編碼鍵盤(pán):采用專(zhuān)用的編碼/譯碼器件,被按下的鍵由該器件譯碼輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。特點(diǎn)：增加了硬件開(kāi)銷(xiāo)，編碼因選用器件而異，編碼固定，但編程簡(jiǎn)單。適用于規(guī)模大的鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán):單片機(jī)系統(tǒng)多采用此類(lèi)鍵盤(pán)

采用軟件編/譯碼的方式，通過(guò)掃描，對(duì)每個(gè)被按下的鍵判別輸出相應(yīng)的鍵碼/鍵值。特點(diǎn)：不增加硬件開(kāi)銷(xiāo)，編碼靈活，適用于小規(guī)模的鍵盤(pán)，特別是單片機(jī)系統(tǒng)。但編程較復(fù)雜，占CPU時(shí)間，還須軟件“消抖”。按鍵值編碼方式:編碼鍵盤(pán)與非編碼鍵盤(pán)9.1

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9.1.1鍵盤(pán)的分類(lèi)

9.1.2鍵盤(pán)的工作原理9.1.3鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展設(shè)計(jì)

9.1.4鍵盤(pán)實(shí)例抖動(dòng)現(xiàn)象

通常的按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān),當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí),由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用,一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通,在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定,一般為5ms～10ms。抖動(dòng)現(xiàn)象按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的,一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理,必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài),并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。抖動(dòng)的消除消除鍵盤(pán)抖動(dòng)通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。硬件消抖是通過(guò)在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來(lái)消除抖動(dòng)，一般采用R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖是利用延時(shí)來(lái)跳過(guò)抖動(dòng)過(guò)程【常用】。

＆I/O接口＆+5v+5v消除抖動(dòng)電路開(kāi)關(guān)單片機(jī)9.1

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9.1.1鍵盤(pán)的分類(lèi)

9.1.2鍵盤(pán)的工作原理

9.1.3鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展設(shè)計(jì)9.1.4鍵盤(pán)實(shí)例獨(dú)立式鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口GNDVCCGNDVCC與(b)查詢方式工作的獨(dú)立式鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式8051(a)中斷方式工作的獨(dú)立式鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式INT08051P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7獨(dú)立式鍵盤(pán)的電路簡(jiǎn)單，易于編程，但占用的IO口線較多，當(dāng)需要較多按鍵時(shí)可能產(chǎn)生IO資源緊張問(wèn)題。矩陣鍵盤(pán)的連接方法有多種：可直接連接于單片機(jī)的I/O口線；可利用擴(kuò)展的并行I/O口（8255、8155等）連接；也可利用可編程的鍵盤(pán)、顯示專(zhuān)用接口芯片

（8279等）進(jìn)行連接等等。其中，利用擴(kuò)展的并行I/O口連接方便靈活，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中比較常用。矩陣鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口矩陣式鍵盤(pán)又叫行列式鍵盤(pán)。用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。例如4×4的行、列結(jié)構(gòu)可組成16個(gè)鍵的鍵盤(pán)，比一個(gè)鍵位用一根I/O口線的獨(dú)立式鍵盤(pán)少了一半的I/O口線。行列式鍵盤(pán)——將IO口分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上，列線通過(guò)上拉電阻接正電源。特點(diǎn)：占用IO口線較少，但軟件將較為復(fù)雜。鍵值（按鍵閉合時(shí)的數(shù)值），鍵模（按鍵代表的數(shù)值）①判斷哪一行有鍵壓下寫(xiě)端口（0xf0）：行線電平=0；列線電平=1。讀端口進(jìn)行判斷：若P3=0xf0→沒(méi)有按鍵壓下；若P3≠0xf0→某行有鍵壓下→K1鍵盤(pán)掃描原理（以P3口為例）：

②判斷哪一列有鍵壓下寫(xiě)端口（0x0f）：行線電平=1；列線電平=0。讀端口進(jìn)行判斷：若P3=0x0f→沒(méi)有按鍵壓下；若P3≠0x0f→某列有鍵壓下→K2③將K1與K2相“同或”并存于K2（形成鍵值）——閉合鍵所在行、列的狀態(tài)均為1，其余皆為0。（也可用異或）整個(gè)鍵盤(pán)的鍵值（同或）：0x11、0x21、0x41、0x810x12、0x22、0x42、0x820x14、0x24、