第七章顯示與鍵盤

本章內(nèi)容單片機與LED數(shù)碼管接口LED大屏幕顯示器和接口字符LCD液晶顯示和接口單片機與鍵盤接口第7章顯示和鍵盤接口技術(shù)單片機與LED數(shù)碼管接口LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理

單片機與LED數(shù)碼管接口LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理

為使LED顯示不同的符號或數(shù)字，要為LED提供段碼（或稱字型碼）。提供給LED顯示器的段碼（字型碼）正好是一個字節(jié)（8段）。各段與字節(jié)中各位對應(yīng)關(guān)系如下：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………表7-1LED段碼（8段）單片機與LED數(shù)碼管接口LED靜態(tài)顯示

靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管的公共端恒定接地（共陰極）或+5V（共陽極）。每個數(shù)碼管的八個段控制引腳分別與一個八位I/O端口相連。只要I/O端口有顯示字型碼輸出，數(shù)碼管就顯示給定字符，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。

單片機與LED數(shù)碼管接口LED靜態(tài)顯示單片機與LED數(shù)碼管接口LED動態(tài)顯示

LED顯示器接口從LED顯示器的原理可知，為了顯示字母與數(shù)字，必須最終轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段選碼。這種轉(zhuǎn)換可以通過硬件譯碼器或軟件進行譯碼。硬件譯碼器LED顯示器接口軟件譯碼LED顯示器接口圖利用硬件譯碼器的七段LED接口電路圖

通過8155擴展I/O口控制的8位LED動態(tài)顯示接口圖

動態(tài)顯示子程序流程圖例：單只數(shù)碼管循環(huán)顯示0~9

#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodeDSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};voidDelayMS(uintx){uchart;while(x--)for(t=0;t<120;t++);}voidmain(){uchari=0;P0=0x00;while(1){P0=~DSY_CODE[i];i=(i+1)%10;DelayMS(300);}}例：8只數(shù)碼管從左到右依次滾動顯示0~7，程序通過每次僅循環(huán)選通一只數(shù)碼管#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodeDSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//延時voidDelayMS(uintx){uchart;while(x--)for(t=0;t<120;t++);}//主程序voidmain(){uchari,wei=0x80;while(1){for(i=0;i<8;i++){P0=0xff;P0=DSY_CODE[i];//發(fā)送段碼wei=_crol_(wei,1);P2=wei;DelayMS(2);//發(fā)送位碼}}

}

LED大屏幕顯示器和接口

LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理LED點陣顯示器是把很多LED發(fā)光二極管按矩陣方式排列在一起，通過對每個LED進行發(fā)光控制，完成各種字符或圖形的顯示。最常見的LED點陣顯示模塊有5×7（5列7行），7×9（7列9行），8×8（8列8行）結(jié)構(gòu)。LED點陣由一個一個的點（LED發(fā)光二極管）組成，總點數(shù)為行數(shù)與列數(shù)之積，引腳數(shù)為行數(shù)與列數(shù)之和。LED大屏幕顯示器和接口

LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理LED大屏幕顯示器和接口

LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理“大”字顯示字型碼示意圖LED大屏幕顯示器和接口

LED大屏幕顯示器結(jié)構(gòu)及原理顯示字符“大”的過程如下：先給第一行送高電平（行高電平有效），同時給8列送11110111（列低電平有效）；然后給第二行送高電平，同時給8列送11110111，……最后給第八行送高電平，同時給8列送11111111。每行點亮延時時間為1ms，第八行結(jié)束后再從第一行開始循環(huán)顯示。利用視覺駐留現(xiàn)象，人們看到的就是一個穩(wěn)定的圖形。LED大屏幕顯示器和接口

LED大屏幕顯示器接口LED大屏幕顯示器和接口

LED大屏幕顯示器擴展接口字符LCD液晶顯示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模塊Vss:+5V電源管腳(Vcc)VDD:

地管腳(GND)Vo:

液晶顯示驅(qū)動電源(0V～5V)字符LCD液晶顯示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模塊DB0～DB7：數(shù)據(jù)線，可以用8位連接，也可以只用高4位連接，節(jié)約單片機資源，本實驗中采用的是八位連接方法。字符LCD液晶顯示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模塊A：背光控制正電源K：背光控制地字符LCD液晶顯示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模塊單片機與LCD模塊之間有四種基本操作：

寫命令 讀狀態(tài) 寫顯示數(shù)據(jù) 讀顯示數(shù)據(jù)字符LCD液晶顯示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模塊RSR/W操作00寫命令操作（初始化、光標定位等）01讀狀態(tài)操作（讀忙標志）10寫數(shù)據(jù)操作（要顯示的內(nèi)容）11讀數(shù)據(jù)操作（可以把顯示存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)反讀出來）字符LCD液晶顯示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模塊RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端，RS=0:命令/狀態(tài)；RS=1:數(shù)據(jù)R/W：讀寫控制線，R/W=0:寫操作；R/W=1:讀操作E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位，E線向LCD模塊發(fā)送一個脈沖，LCD模塊與單片機之間將進行一次數(shù)據(jù)交換字符LCD液晶顯示和接口

讀狀態(tài)操作

狀態(tài)字的最高位的BF為忙標志位，1表示LCD正在忙，0表示不忙。通過判斷最高位BF的0、1狀態(tài)，就可以知道LCD當前是否處于忙狀態(tài)，如果LCD一直處于忙狀態(tài)，則繼續(xù)查詢等待，否則進行下面的操作。查詢忙狀態(tài)程序段如下：do{i=lcd_r_start();//調(diào)用讀狀態(tài)函數(shù)，讀取LCD狀態(tài)字

i&=0x80;//采用與操作屏蔽低7位

delay(2); //延時

}while(i!=0);//LCD忙，繼續(xù)查詢，否則退出循環(huán)字符LCD液晶顯示和接口

寫命令操作LCD上電時，都必須按照一定的時序?qū)CD進行初始化操作，主要任務(wù)是設(shè)置LCD的工作方式、顯示狀態(tài)、清屏、輸入方式、光標位置等。

字符LCD液晶顯示和接口

寫命令操作voidlcd_w_cmd(unsignedcharcom){unsignedchari;do{//查LCD忙操作

i=lcd_r_start(); //調(diào)用讀狀態(tài)字函數(shù)

i=i&0x80;//與操作屏蔽掉低7位

delay(2);}while(i!=0); //LCD忙，繼續(xù)查詢，否則退出循環(huán)

RW=0;delay1();RS=0; delay1(); //RW=1，RS=0，寫LCD命令字E=1; delay1(); //E端時序

P1=com;delay1(); //將com中的命令字寫入LCD數(shù)據(jù)口

E=0;delay1();RW=1;delay(255);}字符LCD液晶顯示和接口

寫命令操作編號指令名稱控制信號命令字D7D6D5D4D3D2D1D01清屏00000000012歸home位000000001×3輸入方式設(shè)置00000001I/DS4顯示狀態(tài)設(shè)置0000001DCB5光標畫面滾動000001S/CR/L××6工作方式設(shè)置00001DLNF××7CGRAM地址設(shè)置0001A5A4A3A2A1A08DDRAM地址設(shè)置001A6A5A4A3A2A1A09讀BF和AC01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0字符LCD液晶顯示和接口

初始化操作LCD初始工作方式設(shè)置顯示狀態(tài)設(shè)置清屏返回輸入方式設(shè)置001DLNF**—設(shè)置單片機與LCD接口數(shù)據(jù)位數(shù)DL、顯示行數(shù)N、字型FDL=1:8位、DL=0:4位；N=1:2行、N=0:1行F=1:5×10、F=0:5×7例：00111000B（38H）設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)8位，2行顯示，5×7點陣字符00001DCB—設(shè)整體顯示開關(guān)D、光標開關(guān)C、光標位的字符閃耀BD=1:開顯示；C=0:不顯示光標；B=0:光標位字符不閃爍例：00001100B（0CH）打開LCD顯示，光標不顯示，光標位字符不閃爍清屏命令字01H，將光標設(shè)置為第一行第一列000001I/DS—設(shè)光標移動方向并確定整體顯示是否移動I/D=1:增量方式右移、I/D=0:減量方式左移S=1:移位、S=0:不移位例：00000110B（06H）設(shè)置光標增量方式右移，顯示字符不移動字符LCD液晶顯示和接口

寫數(shù)據(jù)操作

光標位置與相應(yīng)命令字

列行123456789101112131415161808182838485868788898A8B8C8D8E8F2C0C1C2C3C4C5C6C7C8C9CACBCCCDCECF注：表中命令字以十六進制形式給出，該命令字就是與LCD顯示位置相對應(yīng)的DDRAM地址。字符LCD液晶顯示和接口

voidlcd_w_dat(unsignedchardat){unsignedchari;do{ //查忙操作

i=lcd_r_start(); //調(diào)用讀狀態(tài)字函數(shù)

i=i&0x80; //與操作屏蔽掉低7位

delay(2);}while(i!=0); //LCD忙，繼續(xù)查詢，否則退出循環(huán)

RW=0;delay1();RS=1; //RW=1，RS=0，寫LCD命令字

delay1();E=1; //E端時序

delay1();P1=dat; //將dat中的顯示數(shù)據(jù)寫入LCD數(shù)據(jù)口

delay1();E=0;delay1();RW=1;delay(255);}單片機與鍵盤接口單片機與鍵盤接口按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低，后者壽命長。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類。這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對按鍵的識別，硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜；非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)按鍵的定義與識別，硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件編程量大。這里將要介紹的獨立式按鍵和矩陣式鍵盤都是非編碼鍵盤。單片機與鍵盤接口機械式按鍵在按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來，抖動時間一般為510ms，在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯。單片機與鍵盤接口按鍵的去抖

（a）檢測按鍵（b）釋放按鍵按鍵去抖流程圖獨立式按鍵

獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。獨立式鍵盤與單片機接口

鍵閉合嗎？置P1口為輸入方式開始延時10ms消除抖動有鍵閉合嗎？是K1鍵閉合嗎？20H單元加1YYYYYYNNNNNN圖

獨立鍵盤程序框圖流程圖是K2鍵閉合嗎？是K3鍵閉合嗎？是K4鍵閉合嗎？20H單元減121H單元清021H單元置FF程序清單:

ORG 0030H KB：MOV P1，#0FFH ；置P1口為輸入口

MOV A，P1 ；讀鍵狀態(tài)

CPL A ANL A，#0FH ；屏蔽高4位

JZ KB ；無鍵閉合則返回

ACALL D10MS ；延時去抖動

MOV A，P1 ；再讀鍵狀態(tài)

CPL A ANL A，#0FH JZ KB ；無鍵閉合則返回

CJNE A，#01H，KB01 INC 20H ；K1鍵閉合，20H單元加1 SJMP KB

KB01：CJNEA，#02H，KB02 DEC 20H ；K2鍵閉合，20單元減1 SJMPKB KB02：CJNEA，#04H，KB03 MOV 21H，#00H ；K3鍵閉合，21H單元清0 SJMPKB KB03：CJNEA，#08H，KB MOV 21H，#0FFH ；K4鍵閉合，21H單元置FF SJMPKB ；若有兩鍵以上閉合則返回

END8031INT0＋５ＶI/O8031圖

獨立式按鍵電路（ａ）（ｂ）查詢方式I/O中斷方式+5VINT1例：開關(guān)S1和S2分別控制LED1和LED2。#include<reg51.h>sbitS1=P1^0;sbitS2=P1^1;sbitLED1=P0^0;sbitLED2=P0^1;//主程序voidmain(){while(1){LED1=S1;LED2=S2;}}單片機與鍵盤接口矩陣式按鍵

通常，矩陣式鍵盤的列線由單片機輸出口控制，行線連接單片機的輸入口。矩陣式按鍵

鍵盤編程掃描法識別按鍵一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）判別有無鍵按下。（2）鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列號。（3）用計算法或查表法得到鍵值。（4）判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續(xù)等待。（5）將閉合鍵的鍵值保存，同時轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。例:數(shù)碼管顯示4X4矩陣鍵盤按鍵號#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//段碼ucharcodeDSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0x00};sbitBEEP=P3^7;//上次按鍵和當前按鍵的序號，該矩陣中序號范圍0~15，16表示無按鍵ucharPre_KeyNo=16,KeyNo=16;//延時voidDelayMS(uintx){uchari;while(x--)for(i=0;i<120;i++);}//矩陣鍵盤掃描voidKeys_Scan(){ucharTmp;P1=0x0f;//高4位置0，放入4行DelayMS(1);Tmp=P1^0x0f;//按鍵后0f變成0000XXXX，X中一個為0，3個仍為1，通過異或把3個1變?yōu)?，唯一的0變?yōu)?switch(Tmp)//判斷按鍵發(fā)生于0~3列的哪一列{case1:KeyNo=0;break;case2:KeyNo=1;break;case4:KeyNo=2;break;case8:KeyNo=3;break;default:KeyNo=16;//無鍵按下}P1=0xf0;//低4位置0，放入4列DelayMS(1);Tmp=P1>>4^0x0f;//按鍵后f0變成XXXX0000，X中有1個為0，三個仍為1；高4位轉(zhuǎn)移到低4位并異或得到改變的值switch(Tmp)//對0~3行分別附加起始值0，4，8，12{case1:KeyNo+=0;break;case2:KeyNo+=4;break;case4:KeyNo+=8;break;case8:KeyNo+=12;}}//蜂鳴器voidBeep(){uchari;for(i=0;i<100;i++){DelayMS(1);BEEP=~BEEP;}BEEP=0;}//主程序voidma