《單片機C語言應用技術》課件-第5章

模塊5顯示和鍵盤接口技術任務7LED數(shù)碼管顯示的簡易秒表倒計時設計任務8編制數(shù)碼管動態(tài)顯示程序任務9字符型LCD液晶顯示歡迎界面任務10用矩陣鍵盤控制8路跑馬燈習題5任務7LED數(shù)碼管顯示的簡易秒表倒計時設計

1.任務目的通過對由LED數(shù)碼管顯示一位數(shù)0～9簡易倒計時秒表的制作，熟悉單片機與LED數(shù)碼管的接口技術，進一步了解數(shù)組的定義、賦值、初始化等操作方法。

2.任務要求用單片機實現(xiàn)一位數(shù)簡易秒表倒計時控制，計時范圍為0～9s，并將計時時間在一位數(shù)碼管上顯示出來。

3.電路設計用單片機控制LED數(shù)碼管顯示的簡易秒表硬件電路如圖5.1所示，單片機的P0口8個引腳接到數(shù)碼管的8個段控制端。圖5.1中采用的是共陽極數(shù)碼管，所以COM端(公共端)接P2.7作為選通端。如果是共陰極數(shù)碼管，則須將COM端接地。圖5.1數(shù)碼管倒計時電路

4.程序設計

/*功能：數(shù)碼管顯示10秒倒計時*/

/*數(shù)碼管硬件結(jié)構選擇為：三極管驅(qū)動8位共陽極數(shù)碼管*/

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#definesm_dataP0 //?P0選擇段碼

sbitp2_7=P2^7;

voiddelay1s()

{

uchari;

for(i=0;i<0x14;i++)

{

TH1=0x3c;

TL1=0xb0;

TR1=1; //此三行為單片機設定定時時間，在定時計數(shù)章節(jié)詳細介紹

while(!TF1);

TF1=0;

}

}voidmain(){uchari;uintzk[10]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x18};//共陽極數(shù)碼管對應的0到9十六進制編碼

TMOD=0x10;while(1){

p2_7=0;

for(i=9;i>=0;i--)

{ sm_data=zk[i];

delay1s();

}

}}

5.程序運行測試編譯、鏈接過程參見任務2，將二進制文檔ex5_1.hex下載到單片機的程序存儲器中。接通電路板電源，即可觀察到一位簡易秒表按照9～0的順序顯示。

6.任務小結(jié)本任務采用單片機P0口控制共陽極數(shù)碼管顯示，實現(xiàn)顯示0～9的簡易秒表倒計時。在程序ex5_1.c中，定義zk數(shù)組存放數(shù)字0～9的顯示字型碼，將顯示字型碼通過P0口送到LED段控制端，顯示相應的數(shù)字。將數(shù)組元素的下標作為循環(huán)控制變量是最常用的數(shù)組應用方法。5.1數(shù)組在程序設計中，為了處理方便，通常把具有相同類型的若干數(shù)據(jù)項按有序的形式組織起來，這些按序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合稱為數(shù)組。組成數(shù)組的各個數(shù)據(jù)分項稱為數(shù)組元素。數(shù)組屬于常用的數(shù)據(jù)類型，數(shù)組中的元素有固定數(shù)目和相同的類型，數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型就是該數(shù)組的類型。常用的數(shù)組為一維、二維和字符數(shù)組。5.1.1一維數(shù)組

1.一維數(shù)組的定義定義格式如下：類型說明符 數(shù)組名[常量表達式]；類型說明符是數(shù)組中各個元素的數(shù)據(jù)類型；數(shù)組名是用戶定義的數(shù)組標識符；常量表達式表示數(shù)組元素的個數(shù)。如：

inta[4]; //定義整型數(shù)組a，有4個元素，a[0]、a[1]、a[2]、a[3]

charb[5]; //定義字符數(shù)組b，有5個元素定義數(shù)組時，應注意以下幾點：

(1)對于同一數(shù)組，所有元素的數(shù)據(jù)類型都必須是相同的。

(2)數(shù)組名的書寫規(guī)則應符合標識符的書寫規(guī)定。

(3)數(shù)組名不能與其他變量名相同。

(4)方括號中的常量表達式不可以是變量，但可以是符號常數(shù)和常量表達式。如：

#defineNUM4

main()

{

inta[NUM],b[4-2];

}

(5)可以在一個類型說明中，定義多個數(shù)組和變量?！?/p>

2.數(shù)組元素數(shù)組元素也是一種變量，其標識方法為數(shù)組名后跟一個下標。它只能為整型數(shù)或整型表達式。定義格式如下：數(shù)組名[下標]如：zk[7]，a[i]?等都是合法的。下標表示該數(shù)組元素在數(shù)值中的位置，其值從0開始，下標為0的數(shù)組元素是數(shù)組中的第一個數(shù)組元素，zk[7]?為該數(shù)組中的第8個元素。在程序中不能一次引用整個數(shù)組，只能逐個使用數(shù)組元素。如任務7中秒表倒計時程序中的程序段：

for(i=9;i>=0;i--)

{

sm_data=zk[i];

}

3.數(shù)組賦值給數(shù)組賦值的方法有賦值語句和初始化賦值兩種。

(1)在程序執(zhí)行過程中，可用賦值語句對數(shù)組元素逐個賦值。如：

for(i=0;i<10;i++)

{

Num[i]=i;

}

(2)數(shù)組初始化賦值是指在數(shù)組定義時給數(shù)組元素賦予初值。如：

intnum[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};這種賦值方式是在編譯階段完成的，可以減少程序運行時間，提高程序執(zhí)行效率。小提示數(shù)組說明和下標變量在形式上有些相似，但這兩者具有完全不同的含義。數(shù)組說明的方括號給出的是長度，即可取下標的最大值加1；而數(shù)組元素中的下標是該元素在數(shù)組中的位置標識。前者只能是常量，后者可以是常量、變量或表達式。5.1.2字符數(shù)組前面介紹的數(shù)組是數(shù)值型的數(shù)組，數(shù)組中的每一個元素都用來存放數(shù)值型的數(shù)據(jù)。數(shù)組不僅可以是數(shù)值型的，也可以是字符型的或其他類型的(如指針型、結(jié)構體型)。字符數(shù)組的定義格式與一維數(shù)組的定義類似，用來存放字符數(shù)據(jù)的數(shù)組是字符數(shù)組。字符數(shù)組中的一個元素就是一個字符。可以在定義字符數(shù)組時對各元素賦初值，即初始化。例如：

charc[10]={'I','','a','m','','h','a','p','p','y'};把10個字符分別賦給c[0]～c[9]這10個元素。如果在定義字符數(shù)組時不進行初始化，則數(shù)組中各元素的值是不可預知的。如果大括號中提供的初值個數(shù)大于數(shù)組長度，則按語法錯誤處理。如果初值個數(shù)小于數(shù)組長度，則只將這些字符賦給數(shù)組中前面那些元素，其余的元素自動定義為空字符(即?'\0'?)。任務8編制數(shù)碼管動態(tài)顯示程序

1.任務目的根據(jù)電路編寫在4個數(shù)碼管上穩(wěn)定顯示“1234”的程序，了解數(shù)碼管動態(tài)顯示的驅(qū)動。

2.任務要求采用動態(tài)顯示方式，用單片機實現(xiàn)4位數(shù)碼管穩(wěn)定顯示“1234”。

3.電路設計電路設計圖如圖5.2所示。圖5.24個共陽極數(shù)碼管電路

4.程序設計

4位數(shù)碼管動態(tài)顯示“1234”的程序如下：

/*功能：讓4個數(shù)碼管依次顯示1～4，調(diào)整delay函數(shù)中的數(shù)值，可使數(shù)碼管全亮或每次只亮一個*/

/*數(shù)碼管硬件結(jié)構選擇為：三極管驅(qū)動8位共陽極數(shù)碼管*/

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#definesm_dataP0 //?P0選擇段碼

#definesm_dpP2 //?P2選擇位

voiddelay(uintx);

voidmain()

{

uchari;

uintzk[10]={0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x18};

//共陽極數(shù)碼管對應的1到9十六進制編碼

while(1){for(i=0;i<4;i++){ sm_dp=(i==0)?0xEF:(sm_dp<<1)+1;//?(sm_dp<<1)+1保證每次只點亮一個數(shù)碼管

sm_data=zk[i];

delay(5); //延時時間決定只亮一個數(shù)碼管，還是所有數(shù)碼管均有顯示改變delay函數(shù)中的數(shù)值，可觀察到不同的視覺暫留效果。根據(jù)實踐所得，當delay函數(shù)中的數(shù)值為1～5時，數(shù)碼管全亮效果最佳；當delay函數(shù)中的數(shù)值為80以上時，清楚可見每次只有一個數(shù)碼管有顯示

}}}

voiddelay(uintn)

{

uchari;

while(n--)

for(i=0;i<125;i++);

}

5.任務小結(jié)與靜態(tài)顯示方式相比，當顯示位數(shù)較多時，動態(tài)顯示方式可以節(jié)省I/O端口資源，硬件電路簡單。但其顯示的亮度低于靜態(tài)顯示方式；由于CPU要不斷地依次運行掃描顯示程序，將占用CPU更多的時間。若顯示位數(shù)較少，采用靜態(tài)顯示方式更加簡便。5.2單片機與LED數(shù)碼管接口5.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構及原理

1.?LED數(shù)碼管的結(jié)構在單片機系統(tǒng)中，經(jīng)常采用LED數(shù)碼管來顯示單片機系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運算結(jié)果等各種信息。LED數(shù)碼管是單片機人機對話的一種重要輸出設備。單個LED數(shù)碼管的外形如圖5.3所示，外部引腳如圖5.4所示。LED數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管組成，通過不同的發(fā)光字段組合可顯示數(shù)字0～9、字符A～F、H、L、P、R、U、Y、符號“—”及小數(shù)點“．”等。按照內(nèi)部8個發(fā)光二極管連接方式的不同，LED數(shù)碼管可分為共陽極型LED數(shù)碼管和共陰極型LED數(shù)碼管兩種。其內(nèi)部結(jié)構如圖5.5所示。圖5.3數(shù)碼管外形圖圖5.4數(shù)碼管引腳圖圖5.5LED數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構圖

2.?LED數(shù)碼管的工作原理這里以共陽極型為例說明LED數(shù)碼管的工作原理。從任務8中我們知道，若將數(shù)值0送至單片機的P0口，數(shù)碼管上不會顯示數(shù)字“0”。顯然，要使數(shù)碼管顯示數(shù)字或字符，直接將相應的數(shù)字或字符送至數(shù)碼管的段控制端是不行的，必須使段控制端輸出相應的字型編碼。如圖5.5(a)所示，共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極連接在一起，作為公共控制端(com)，陰極作為“段”控制端。

(1)當公共端接低電平時，每個發(fā)光二極管都是截止的狀態(tài)，無法發(fā)光。

(2)當公共端接高電平時，當某段控制端為低電平時，該段對應的發(fā)光二極管導通并點亮。通過點亮不同的段，顯示出不同的字符。如顯示數(shù)字1時，b、c兩端接低電平，其他各端接高電平。在任務8中，單片機P0口的八個引腳依次與數(shù)碼管的a、b、…、f、dp八個段控制引腳相連接。要顯示數(shù)字“0”，數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f六個段應點亮，其他段熄滅，需向P0口傳送數(shù)據(jù)11000000(C0H)，該數(shù)據(jù)就是與字符“0”相對應的共陽極字型編碼。共陰極型LED數(shù)碼管的發(fā)光原理與共陽極型的類似，請讀者根據(jù)圖5.5(b)所示的結(jié)構圖進行分析。表5.1分別列出了共陽極、共陰極數(shù)碼管的顯示字型編碼。表5.1數(shù)碼管字型編碼5.2.2LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示

1.靜態(tài)顯示的概念靜態(tài)顯示是指當數(shù)碼管顯示某一字符時，相應的某段發(fā)光二極管恒定導通或恒定截止。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+5?V電源(共陽極)。每個數(shù)碼管的8個段位控制引腳分別與一個8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端口輸出新的段碼。任務7采用的就是一位數(shù)碼管的靜態(tài)顯示方式。

2.靜態(tài)顯示的接口采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流就可獲得較高的亮度，且占用CPU時間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制，但占用單片機的I/O端口線多，n位數(shù)碼管的靜態(tài)顯示需占用8?×?n個I/O端口，所以限制了單片機連接數(shù)碼管的個數(shù)。同時，硬件電路復雜，成本高，只適合顯示位數(shù)較少的場合。靜態(tài)顯示接口電路如圖5.6所示。圖5.6數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路5.2.3LED數(shù)碼管動態(tài)顯示

1.動態(tài)顯示的概念動態(tài)顯示是一種按位輪流點亮各位數(shù)碼管的顯示方式，即在某一時段，只讓其中一位數(shù)碼管的“位選端”有效，并送出相應的字型顯示編碼。此時，其他位的數(shù)碼管因“位選端”無效而都處于熄滅狀態(tài)；下一時段按順序選通另外一位數(shù)碼管，并送出相應的字型顯示編碼，按此規(guī)律循環(huán)下去，即可使各位數(shù)碼管分別間斷地顯示出相應的字符。雖然在同一時刻只有一位數(shù)碼管在點亮，但利用人眼的視覺暫留效應和發(fā)光二極管熄滅時的余輝效應，看到的卻是多位數(shù)碼“同時”顯示。這一過程稱為動態(tài)掃描顯示。

2.動態(tài)顯示的接口任務8中圖5.2給出了用動態(tài)顯示方式點亮4個共陽極數(shù)碼管的電路。圖中將各個共陽極數(shù)碼管相應的段選控制端并聯(lián)在一起，僅用一個P0口控制。各位數(shù)碼管的公共端也稱為“位選端”，由P2口高四位控制，用4個PNP型三極管驅(qū)動。任務9字符型LCD液晶顯示歡迎界面

1.任務目的通過字符型LCD液晶歡迎界面的顯示，讓讀者了解LCD顯示器與單片機的接口方法，理解LCD顯示程序的設計思路。

2.任務要求實現(xiàn)在1602液晶的第一行顯示“WELCOME!”，第二行顯示“WWW.WTC.EDU.CN”。

3.電路設計

LCD液晶顯示電路如圖5.7所示?，F(xiàn)對接口做簡要說明：圖5.7LCD液晶顯示電路液晶1、2端為電源端，15、16為背光電源端，為防止直接加5V電壓燒壞背光燈，在15腳串入一個10Ω電阻限流。3端為液晶對比度調(diào)節(jié)端，通過一個10Ω的可調(diào)電阻來調(diào)節(jié)顯示對比度。4端為向液晶的控制器寫數(shù)據(jù)或?qū)懨畹倪x擇端，接單片機的P3.5端口。5端為讀/寫選擇端，此任務中，只向液晶寫入命令和顯示數(shù)據(jù)，所以此端始終為“寫”狀態(tài)，即低電平狀態(tài)。6端為使能信號，是操作時必須的信號，接P3.4口。

4.程序設計

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

ucharcodetable[]="WELCOME!";

ucharcodetable1[]="WWW.WTC.EDU.CN";sbitlcden=P3^4; //液晶使能端sbitlcdrs=P3^5; //液晶數(shù)據(jù)命令選擇端sbitdula=P2^6; //申明U1鎖存器的鎖存端sbitwela=P2^7; //申明U2鎖存器的鎖存端ucharnum;voiddelay(uintz){

uintx,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);}voidwrite_command(ucharcom){

lcdrs=0; //選擇寫命令模式

P0=com; //將要寫的命令字送到數(shù)據(jù)總線上

delay(5); //稍做延時以待數(shù)據(jù)穩(wěn)定

lcden=1; //使能端給一高電平，因為初始化函數(shù)中已將lcden置為0 delay(5); lcden=0; //將使能端置0以完成高脈沖}voidwrite_data(uchardat){

lcdrs=1;

P0=dat;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

cden=0;}voidinit(){

dula=0;

wela=0;

lcden=0;

write_command(0x38); //設置16?×?2顯示，5?×?7點陣，8位數(shù)據(jù)接口

write_command(0x0c); //設置開顯示，不顯示光標

write_command(0x06); //寫一個字符后地址指針加1

write_command(0x01); //顯示清0，數(shù)據(jù)指針清0}voidmain(){

init();

write_command(0x80);

for(num=0;num<8;num++){

write_data(table[num]);

delay(5);}

write_command(0x80+0x40);

for(num=0;num<14;num++)

{

write_data(table1[num]);

delay(5);

}

while(1);}

5.任務小結(jié)本任務通過對字符型LCD的顯示控制，讓讀者熟悉字符型LCD液晶顯示原理，練習單片機并行I/O端口和字符串的應用能力。5.3單片機與LCD液晶顯示器接口5.3.1LCD芯片介紹液晶是一種高分子材料，因其特殊的物理、化學、光學特性，20世紀中葉開始廣泛應用在輕薄型顯示器上。液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈管構成畫面。通常，我們把各種液晶顯示器都直接叫做液晶。各種型號的液晶通常是按照現(xiàn)實字符的行數(shù)或液晶點陣的行、列數(shù)來命名的。比如：1602的意思是每行顯示16個字符，一共可以顯示兩行；類似的命名還有0801、0802、1601等。這類液晶通常都是字符型液晶，只能顯示ASCII碼字符，如數(shù)字、大小寫字母、各種符號等。12232液晶屬于圖形型液晶，它由122列、32行組成，即共有122?×?32個點來顯示各種圖形；類似的命名還有12864、19264、192128等。根據(jù)客戶需求，廠家還可以設計出任意數(shù)組合的點陣液晶。字符液晶在實際的產(chǎn)品中運用較多，對于單片機的學習而言，掌握1602的用法是每一個學習者必然經(jīng)歷的過程。目前市面上的字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理完全相同。因此，基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。字符型點陣液晶顯示模塊LCD1602如圖5.8所示，通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。其引腳排列如圖5.9所示，引腳定義如表5.2所示。圖5.81602液晶的正面(綠色背光，黑色字體)圖5.91602液晶顯示模塊引腳表5.21602引腳功能表5.3.2HD44780中的存儲器

HD44780內(nèi)置了DDRAM、CGROM和CGRAM存儲器。

1.DDRAM

DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。其中共80個字節(jié)，其地址和屏幕的對應關系如表5.3所示。也就是說，想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個“A”字，就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼就行了。但具體的寫入是要按LCD模塊的指令格式來進行的。一行有40個地址，在1602中我們只用前16個地址；第二行也只用前16個地址。具體對應關系如表5.4所示。表5.3地址和屏幕的對應關系表5.4DDRAM地址與顯示位置的對應關系事實上，我們往DDRAM里的00H地址處送一個數(shù)據(jù)，譬如0x31(數(shù)字1的代碼)，并不能顯示1出來。原因是，若要在DDRAM的00H地址處顯示數(shù)據(jù)，則必須將00H加上80H，即80H；若要在DDRAM的01H處顯示數(shù)據(jù)，則必須將01H加上80H，即81H。依次類推。

2.?CGROM

1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表5.5所示。這些字符有阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H)，顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。表5.5CGROM中存儲的點陣字符圖形上表中的字符代碼與我們PC中的字符代碼是基本一致的。因此我們在向DDRAM寫C51字符代碼程序時，甚至可以直接用P1='A'?這樣的方法。PC在編譯時就把“A”轉(zhuǎn)換為41H代碼了。

3.?CGRAM字符代碼0x00～0x0F為用戶自定義的字符圖形RAM，就是CGRAM了。

0x20～0x7F為標準的ASCII碼，0xA0～0xFF為日文字符和希臘文字符，其余字符碼(0x10～0x1F及0x80～0x9F)沒有定義。5.3.3HD44780指令集那么如何對DDRAM的內(nèi)容和地址進行具體操作呢？下面先說說HD44780的指令集及其設置說明。請瀏覽該指令集，并找出對DDRAM的內(nèi)容和地址進行操作的指令。

1.清屏指令

功能：

(1)清除液晶顯示器，即將DDRAM的內(nèi)容全部填入“空白”的ASCII碼20H。

(2)光標歸位，即將光標撤回液晶顯示屏的左上方。

(3)將地址計數(shù)器(AC)的值設為0。

2.光標歸位指令

功能：

(1)把光標撤回到顯示器的左上方。

(2)把地址計數(shù)器(AC)的值設置為0。

(3)保持DDRAM的內(nèi)容不變。

3.進入模式設置指令功能：設定每次寫入1位數(shù)據(jù)后光標的移位方向，并且設定每次寫入的一個字符是否移動。參數(shù)設定的情況如下所示：位名 設置

I/D 0?=?寫入新數(shù)據(jù)后光標左移

1?=?寫入新數(shù)據(jù)后光標右移

S 0?=?寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動

1?=?寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移1個字

4.顯示開關控制指令

功能：控制顯示器開/關、光標顯示/關閉以及光標是否閃爍。參數(shù)設定的情況如下：位名 設置

D 0?=?顯示功能關1?=?顯示功能開

C 0?=?無光標 1?=?有光標

B 0?=?光標閃爍 1?=?光標不閃爍

5.設定顯示屏或光標移動方向指令功能：使光標移位或使整個顯示屏幕移位。參數(shù)設定的情況如下：

S/CR/L設定情況

00光標左移1格，且AC值減1

01光標右移1格，且AC值加1

10顯示器上字符全部左移一格，但光標不動

11顯示器上字符全部右移一格，但光標不動

6.功能設定指令

功能：設定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。參數(shù)設定的情況如下：位名 設置

DL 0?=?數(shù)據(jù)總線為4位

1?=?數(shù)據(jù)總線為8位

N 0?=?顯示1行

1?=?顯示2行

F 0?=?5?×?7點陣/每字符

1?=?5?×?10點陣/每字符

7.設定CGRAM地址指令

功能：設定下一個要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。

8.設定DDRAM地址指令

功能：設定下一個要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。注意，這里我們送地址的時候應該是0x80+Address，這也是前面說到寫地址命令的時候要加上0x80的原因。

9.讀取忙信號或AC地址指令功能：

(1)讀取忙碌信號FB的內(nèi)容，F(xiàn)B?=?1表示液晶顯示器忙，暫時無法接收單片機送來的數(shù)據(jù)或指令；當FB?=?0時，液晶顯示器可以接收單片機送來的數(shù)據(jù)或指令。

(2)讀取地址計數(shù)器(AC)的內(nèi)容。

小提示：原則上每次對控制器進行讀/寫操作之前，都必須進行讀/寫檢測，確保DB7為0。實際上，由于單片機的操作速度慢于液晶控制器的反應速度，因此可以不進行讀/寫檢測，或只進行簡短的延時即可。

10.數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令一覽功能：

(1)將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應的字符。

(2)將使用者自己設計的圖形存入CGRAM。

11.從CGRAM或DDRAM讀出數(shù)據(jù)的指令一覽功能：讀取DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容。5.3.4字符型LCD1602的基本操作與應用

1.基本操作時序

LCD1602的基本操作有四種：寫命令、寫數(shù)據(jù)、讀狀態(tài)和讀數(shù)據(jù)。讀狀態(tài)輸入：RS?=?L，RW?=?H，E?=?H

輸出：DB0～DB7?=?狀態(tài)字寫命令輸入：RS?=?L，RW?=?L，E?=?下降沿脈沖，DB0～DB7?=?指令碼輸出：無讀數(shù)據(jù)輸入：RS?=?H，RW?=?H，E?=?H

輸出：DB0～DB7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入：RS?=?H，RW?=?L，E?=?下降沿脈沖，DB0～DB7=數(shù)據(jù)輸出：無

2.程序設計任務9中寫命令程序段如下：

voidwrite_command(ucharcom)

{

lcdrs=0; //選擇寫命令模式

P0=com; //將要寫的命令字送到數(shù)據(jù)總線上

delay(5); //稍做延時以待數(shù)據(jù)穩(wěn)定

lcden=1; //使能端給一高電平，因為初始化函數(shù)中已將lcden置為0

delay(5);

lcden=0; //將使能端置0以完成高脈沖

}任務9中寫數(shù)據(jù)程序段如下：

voidwrite_data(uchardat)

{

lcdrs=1;

P0=dat;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}對以上程序段分析如下：

(1)寫命令操作和寫數(shù)據(jù)操作分別用兩個獨立的函數(shù)來完成，函數(shù)內(nèi)部唯一的區(qū)別就是液晶數(shù)據(jù)命令選擇端的電平。

(2)進入主函數(shù)，執(zhí)行完初始化函數(shù)后，用“write_command(0x80);”命令先將數(shù)據(jù)指針定位到第一行第一個字處，然后寫完第一行要顯示的字，在每兩個字之間做簡短延時。這個時間可以自行測試，時間太長會影響寫入及顯示速度，時間太短會影響控制器接收數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，以測試穩(wěn)定為最佳。

(3)寫第二行時，需要重新定位數(shù)據(jù)指針：write_command(0x80+0x40)。讀狀態(tài)程序段如下：

//************12864讀狀態(tài)函數(shù)**************//

voidReadStatus_12864(void)

//讀忙

{

ucharbuffer;

while(1)

{

RS=0;

RW=1;

E=1;

buffer=IO;

delay40us(1);

E=0;

if((buffer&0x80)==0x00)break;

}

}以讀忙狀態(tài)函數(shù)為例說明讀狀態(tài)指令。在程序段中可以看到如下三條指令：

RS=0;

RW=1;

E=1;這三條指令即為讀狀態(tài)時要給液晶輸入引腳寫入的電平值，當RS、RW和E三個輸入信號端為響應電平時，單片機即判斷為讀取狀態(tài)。在一般的LCD模塊當中，有一個重要功能，就是讀LCD狀態(tài)，可以通過此操作獲取當前LCD模塊的忙狀態(tài)以及一些相關的狀態(tài)信息。當LCD模塊處于忙狀態(tài)時，不宜對它進行數(shù)據(jù)的寫入或讀出操作(有很多老式的LCD控制器規(guī)定在忙的狀態(tài)下不允許寫入或讀出數(shù)據(jù))。所以，在很多LCD的驅(qū)動程序當中，會在寄存器寫入、數(shù)據(jù)寫入/讀出的操作前加入讀取LCD狀態(tài)并判別忙狀態(tài)的代碼。因為液晶屏控制IC執(zhí)行每條指令需要時間，在這期間不能接受其他指令操作，所以會將狀態(tài)位置為busy，等執(zhí)行完這條指令后才能接受其他指令，這時才會將狀態(tài)為置為ready。所以，寫每條指令前都要判斷這個狀態(tài)，要是ready才能寫入，這就是讀忙函數(shù)的作用。讀數(shù)據(jù)指令就是從LCD中讀出顯示的數(shù)據(jù)。以下三條指令就是命令單片機從液晶中讀出數(shù)據(jù)：

RS=1;

RW=1;

E=1;讀出的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)端DB0～DB7輸出。任務10用矩陣鍵盤控制8路跑馬燈

1.任務目的通過本任務的學習掌握矩陣鍵盤按鍵的識別方法。

2.任務要求采用列掃描法，按下S0時，第1位燈亮；按下S1時，第2位燈亮；按下S2時，第3位燈亮；按下S3時，第4位燈亮；按下S4時，第5位燈亮；按下S5時，第6位燈亮；按下S6時，第7位燈亮；按下S7時，第8位燈亮；按下S8時，第1、2位燈亮；按下S9時，第2、3位燈亮；按下S10時，第3、4位燈亮；按下S11時，第4、5位燈亮；按下S12時，第5、6位燈亮；按下S13時，第6、7位燈亮；按下S14時，第7、8位燈亮；按下S15時，8位燈全亮。

3.電路設計采用矩陣鍵盤控制8路跑馬燈的電路如圖5.10所示，16個矩陣按鍵由P2口的8根I/O線聯(lián)合控制，8路跑馬燈由P1口控制。圖5.10矩陣鍵盤控制8路跑馬燈電路

4.程序設計

//功能：采用列掃描法，每按下一個按鍵，對應的1位或2位燈亮。

//這種方法基于單片機輸出端口未被置0或1時，均保持高電平(端口為1)的特性

//?P2.0控制第1行，P2.1控制第2行，P2.2控制第3行，P2.3控制第4行

//?P2.4控制第1列，P2.5控制第2列，P2.6控制第3列，P2.7控制第4列

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

#definesm_dataP1//?P1控制8路跑馬燈sbitc0=P2^0;sbitc1=P2^1;sbitc2=P2^2;sbitc3=P2^3;sbitc4=P2^4;sbitc5=P2^5;sbitc6=P2^6;sbitc7=P2^7;voiddelay1(uchartime);ucharjianpanzhi(); //確定按鍵編號，返回的a值表示按鍵的編號。這是一個通用的程序，

//若想按下某個按鍵，實現(xiàn)某個功能，只要傳遞a值即可voiddisplay(ucharb);voidmain(){ucharx;while(1){x=jianpanzhi();delay1(50); //按鍵釋放后，去抖

display(x);}}ucharjianpanzhi(){uinti,a;c4=0; //初始化P2口，使P2_4～P2_7均為0，創(chuàng)造出判斷是否有鍵按下的初試條件c5=0;c6=0;c7=0;if(P2!=0x0f) //判斷是否有鍵按下

{delay1(50); //按下按鍵時，去抖

if(P2!=0x0f) //再次判斷是否有鍵按下

for(i=0;i<4;i++){ switch(i) //列掃描

{ case0: //只將P2.4置0，如果第一列有鍵按下，則P2.0～P2.3某個

//端口為0；其余端口保持高電平

c4=0; c5=1; c6=1; c7=1; break; case1: //只將P2.5置0，如果第一列有鍵按下，則P2.0～P2.3 //某個端口為0；其余端口保持高電平

c4=1; c5=0; c6=1; c7=1; break; case2: //只將P2.6置0，如果第一列有鍵按下，則P2.0～P2.3 //某個端口為0；其余端口保持高電平

c4=1; c5=1; c6=0; c7=1; break;case3: //只將P2.7置0，如果第一列有鍵按下，則P2.0～P2.3 //某個端口為0；其余端口保持高電平

c4=1; c5=1; c6=1; c7=0; break; default: break;}//通過計算得到鍵值，即確定a值，也就是被按下按鍵的編號，

//?S0：a=1，S1：a=2，…，S15：a=16 if(!c0) //若P2.0=0，則表示s0(i為0時)、s1(i為1時)、s3(i為2時)或

//?s3(i為3時)被按下

{ a=i+1; break; }if(!c1) //若P2.1=0，則表示s4(i為0時)、s5(i為1時)、s6(i為2時)或s7(i為3時)被按下

{ a=i+5; break; }if(!c2) //若P2.2=0，則表示s8(i為0時)、s9(i為1時)、s10(i為2時)或s11(i為3時)被按下

{ a=i+9; break; } if(!c3) //若P2.3=0，則表示s12(i為0時)、s13(i為1時)、s14(i為2時)或s15(i為3時)被按下

{ a=i+13; break; } }}//若在此處加上elsea=0，則當鍵盤按下時，有數(shù)值顯示；按鍵釋放后，數(shù)值消失

returna;}//顯示程序，按下S0時，第1位燈亮；按下S1時，第2位燈亮；按下S2時，第3位燈亮；按下S3時，第4位燈亮//?**********按下S4時，第5位燈亮；按下S5時，第6位燈亮；按下S6時，第7位燈亮；按下S7時，第8位燈亮//?**********按下S8時，第1、2位燈亮；按下S9時，第2、3位燈亮；按下S10時，第3、4位燈亮；按下S11時，第4、5位燈亮//?**********按下S12時，第5、6位燈亮；按下S13時，第6、7位燈亮；按下S14時，第7、8位燈亮；按下S15時，8位燈全亮voiddisplay(ucharb){switch(b){case1:sm_data=0xFE;break;case2:sm_data=0xFD;break;case3:sm_data=0xFB;break;case4:sm_data=0xF7;break;case5:sm_data=0xEF;break;case6:sm_data=0xDF;break;case7:sm_data=0xBF;break;case8:sm_data=0x7F;break;case9:sm_data=0xFC;break;case10:sm_data=0xF9;break;case11:sm_data=0xF3;break;case12:sm_data=0xE7;break;case13:sm_data=0xCF;break;case14:sm_data=0x9F;break;case15:sm_data=0x3F;break;case16:sm_data=0x00;break;

default:

sm_data=0xff;

break;

}

}

voiddelay1(uchartime)

{

while(time--) _nop_();

}

5．任務小結(jié)

本任務綜合應用了單片機的跑馬燈、鍵盤接口技術，進一步訓練了單片機并行I/O口的應用能力、鍵盤查詢程序設計的能力，同時讓讀者初步了解了單片機鍵盤接口技術和程序設計的方法。5.4單片機與鍵盤接口常用開關如圖5.11所示，有輕觸開關、撥動開關、按鍵開關、微動開關、直鍵開關、滑動式開關等。它們廣泛應用于各種電子玩具，視聽設備、數(shù)碼相機、手機、筆記本電腦、MP3、MP4、DV及家用電器等。在單片機應用系統(tǒng)中，按鍵式開關的使用最為廣泛。圖5.11各種單片機常用開關5.4.1按鍵的去抖

1.按鍵抖動的原理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，如圖5.12所示，然后其觸點再穩(wěn)定下來，抖動時間一般為5～10ms。在觸點抖動期間監(jiān)測按鍵的通與斷的狀態(tài)，可能會導致判斷出錯。

2.按鍵去抖的方法

1)硬件去抖在鍵數(shù)較少時可用硬件方法消除鍵抖動。圖5.13所示的RS觸發(fā)器為常用的硬件去抖電路。圖5.12按鍵觸點的機械抖動圖5.13硬件去抖電路圖中兩個“與非”門構成一個RS觸發(fā)器。當鍵未按下時，輸出為1；當鍵按下時，輸出為0。此時利用按鍵的機械性能，使按鍵因彈性抖動而產(chǎn)生瞬時斷開(抖動跳開B)，只要按鍵不返回原始狀態(tài)A，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改變，輸出保持為0，就不會產(chǎn)生抖動的波形。也就是說，即使B點的電壓波形是抖動的，但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后，其輸出為正規(guī)的矩形波。

2)軟件去抖如果按鍵較多，則常用軟件方法去抖，即檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序，產(chǎn)生5～10ms的延時，讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認為真正有鍵按下。當檢測到按鍵釋放后，也要給5～10ms的延時，待后沿抖動消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。5.4.2獨立式按鍵

1.獨立式按鍵介紹圖5.14所示為單片機與獨立式按鍵的接口電路，直接用單片機的I/O端口線P3.2～P3.5控制按鍵。每個按鍵單獨占用一根I/O端口線，相互獨立，每個按鍵工作不會影響其他I/O端口線的狀態(tài)。獨立式按鍵的電路配置靈活，軟件結(jié)構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O端口線。因此，在按鍵較多時，I/O端口線浪費較大，不宜采用。圖5.14獨立按鍵電路2.程序設計

【例5.1】通過編寫程序模擬出汽車左右轉(zhuǎn)向的控制，了解獨立式按鍵的工作原理及控制原理。獨立式按鍵程序設計既可采用中斷方式，也可采用查詢方式。中斷方式在模塊四中已提及，此處僅以查詢方式為例進行介紹。查詢方式的思路是逐位查詢每根I/O端口線的輸入狀態(tài)，如果某一根I/O端口線的輸入為低電平，則可確認該I/O端口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該按鍵的功能處理程序。圖5.15所示的模擬汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路就是由2個獨立式按鍵(S17和S18)控制2個發(fā)光二極管(VD1和VD8)。圖5.15獨立式按鍵控制汽車轉(zhuǎn)向控制電路程序如下：

//程序：lrlight.c

//功能：按鍵控制信號燈亮滅

#include<reg51.h> //包含頭文件