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1、第5章 单片机与显示器件及开 关、键盘的接口设计,1,单片机系统显示及开关检测、键盘输入是其基本功能。本章介绍单片机与显示器件、开关及键盘的接口设计与软件编程。 5.1 单片机控制发光二极管显示 发光二极管常用来指示系统工作状态，制作节日彩灯、广告牌匾等。 大部分发光二极管工作电流15mA之间，其内阻为20100。电流越大，亮度也越高。 为保证发光二极管正常工作，同时减少功耗，限流电阻选择十分重要，若供电电压为+5V，则限流电阻可选13k。,2,5.1.1 单片机与发光二极管的连接 第2章已介绍，P0口作通用I/O用，由于漏极开路，需外接上拉电阻。而P1P3口内部有30k左右上拉电阻。 下面讨
2、论P1P3口如何与LED发光二极管驱动连接问题。 单片机并行端口P1P3直接驱动发光二极管，电路见图5-1。 与P1、P2、P3口相比，P0口每位可驱动8个LSTTL输入，而P1P3口每一位驱动能力，只有P0口一半。,当P0口某位为高电平时，可提供400A的拉电流；当P0口某位为低电平（0.45V）时，可提供3.2mA的灌电流，而P1P3口内有30k左右上拉电阻，如高电平输出，则从P1、P2和P3口输出的拉电流Id仅几百A，驱动能力较弱，亮度较差，见图5-1（a）。 如端口引脚为低电平，能使灌电流Id从单片机外部流入内部，则将大大增加流过的灌电流值，见图5-1（b）。AT89S51任一端口要想
3、获得较大的驱动能力，要用低电平输出。,5,图5-1 发光二极管与单片机并行口的连接,如一定要高电平驱动，可在单片机与发光二极管间加驱动电路，如74LS04、74LS244等。 5.1.2 I/O端口的C51编程控制 P0P3口是单片机与外设进行信息交换的桥梁，可通过读取I/O口状态了解外设状态，也可向I/O端口送出命令或数据控制外设。 对I/O端口编程控制时，要对I/O端口特殊功能寄存器声明，在C51的编译器中，这项声明包含在头文件reg51.h中，编程时，可通过预处理命令#include，把这个头文件包含进去。下面通过案例介绍如何编程对发光二极管输出控制。,6,【例5-1】 制作流水灯，原理
4、电路见图5-2，8个发光二极管LED0LED7经限流电阻分别接至P1口的P1.0P1.7引脚上，阳极共同接高电平。编写程序来控制发光二极管由上至下的反复循环流水点亮，每次点亮一个发光二极管。 参考程序： #include #include /包含移位函数_crol_( )的头文件 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void delay(uint i) /延时函数 uchar t; while (i-),7,8,图5-2 单片机控制的流水灯, for(t=0;t120;t+); void main( ) /主程序 P1=0
5、xfe; /向P1口送出点亮数据 while (1) delay( 500 ); /500为延时参数，可根据实际需要调整 P1=_crol_(P1,1) ; / 函数_crol_(P1,1)把P1中的数据循环左移1位 ,9,程序说明： （1）while(1) 两种用法： “while(1);”： while(1)后有分号，是使程序停留在这指令上； “while(1) ;”：反复循环执行大括号内程序段，本例用法，即控制流水灯反复循环显示。 （2）C51函数库中的循环移位函数：循环移位函数包括循环左移函数“_crol_”和循环右移函数“_cror_”。本例用循环左移 “_crol_(P1,1)”，
6、函数。括号第1个参数为循环左移对象，即对P1中的内容循环左移；第2个参数为左移位数，即左移1位。编程中一定要把含有移位函数的头文件intrins.h包含在内，例如第2行“#include ”。,10,下例在【例5-1】基础上，控制发光二极管反复循环点亮的流水灯。 【例5-2】电路见图5-2，制作由上至下再由下至上反复循环点亮显示的流水灯，3种方法实现。 （1）数组的字节操作实现 本法建立1个字符型数组，将控制8个LED显示的8位数据作为数组元素，依次送P1口。参考程序： #include #define uchar unsigned char uchar tab = 0xfe , 0xfd ,
7、 0xfb , 0xf7 , 0xef , 0xdf , 0xbf , 0x7f , 0x7f , 0xbf , 0xdf , 0xef , 0xf7 , 0xfb , 0xfd , 0xfe ; /*前8个数据为左移点亮,数据，后8个为右移点亮数据*/ void delay( ) uchar i,j; for(i=0; i255; i+) for(j=0; j255; j+); void main( ) /主函数 uchar i; while (1) for(i=0;i16; i+) P1=tabi; /向P1口送出点亮数据 delay( ); /延时，即点亮一段时间 ,12,（2）移位运算
8、符实现 使用移位运算符“”、“ #define uchar unsigned char void delay( ) uchar i,j; for(i=0; i255; i+) for(j=0; j255; j+); void main( ) /主函数 uchar i,temp; while (1),13, temp=0x01; /左移初值赋给temp for(i=0; i1; / temp 中数据右移一位 ,14,程序说明： 注意使用移位运算符“”、“”是将低位丢弃，高位补0。而循环左移函数“_crol_” 是将移出的高位再补到低位，即循环移位；同理循环右移函数“_cror_” 是将移出的低位
9、再补到高位。 （3）用循环左、右移位函数实现 使用C51提供的库函数，即循环左移n位函数和循环右移n位函数，控制发光二极管点亮。参考程序： #include ,15,#include /包含循环左、右移位函数的头文件 #define uchar unsigned char void delay( ) uchar i,j; for(i=0; i255; i+) for(j=0; j255; j+); void main( ) / 主函数 uchar i,temp; while (1) temp=0xfe; / 初值为0x11111110 for(i=0; i7; i+), P1=temp; /
10、temp中的点亮数据送P1口，控制点亮显示 delay( ); / 延时 temp=_crol_( temp,1) ;/ 执行左移，temp 数据循环左移1位 for(i=0; i7; i+) P1=temp; / temp中的数据送P1口输出 delay( ); / 延时 temp=_cror_( temp,1) ; /temp中数据循环右移1位 ,17,5.2 开关状态检测 读入I/O端口电平，即可检测开关处于闭合状态还是打开状态。 5.2.1 开关检测案例1 用I/O端口来进行开关状态检测，开关一端接到I/O端口引脚上，并通过上拉电阻接+5V上，开关另一端接地，当开关打开时，I/O引脚为
11、高电平，当开关闭合时，I/O引脚为低电平。,18,【例5-3】 如图5-3，单片机的P1.4P1.7接4个开关S0S3，P1.0P1.3接4个发光二极管LED0LED3。 编程将P1.4P1.7上的4个开关状态反映在P1.0P1.3引脚控制的4个发光二极管上，开关闭合，对应发光二极管点亮。例如P1.4引脚上开关S0状态，由P1.0脚上LED0显示，P1.6引脚上开关S2状态，由P1.2脚的LED2显示。,19,20,图5-3 开关、LED发光二极管与P1口的连接,参考程序如下： #include #define uchar unsigned char void delay( ) /延时函数 u
12、char i,j; for(i=0; i4; /temp内容右移4位，P1口高4位移至低4位,21,P1=temp; / temp中的数据送P1口输出 delay( ); 5.2.2 开关检测案例2 【例5-4】 如图5-4，P1.0和P1.1引脚接有两只开关S0和S1，两引脚上的高低电平共4种组合，4种组合分别点亮P2.0P2.3引脚控制的4只LED，即S0、S1均闭合，LED0亮，其余灭；S1闭合、S0打开，LED1亮，其余灭；S0闭合、S1打开，LED2亮，其余灭；S0、S1均打开，LED3亮，其余灭。编程实现此功能。 参考程序：,23,图5-4 开关检测指示器2接口电路与仿真,#inc
13、lude / 包含头文件reg51.h void main( ) /主函数main( ) char state; do P1=0xff; / P1口为输入 state=P1; / 读入P1口的状态，送入state state=state ,24,程序段中用到循环结构控制语句do-while以及switch-case语句。 5.3 单片机控制LED数码管的显示 5.3.1 LED数码管显示原理 LED数码管： “8”字型，7段（不包括小数点）或8段（包括小数点），每段对应一个发光二极管，共阳极和共阴极两种，见图5-5。共阳极数码管的阳极连接在一起，接+5V；共阴极数码管阴极连在一起接地。 对于共
14、阴极数码管，当某发光二极管阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应段被显示。同样，共阳极数码管阳极连在一起，公共阳极接+5V，当某个发光二极管阴极接低电平时，该发光二极管被点亮，相应段被显示。,26,图5-5 8段LED数码管结构及外形,为使LED数码管显示不同字符，要把某些段点亮，就要为数码管各段提供一字节的二进制码，即字型码（也称段码）。习惯上以“a”段对应字型码字节的最低位。各字符段码见表5-1。,27,28,如要在数码管显示某字符，只需将该字符字型码加到各段上即可。 例如某存储单元中的数为“02H”，想在共阳极数码管上显示“2”，需要把“2”的字型码“A4H”加到数码管各段。将欲显示字符的
15、字型码作成一个表（数组），根据显示字符从表中查找到相应字型码，然后把该字型码输出数码管各个段上，同时数码管的公共端接+5V，此时在数码管上显示字符“2”。 下面介绍单片机如何控制LED数码管显示字符。,【例5-5】利用单片机控制一个8段LED数码管先循环显示单个偶数：0、2、4、6、8，再显示单个奇数：1、3、5、7、9，如此反复循环显示。 本例原理电路及仿真结果，见图5-6。 参考程序如下：,图5-6 控制数码管循环显示单个数字的电路及仿真,#include “reg51.h“ #include “intrins.h“ #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define out P0 uchar code seg=0xc0,0xa4,0x99,0x82,0x80,0xf9,0xb0,0x92,0xf8,0x90,0x01; /共阳极段 /码表 void delayms(uint); void main(void) uchar i; while(1) out=segi; delayms(900); i+; if(segi=0x01)i=0; / 如段码为0x01，表明一个循环显示已结束 ,31, void delayms(uint j) / 延时函数 uchar
