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1、可编程计算机键盘显示器接口- 电路设计 可编程计算机键盘显示器接口电路设计第一章 引言随着信息技术和互联网的飞速发展，以及计算机、通讯、数码产品等领域已经来临。嵌入式设备是数字化时代的主流产品，嵌入式软件是数字化产品的核心，作为嵌入式软件的基础和关键，嵌入式操作系统在产业发展过程中扮演着越来越重要的角色，应用遍及工业自动化、网络通信、航天等领域。可编程计算机键盘显示器接口电路设计就是采用一种8279单片机芯片。本设计采用8279单片机为控制芯片，8279是一种专用于键盘显示可编程器的接口电路，能对键盘自动扫描，给出闭合健的键码，能自动向数码管显示器输出显示代码和位代码。其中键盘接口电路可与64
2、键点阵式键盘连接，具有二键封锁或N键巡回功能，可自动消除按键抖动。显示器接口电路可与8或16位数码管显示器连接，8279与键盘 、显示器的连接，其中包括一个8键盘和8位LED显示器，代码驱动器选用8708，SL2SL0信号译码器选用74LS138,时钟信号由单片机的ALE提供。在振荡器频率为12MHZ时ALE输出频率为2MHZ。8279选择2键封锁、编码扫描方式，显示器左端输入。第二章 LED显示器的结构与原理:显示器常作为单片机系统中最简单的输出设备，用以显示单片机系统的运行结果与运行状态等。常用的显示器主要有LED数码显示器、LCD液晶显示器和CRT显示器。在单片机系统中，通常用LED数码
3、显示器显示各种数字或符号。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。本节以LED为例，介绍其结构、工作原理及与单片机的接口技术。 LED显示器的结构与原理 LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。单片机系统中通常使用8段LED数码显示器，其外形及引脚如图1（a）所示，由图可见8段LED显示器由8个发光二极管组成。其中7个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用，通过不同的组合可用来显示各种数字，包括AF在内的部分英文字母和小数点“”等字样。 LED显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管
4、的阳极都连在一起的，称为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称为共阴极LED显示器。如图1（b）所示。 共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的，当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合从而显示各种字符。8个笔划段dpgfedcba对应于1B（8位）的D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0，于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如，对于共阴极LED显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极dpgfedcba各段为01110011时，显示器显示“P”字符，即对于共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是073。如果是共阳极
5、LED显示器，公共阳极接高电平，显示“P”字符的字形代码应为10001100（0x8C）。这里必须注意的是：很多产品为方便接线，常不按规则的方法去对应字段与位的关系，这时字形码就必须根据接线自行设计了。 LED显示器的显示方法有静态显示与动态显示两种，下面分别予以介绍。 窗体顶端1窗体底端1.LED静态显示接口数码管工作在静态显示方式时，共阴极（共阳极）的公共端COM连接在一起接地（电源）。每位的段选线与一个8位并行口相连。只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。这里的8位并行口可以直接采用并行I/O接口片（例如80C51的P1端口、8155和8255的I/O端口等），
6、也可以采用串行输入/并行输出的移位寄存器。考虑到若采用并行I/O接口，占用I/O资源较多，因而静态显示方式常采用串行接口方式，外接8位移位寄存器74HCl64构成显示电路，图2是通过串行口扩展8位LED显示器静态驱动电路，在TXD(P3.1)运行时钟信号，将显示数据由RXD(P3.0)口串行输出，串行口工作在移位寄存器方式（方式0）。 图2中使用的是共阴极数码管，因而各数码管的公共极COM端接地，要显示某字段，则相应的移位寄存器74HC164的输出线必须是高电平。 显然，要显示某字符，首先要把这个字符转换成相应的字形码，然后再通过串行口发送到74HC164。74HC164把串行口收到的数变为并
7、行输出加到数码管上。 先建立一个字形码表，以十六进制数的次序存放它们的相应字形码，共阴极字形码表如表1所示。 2. LED动态扫描显示接口LED动态显示的基本做法在于分时轮流选通数码管的公共端，使得各数码管轮流导通，在选通相应LED后，即在显示字段上得到显示字形码。这种方式不但能提高数码管的发光效率，而且由于各个数码管的字段线是并联使用的，从而大大简化了硬件线路。 动态扫描显示接口是单片机系统中应用最为广泛的一种显示方式。其接口电路是把所有显示器的8个笔划段adp同名端并联在起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器由于同名端并连接收
8、到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由I/O控制的，所以就可以自行决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描是指采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。 在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。 图3是一个典型的动态扫描8位LED显示接口电路。该电路由74HC245提供段adp的驱动，74LS145提供位COM1COM8的驱动。请注意89C52的P0.0P0.7每个
9、口线上有1个10kW的上拉电阻，图中未示出。 3.LED显示器接口：一.LED原理简述 LED显示块是用发光二极管显示字段，单片机应用系统常用的是七段LED，如下图，它有其阴极和共阳极两种： +5V af b ge c d h a a b b c c d d e e f f g g h h 共阴极 共阳极例如，要显示0字符，对于共阴极管应输出段码：h g f e d c b a a 0 0 1 1 1 1 1 1 3 F H f b g e c对于共阳极管则应输出段码： d h.h g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 C 0 H 共阳极管和共阴极管的段码是互为补码的。
10、二.动态显示的七段LED基本用法：1. 动态显示的七段LED与单片机的硬件接口扩展显示器接口实质是输出口的扩展，例如设计一个6位的数码管显示系统，它需要扩充两个8位输出口，一个输出8段码，一个输出位选码。如下图： 输出段码 +5V1D 1Q8D 8Q1#377CLK E 8 8 8 8 8 8 8A0 FEHWR FDHA1CLK E1D 1Q2#3778D 8Q +5V 8由图可知，要显示哪个字符，该字符的段码从1#377输出，要使1#377输出只要A0 = 0即可，因此1#377的地址为FEH。该段码输出到6个数码管上是相同的，要哪个管亮，必须使该管的相应段二极管导通，则由2#377输出的
11、位码控制，对应哪个管为0，则该管可以亮。要使2#377输出只要A1 = 0，2#377的地址为FDH。 在软件设计上将6个LED管轮流点亮，每管延时约1Ms，利用人的视觉残留，则可以看成持续点亮。2. 动态显示的软件设计：要点：代码转换：直接驱动7段LED发光的是段码，而我们习惯的是字符0、1、2、F等，因此软件中必须将待显示的字符转换成段码。 每次只能输出同样的段码，因此要使某管亮，必须用软件保证逐位轮流点亮并适当延时，给人的眼睛产生持续发光的效果。程序中使用的显示缓冲区示意图：01 02 03 04 05 06 79H 7AH 7BH 7CH 7DH 7EH显示缓冲区共6个单元，自左至右一一对应6个数码管，其中存放待显示字符在段码表中的查表偏移量。
