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1、第9章 键盘和显示器接口设计n键盘接口技术n显示器接口技术11. 对外设的选择 2. 数据传送速度的匹配 3. 数据的缓冲和锁存 4. 信息转换I/O接口电路的功能 21. 无条件传送方式 2. 查询方式 3. 中断方式 4. DMA方式I/O数据传送的控制方式 3键盘结构：主要有按键式键盘和旋钮式键盘 两类。 按键式键盘：是一组按键开关的集合，包括 机械式、薄膜式（100万次） 、电容式（ 2000万次）和霍尔效应按键（1亿次） 编码键盘：采用硬件电路来去除键抖动、实 现键的自动编码，占用CPU时间少，但电 路较复杂，主要有BCD码键盘和ASCII码 键盘。 非编码键盘：仅提供键的开关状态，
2、键代码 的产生等需要由软件来完成 键盘接口技术 4n由于机械触点的弹性作用，在闭合及断开的瞬 间，电压信号伴随有一定时间的抖动，抖动时 间与按键的机械特性有关，一般为510ms。n按键稳定闭合时间的长短则由操作者的按键动 作决定，一般为零点几秒到几秒的时间。n为了保证CPU确认一次按键动作，既不重复也 不遗漏，必须消除抖动的影响。n通常采用软件消除抖动：在程序执行过程中检 测到有键按下时，先调用一段延时（约20ms） 子程序，然后判断该按键的电平是否仍保持在 闭合状态，如果是，则确认有键按下。 键盘的特点5n独立式按键独立式按键就是各个按键相互独立，分别 接一条输入线，各条输入线上的按键工作状
3、 态不会影响其它输入线的工作状态。通过检测输入线的电平状态，判断哪个按 键被按下。独立式按键电路配置灵活，软件设计简单， 缺点是每个按键需要一根输入口线，在按键 数量较多时，占用大量的输入口资源，只适 用于按键较少或操作速度较高的场合。键盘的硬件接口 6n矩阵式键盘：矩阵式键盘由行线和列线 组成，按键位于行、列的交叉点上。 键盘的硬件接口 7n通过键盘扫描，监视键盘的输入；n确定具体按键，完成按键编码；n执行与按键相应的功能模块。 键盘接口的软件设计 8查询扫描方式：CPU对键盘的扫描采取程序 控制方式，一旦进入键扫描状态，就反复扫 描键盘，等待键盘上输入命令或数据。 定时扫描方式：这种方式是
4、利用单片机内部 定时器产生定时中断（例如20ms），CPU在 中断服务程序中对键盘进行扫描，并在有键 按下时识别出该键并执行相应键功能程序。 外部中断方式：在中断方式下，仅在键盘有 键按下时，产生外部中断请求，进入中断服 务程序，再执行键盘扫描和按键处理程序。键盘的扫描方式 9n对按键进行编码，是为了保证程序对按键进 行有序处理。n独立式按键：数目相对较少，可根据实际需 要灵活处理，一般是依次连续编码。n矩阵式键盘：按键的位置由行号和列号唯一 确定。 第一种是对行号和列号分别进行二进制编 码，然后将两值合成一个字节，高4位 是行号，低4位是列号； 第二种是依次排列键号，对按键进行连续 编码。键
5、盘的编码 10n重复键：在按键操作中，可能会出现同时按下 两个以上键的情况，需要软件确定有效键。处理方法是：a. 多键均视为有效，按扫描顺序，将按键依 次存入缓冲区中等待处理。b. 继续对按键进行扫描，只判定最先（或最 后）释放的按键为有效，其它按键则无效。n连击：连击是指一次较长时间的按键产生多次 击键的效果。等待按键释放的处理，目的就是 为了消除连击，对一次按键只执行一次键功能 ，避免多次重复执行。键盘特殊情况处理方法 11查询方式典型电路 12中断方式典型电路 13独立式按键接口电路设计 14独立式按键接口电路设计 KEY: MOV DPTR, #7FFFH ；送按键地址MOVX A,
6、DPTR ；读键盘状态 ANL A, #0FH ；屏蔽高4位MOV R2, A ；保存键盘状态值LCALL DL10MS ；延时10ms消抖MOVX A, DPTR；再读键盘状态ANL A, #0FH ；屏蔽高4位CJNE A, R2, EXIT ；若两次不一样，按键无效CJNE A, #0EH, TO_2 ；K1键未按下，转TO_2 15独立式按键接口电路设计 LJMP KEY1 ；是K1键按下，转键1处理 TO_2: CJNE A, #0DH, TO_3；K2键未按下，转TO_3LJMP KEY2 ；K2按下，转键2处理 TO_3: CJNE A, #0BH, TO_4；K3键未按下，转T
7、O_4LJMP KEY3 ；K3按下，转键3处理 TO_4: CJNE A, #07H, EXIT ；K4键未按下，返回LJMP KEY4 ；K4键按下，转键4处理 EXIT: RET ；重键或无键按下，返回16n由于矩阵式键盘中的行、列线为多键共用 ，各按键状态的变化都会影响该键所在行 和列的电平。n必须将行、列线的电平信号配合起来并作 适当的处理，才能确定闭合键的位置。n按键的识别方法 :扫描法 、线反转法 n矩阵键盘接口电路设计及编程 设计矩阵式键盘接口设计 17n扫描法：是最常用的方法，需要分两步来 完成：n第一步，判断键盘有无键被按下。方法 是将所有列线均置为低电平，检查各行线 电平
8、是否有变化，如果有变化，说明有键 被按下。n第二步，确定按键位置。CPU把各列依 次置为低电平，其余的列置为高电平，检 查各行线电平的变化，如果某行线电平变 为低电平，则可确定该列与该行交叉点处 的按键被按下。按键的识别方法扫描法扫描法18n1、将行线编程为输入线，列线编程为输出 线，并使列线输出低电平，则行线中电平 由高到低所在行为按键所在行；n2、与上一步相反，将行线编程为输出线， 列线编程为输入线，并使行线输出为低电 平，则列线中电平由高到低所在列为按键 所在列，根据按键所在的行和列，即可确 定按键所在位置。n采用线反转法的特点是不需要对键盘逐列 检测，简单实用。按键的识别方法线反转法线
9、反转法19按键的识别方法线反转法线反转法20矩阵式键盘接口硬件设计 21矩阵式键盘接口软件设计 程序分为3个模块 ： 键盘扫描模块 确定按键位置模块 按键编码模块模块都采用子程序结构，在主程序中， 按顺序调用各个子模块。键盘扫描模块中，判断有无键按下时， 采用延时10ms子程序进行消除抖处理。通过设置处理标志来区分闭合键是否已 处理过。用计算方法得到键码，高4位代 表行，低4位代表列。 22矩阵式键盘接口扫描程序框图 23LED显示器接口设计 LED（Light Emitting Diode）显示器是由 若干发光二极管组成的，每个二极管称为 一个字段。 LED显示器有三种通用格式： 可显示数字
10、和十六进制字母的8段显示 管（8字型） 显示数字和全部英文字母的18段显示 管（米字型） 点阵显示器 8段显示管是最经济和最常用的显示器。 LED分为共阴极和共阳极两种结构形式。24共阴极7段显示器字型编码 25n静态显示方式：LED显示器中各位的公共 端（共阴极或共阳极）连接在一起，而每 位的段选线分别与8位锁存器输出相连接。n每个显示字符经锁存器输出后，LED即保 持连续稳定显示，直到输出下一个显示字 符。n采用静态显示方式时，编程比较简单，电 流始终流过每个点亮的字段，亮度较高， 但占用的输出口线较多。静态显示方式 26n在多个LED显示时，可采用动态显示，方法 是将所有位的段选线相应并
11、联，由一个8位 I/O口控制，从而形成段选线的多路复用， 同时，各位的公共端分别由相应的I/O线控 制，实现分时选通。n采用循环扫描显示的方法，即在某一时刻， 只选通一条位选线，并输出该位的字段码， 其余位则处于关闭状态。由于人眼的视觉暂 留以及LED的余辉，可以达到同时显示的效 果。n采用动态显示时，需要确定LED各位显示的 保持时间。动态显示方式 27n应用于单片机的LED显示接口可分为并行和 串行两种。n常用的并行接口芯片有Intel8279通用可编程键 盘显示器接口芯片。n集成芯片有BCD/七段译码器/驱动器n串行接口芯片：I2C总线LED驱动器nLED显示器是电流型控制器件，其工作电
12、流 约为220mA。n在接口电路设计时，应考察驱动输出是否满足 LED工作电流的要求，加适当的限流电阻。LED显示器接口电路设计 28nIntel 8155H/8156H是可编程并行I/O接口，片 内有256字节RAM，2个8位、1个6位可编程并行 I/O口和1个14位定时/计数器 n用8155并行扩展口构成的键盘、显示器接口电 路。键盘为48矩阵键盘，LED为8位8段共阴 极显示器n8155工作于方式0，PA口提供显示器位选码， PB口提供段选码；键盘列输出由PA口提供，行 输入由PC0PC3提供。nLED的段、位信号均由8位集电极开路输出的 8718驱动器驱动。 8155构成的键盘和显示器
13、接口电路 298155构成的键盘和显示器接口电路 308155构成的键盘和显示器接口电路 动态显示 子程序:P209-21031nLCD（Liquid Crystal Display）液晶显示器n它是在两片玻璃之间夹上1012m薄层液晶流 体而制成的。nLCD是一种被动式的显示器，利用液晶能改变 光线通过方向的特性，来达到显示的目的。nLCD的工作电流为A级，寿命长，厚度约为 LED的1/3，有功耗低。n按显示排列形式，可分为笔段型、字符型和点 阵图形型 nLCD驱动信号多是交流电压，通常为30 150Hz的方波 ,静态直流电压不能大于50mV LCD原理和分类 32nLCD电路工作时，必须有
14、相应的控制器、驱动 器，还需要存储命令和字符的RAM和ROMn上述电路设计组合在一块电路板上，称为液晶 显示模块LCM（Liquid Crystal Module）。nLCM与单片机接口大大简化，只需按照液晶 模块的时序，写入命令和显示内容，即可完成 显示。nLCM包括字符型和图形型两种。nLCD与单片机的接口有并行和串行方式。LCD接口技术 33n1）LCD与单片机的并行接口硬件接口电路主要包括正确连接其片选控制 、读、写和并行数据总线。LCD通常还有亮度 调节等辅助功能 n2）LCM与单片机的串行接口串行接口的LCD已得到越来越多的应用， LCD串行接口的协议有多种 nLCD模块产品非常丰富，应用方法各有不同， 根据实际需要选择。 LCD与单片机的接口 34作业 P218：3、5 35
