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1、1,第8章 LED数码管显示及键盘接口技术,本讲重点: 1.LED显示接口(动态与静态、硬件译码与软件译码、电路、编程) 2.键盘及其接口技术 8.1 LED数码管 8.1.1 概述 8.1.2 结构:共阳与共阴 8.1.3 译码: 8.1.4 显示方式:静态与动态 8.2 键盘及接口技术 8.2.1 按键的特点及输入原理 8.2.2 抖动干扰的消除 8.3 键盘/显示器接口芯片8279(了解),2,电磁炉,3,台达变频器VFD-L,4,5,LED发光二极管(Light Emitting Diode)显示器有多种结构形式,单段的圆形或方形LED常用来显示设备的运行状态,8段LED可以显示各种数
2、字和字符,所以也称为LED数码管,其外形如图8-1所示. LED的伏安特性类似于普通二极管,正常工作电流Ig为 5-20mA,压降Vg为1.5-2.0V左右. 8段LED在控制系统中应用最为广泛,其接口电路也具有普遍借鉴性.利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件,根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来.,8.1.1 概述,8.1 LED数码管,6,8*8点阵LED,7,单联LED数码管,8,双联LED数码管,9,四联LED数码管,10,在使用发光二极管时,限流电阻的选择尤为重要,阻值过大或过小二极管都将不能正常发光,甚至烧毁器件.限流电阻Rx应满足如下条件: Rx=(V
3、cc一Vg)/Ig 其中:Vcc 电压; Vg发光二极管工作时的管压降电压值(1.5-2.0V) Ig发光二极管工作电流范围(5mA-20mA) 这样,在5V电源电压下,限流电阻Rg的取值范围是: (5.0V一2.0V)/20mARx(5.0V-1.5V)/5mA 即R二应取值为150-700欧之间,一般来说建议选用470欧,11,8字高度:8字上沿与下沿的距离.比外型高度小. 通常用英寸来表示.范围一般为0.25-20英寸. 1英寸=2.54cm=1000mil 100mil=2.54mm,12,8.1.2 结构:共阳与共阴,13,单片机系统扩展LED数码管时多用共阳LED(记忆):共阳数码
4、管每个段笔画是用低电平(“0”)点亮的,要求驱动功率很小； 共阴数码管段笔画是用高电平(“0”)点亮的,要求驱动功率较大. 通常每个段码要串一个数百欧姆(390)的限流电阻.,14,8.1.3 译码:,一、硬件译码(了解),CD4511/74LS48是“BCD码七段共阴译码/驱动”IC; 74LS47 是“BCD码七段共阳译码/驱动”IC,硬件译码特点: 采用专用的译码/驱动器件,驱动功率较大; 增加了硬件的开销; 软件编程简单; 字型固定(比如:只有七段,只可译数字,字型不好).,15,二、软件译码(常用),软件译码特点: 1.不用专用的译码/驱动器件,驱动功率较小； 2.不增加硬件的开销；
5、 3.软件编程较复杂； 4.字型灵活(比如:有八段,只可译多种字符,字型好看).,16,八段LED数码管段码表（分析，理解） 自学:自己推导一下,“3”的共阳极段码为什么是0B0？,TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;0-9共阳段码表 TAB1:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;0-9共阴段码表 (常用),17,8.1.4 显示方式:静态与动态(视频) 1.静态显示: 各数码管在显示过程中持续得到送显信号,与各数码管接口的I/O口线是专用的.无闪烁,使用的元器件较多,占
6、I/O线多,无须扫描,节省CPU时间,编程简单. 连接:所有LED的位选均共同连接到+Vcc或GND,每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口,从该I/O口送出相应的字型码显示字型. 特点:原理简单,显示亮度强,无闪烁,占用I/O资源较多,18,控制系统中的LED显示电路,除了要完成把字符转换成对应的段选码的译码功能以外,还要具有数据锁存与驱动的功能. 其中,译码功能可以通过硬件译码器完成,也可通过软件编程实现;而数据锁存与驱动只有依赖硬件电路来实现.静态显示方式的关键是多个LED需与多个I/O并行口相连,一般的并行I/O口如8255A或锁存器只具备锁存功能,还要有硬件驱动电路,再配
7、以软件译码程序. 目前广泛使用一种集锁存、译码、驱动功能为一体的集成电路芯片,以此构成静态显示硬件译码接口电路.如美国RCA公司的CD4511是4位BCD码7段十进制锁存译码驱动器,美国MOTOROLA公司的MC14495是4位BCD码7段十六进制锁存译码驱动器.,19,例1:4个LED组合的静态显示电路如下图所示,图8-3 LED静态显示方式,20,分析:说明4个共阴极LED静态显示3456数字的工作过程.,看图8-3,当所有COM端连接在一起并接地时, 首先由I/O口(1)送出数字3的段选码4FH,即数据01001111到左边第一个LED的段选线上,阳极接受到高电平“1”的发光管g、d、c
8、、b、a段因为有电流流过则被点亮,则结果为左边第一个LED显示3； 接着由I/O口(2)送出数字4的段选码66H,即数据01100110到左边第二个LED的段选线上,阳极接受到高电平“1”的共阴极发光管g、f、c、b段则被点亮,则结果为左边第二个LED显示4； 同理,由I/O口(3)送出数字5的段选码6DH,即01101101到左边第三个LED的段选线上, 由I/O口(4)送出数字6的段选码7DH,即01111101到左边第四个LED的段选线上,则第三、四个LED分别显示5、6.,例2:LED数码管静态显示举例2(用到串行通信知识了),22,要求:根据上图编写通过串行口和74LS164驱动共
9、阳LED数码管查表显示的子程序. 条件:系统有6个LED数码管,待显数据(00H09H)已放在内部RAM35H30H单元中(分别对应十万位个位),有几个LED就要几个74LS164串入并出的芯片,但只要数据不变,送一次就保持住了,且不闪烁,编程十分简单.,23,DSPLY: MOV DPTR, #TABLE ;共阳LED数码管译码表首址 MOV R0,#30H ;待显数据缓冲区的个位地址 REDO: MOV A, R0 ;通过R0实现寄存器间接寻址 MOVC A, A+DPTR ;查表 MOV SBUF, A ;经串行口发送到74LS164 JNB TI, $ ;查询送完一个字节的第8位？ C
10、LR TI ;为下一字节发送作准备(分析,看懂) INC R0 ;R0指向下一个数据缓冲单元 CJNE R0,#36H,REDO ;判断是否发完6个数？ RET ;发完6个数就返回 TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;0-9共阳LED译码表 DB 92H, 82H, 0F8H, 80H,90H,24,回顾:串行口设定在工作方式0(SM0 SM1=00)下进行工作 串行口作为同步移位寄存器使用,数据传输波特率固定为fosc/12,串行数据由RxD(P3.0)输入输出,同步移位脉冲由TxD (P3.1)输出,数据的发送和接受以8位为一帧数据,低位在前,高位在后,无起
11、始位、奇偶位和停止位,在移位时钟的作用下,串行口发送缓冲器SBUF中的数据一位一位移入74LS164中.,25,2.动态显示(常用,有特色): 各数码管在显示过程中轮流得到送显信号,与各数码管接口的I/O口线是共用的.有闪烁,使用的元器件较少,占I/O线少,必须扫描,花费CPU时间,编程复杂.(有多个LED时尤为突出),例4:LED动态显示电路如下图所示:,图8-4 LED动态显示方式,26,电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式.即从段选口(段控)送出某位LED的字型码,然后选通该位LED(位控),并保持一段延时时间(1ms 记忆).然后选通下一位,直到所有位扫描完. 要注意的两个问题:
12、1.字型码通常通过查表指令MOVC来求得. 2.换位显示时通常要加一些软件代码使所有的LED全灭. (鬼影) 硬件连接:所有LED的段控线共同连接在一起共用一个8位I/O口,而每个LED的位控线分别由一根相应的I/O口线控制.因此必须采用动态扫描显示方式,每一个时刻只选通其中一个数码管,同时在段选口送出该位LED的字型码.,27,分析:说明4位共阴极LED动态显示3456数字的工作过程,看图8-4,首先由I/O口(1)送出数字3的段码4FH(0100 1111),即数据01001111到4个LED共同的段选线上, 接着由I/O口(2)送出位码0111到位选线上,其中数据的高4位为无效的,唯有D
13、3的COM端为低电平“0”,因此只有该LED的发光管因阳极接收到高电平“1”的g、d、c、b、a段有电流流过而被点亮,也就是显示出数字3,而其余3个LED因其COM端均为高电平“1”而无法点亮；,高电平点亮,01 0 0 1 1 1 1,28,显示一定时间后,再由I/O口(1)送出数字4的段选码66H,即01100110到段选线上,接着由I/O口(2)送出点亮D2的位选码1011到位选线上,此时只有该LED的发光管因阳极接受到高电平“1”的g、f、c、b段有电流流过因而被点亮,也就是显示出数字4,而其余3位LED不亮； 如此再依次送出第三个LED、第四个LED的段选与位选的扫描代码,就能一一分
14、别点亮各个LED,使4个LED从左至右依次显示3、4、5、6.,例3:动态显示举例,工作原理:从P0口送段代码,P1口送位选信号.段码虽同时到达6个LED,但一次仅一个LED被选中.利用“视觉暂留”,每送一个字符并选中相应位线,延时一会儿,再送/选下一个循环扫描即可.,视觉的暂留效应原理:什麽场面被人看了一眼,这场面都会在人的眼里停留0.1秒,电影在1秒中拍摄24张照片,所以在播放时,里面的事物总是移动的. 要求:此处为共阴数码管,P0口送段码,P1口送位选信号.通过查表实现动态显示. 条件:待显数据00H09H已放在7AH7FH(数据缓冲区/显示缓冲区)单元中(分别对应十万位个位) 说明:由
15、于用了反相驱动器7406,要用共阳译码表.,DIR: MOV DPTR, #DSEG ;数码管段码表首址 MOV R0,#7AH ;待显缓冲区首地址 MOV R3,#01H ;个位的位选信号0000 0001 LD1: MOV A,R0 ;通过R0间接寻址 MOVC A, A+DPTR ;查表 MOV P0, A ;段码送到P0口 MOV P1,R3 ;位码送到P1口 LCALL DELAY ;调延时1ms(记忆)子程序 ;延时时间过大,就闪烁,时间过小,不应该亮的段也有显示 INC R0 ;R0 指向下一字节7BH MOV A,R3 JB ACC.5,LD2 ;判是否发完6个数？ RL A
16、;R1指向下一个位0000 0010 MOV R3,A ;位选信号存回R1 SJMP LD1 ;跳去再显示下一个数 LD2: RET ;发完6个数就返回 DSEG:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;共阳段码表,7406反相 DB 92H, 82H, 0F8H, 80H,90H,典型程序,32,总结:动态显示程序流程图,采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管,构成多位动态数码管显示电路.,33,ORG 0000h视频 MOV 6Ah,#08H MOV 6Bh,#07H MOV 6Ch,#06H MOV 6Dh,#05H MOV 6Eh,#04H MOV 6Fh,#03H MOV 70h,#02H MOV 71h,#01H ;给缓冲区赋初值 MOV DPTR, #tab
