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1、,第6章 MSP430系列单片机的应用,6.1 MSP430系列单片机常用接口设计 6.2 MSP430系列单片机应用设计举例 习题,6.1 MSP430系列单片机常用接口设计,6.1.1 键盘接口设计,1. 独立按键式键盘 独立按键式键盘是指使用按键与单片机的I/O口线直接连接的方法构成的单个按键电路，如图6-1所示，3个独立按键直接与3条口线相连形成3按键独立式键盘。 当某一按键KEYn(n=1)闭合时，P1.n输入为低电平，释放时P1.n输入为高电平。由于机械按键的弹簧片存在着轻微的弹跳现象，当再按下一次KEYn时，P1.n的输入波形如图6-2所示。,图6-1 独立式键盘连接示例,图6-
2、2 按键抖动波形,图6-2中t1和t3分别为键闭合和释放过程的抖动期，呈现一串抖动脉冲波，其时间长短与按键的机械特性有关，一般在510 ms之间。在键闭合的稳定期t2期间，P1.n为低电平，其时间由操作员按键的动作所确定，一般为几百毫秒至几秒。t0和t4为按键释放期。为了确保CPU对按键的一次闭合仅作一次处理，必须去除抖动，常用的清除抖动的方法有3种：,(1) R-S触发器构成的去抖动电路； (2) 使用电阻和电容构成积分器； (3) 使用软件延时。 一般的按键采用软件延时方法，键盘程序主要有如下3个步骤： (1) 消除按键抖动(若使用硬件，则可略)； (2) 判断是哪个按键按下，识别键码；
3、(3) 等到按键松开。,键盘扫描控制有定时查询法和中断控制法两种。因为MSP430的P0，P1，P2等3个8位端口都有中断能力，建议读者使用中断方式，在主程序中须设置P1口中断使能。图6-1的键盘连接的示例中断服务程序如下： #include unsigned char keybuf; /键值缓存器 unsigned char P1key(void) /判键子程序 unsigned char x; x=(P1IN /有按键返回 ,unsigned char keycode()/找哪个按键被按下，查键值子程序 unsigned char x=0x0e; if (P1IN ,#pragma vec
4、tor= PORT1_VECTOR /端口1的中断服务程序 _interrupt void port1_vector(void) unsigned int i; while(P1key()!=0x0e) for (i=0;i100;i+); /延时消除抖动 while(P1key()!=0x0e) keybuf = keycode(); /确信有键被按下，找按键得键值 while(P1key()=0x0e) /等待按键松开 P1IFG=0x00; /消除中断标志 main () ,WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; /停止看门狗 P1IES |=BIT1+BIT2+BIT3; /对应引
5、脚下降沿使相应标志置位 P1IE |=BIT1+BIT2+BIT3; /允许对应位中断 _EINT(); /开中断 P5DIR |=BIT1; P5OUT case 1: _ /键1的处理 case 2: _ /键2的处理 case 3: _ /键3的处理 ,2. 矩阵式键盘 独立式按键一般都只能应用在按键用量较少的简单场合，当系统功能较多，用键量较大时就要采用矩阵式键盘结构(行列扫描式键盘)，这样可使用较少的I/O口线连接较多的按键。图6-3所示为通过MSP430的P1口接的12(34=12)个按键(编号为19、ac)构成的行列扫描式键盘示例。下面分析如何在行列扫描式键盘上实现键盘的3个步骤
6、：判键消抖动、键码识别、等待按键的松开。,图6-3 矩阵按键接口,1) 判断有无按键按下 在上图6-3中，P1口的7条I/O口线被分成三条行线P1.3P1.1，4条列线P1.7P1.4，其中列线分别由电阻上拉到电源。按键的两端分别接在行线和列线上，行线与列线的每一个交界处均有一个按键。如果有按键按下，则与之相连的行线和列线被接通。要想检测是否有按键按下，先使3条行线输出低电平，读列线P1.7P1.4。因所有的列线经上拉电阻接至VCC，所以如果有按键按下，则读进来的高4位不是F，与按下按键相接的列线读得的是0；如果没有按键按下，读进来的高4位是F，由此即可以判断是否有按键被按下。相应程序如下：,
7、unsigned char P1key(void) /判键子程序 unsigned char x; x=(P1IN /有按键返回 当使用软件延时，当检测到有按键按下之后，等待10 ms再检测是否有按键被按下。,2) 键码识别 对于行列式矩阵键盘，常采用扫描的办法识别键码。通过3条行线输出低电平，读列线P1.7P1.4的办法来得知是否有按键被按下。可以用同样的方法来确认究竟是哪一个按键被按下。 由图6-3可知，如果3条行线没有输出低电平，则尽管有按键被按下，从列线读到高电平。利用这一原理进行分时扫描，在行线上分别扫描输出低电平，当在某一条列线上读取到不是“1”时，根据输出“0”电平的行线和读到“
8、0”的列线就可以确定是哪一按键被按下了，由此可识别出所按之键的键位，键码也可以由此得到。,3) 等待按键松开 与独立式按键一样，反复调用键号扫描子程序，直到判断结果为没有按键按下为止。图6-3所示矩阵按键连接图的完整的键盘扫描子程序如下(供参考)： #include unsigned char keybuf; /键值缓存器 unsigned char P1key(void) /键扫描子程序 unsigned char x; x=(P1IN /有按键返回 unsigned char keycode() /判断是否有按键按下，查键扫描子程序,unsigned char x=0xff; P1OUT=
9、0XF7; if(P1IN else,P1OUT=0XFB; if(P1IN else,if(P1IN,6.1.2 数字显示系统设计 单片机应用系统中，使用的显示器件主要有LED数码管(发光二极管)、LCD液晶显示器和CRT显示器。前两种显示器成本低廉，配置灵活，与单片机连接方便。本节主要介绍LED和LCD显示接口的设计方法。 1. LED数码管显示接口 LED显示块是利用发光二极管显示字段的显示器件。LED显示块具有亮度高、结构简单、全天候的特点，因此在单片机应用系统中应用最广。,1) LED显示器结构与原理 单片机应用系统中通常使用的是七段LED，通常的七段LED显示块中有七个发光二极管构
10、成七笔字形“日”与一个发光二极管为圆点形状构成小数点组成。这种显示器有共阴极和共阳极两种。将发光二极管的所有正极并接后组成公共端，8个发光二极管的负极则各自独立引出，称为共阳显示器，如图6-4(c)所示。当某个字段的负极加低电平时，对应的字段就点亮。将8个发光二极管的负极全部连接在一起组成公共端，8个发光二极管的正极则各自独立引出，称为共阴显示器，如图6-4(d)所示。当某个字段的阳极加高电平时，对应的字段就点亮。无论何种形式的LED显示器，它们排列成“日”字形的各个笔画段和名称都是相同的，如图6-4所示，分别为a、b、c、d、e、f、g、h，这些笔画段的引脚排列也是统一的。,图6-4 LED
11、数码显示器,2) LED显示器的显示方式 在单片机应用系统中使用LED显示块可以构成N位LED显示器。N位LED显示器有N根位选线和8 N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法也不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮、暗。 LED显示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示(如图6-5所示)，是指共阴极或共阳极连接在一起接地或接+5 V，每位的段选线(adp)与一个8位并行口相连，每一位可独立显示，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。如果要在数码管上显示“1”、“2”、“3”、“4”，则只需要在P1口输出。,图6-5 静态显示连接,在静态显示中，每
12、一显示位都需要一个8位的输出口控制，占用硬件较多，一般仅用于显示器位数较少的场合。 动态显示(如图6-6所示)就是一位一位地轮流点亮各位显示器。在多位LED显示时，为了简化电路和降低成本，可将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由相应的I/O口线控制。要想每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方式。即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。显示位的亮度既跟导通电流有关，也和点亮时间与间隔时间的比例有关。动态显示器因其硬件成本较低，常被使用。,图6-6 动态显示连接,3) LED显示器接口实例 LED显示器接口电路实例如图6-7所示，其中，LED为共阴极数码管，P3
13、.0P3.7既为LED的段选线，又为LED的位选线，通过373锁存与P4.1、P4.2的选择来实现。其工作方式为：当P4.1为低电平时，P3.0P3.7为LED的段选线，依次对应LED的a、f、b、g、c、h、d、e；当P4.0为低电平时，P3.0P3.5为LED的位选线，依次对应D5、D4、D3、D2、D1、D0。,图6-7 LED显示器接口电路,void Display(int x) P3OUT = Digitx; P4OUT = 0X02; P4OUT = 0X00; P3OUT = LED3; P4OUT = 0x01; P4OUT = 0X00; Delay(500); void m
14、ain(void) WDTCTL = WDTHOLD+WDTPW; while(1), P4DIR = 0X03; P3DIR = 0XFF; P3OUT = 0X00; /clear all the leds display P4OUT = 0X02; /data select choose P4OUT = 0X00; Display(8); /要显的数据 ,2. 点阵式液晶显示接口 液晶是一种具有规则性分子排列的有机化合物。液晶显示是一种极低功耗的显示器件，有段式液晶显示器和点阵液晶显示器两种。段式液晶显示由段型液晶显示器件和专用集成电路组成，只能显示数字和一些标识符号。有些MSP430系
15、列单片机本身就含有段式液晶驱动模块，使用起来非常方便，本节不作介绍。点阵式液晶能以点阵或图形方式显示出各种信息，因此在电子设计中得到了广泛应用。但是，对它的接口设计必须遵循一定的硬件和时序规范，不同的液晶显示驱动器，可能需要采用不同的接口方式和控制指令才能够实现所需信息的显示。,点阵式液晶显示有字符点阵式液晶和图形全点阵式液晶显示两种。典型的字符点阵式液晶显示器由控制器、驱动器、字符发生器ROM、字符发生器RAM和液晶屏组成。字符由57点阵或510点阵组成。但是在一些高端应用或有图形显示要求的系统中，段式液晶显示屏或字符点阵式液晶显示器就不再适用了，因为这两种屏幕只能显示数字或一些西文字母，要想显示中文字或图形信息，可以采用全点阵图形液晶显示器。 全点阵图形液晶显示器一般由控制器、驱动器和全点阵液晶显示屏组成。对于全点阵图形液晶显示器，可以把它看做一张位图画布，对于单色屏幕，其上的每一个点，都用一个bit来表示，“1”表示点亮，“0”表示熄灭；对于灰度或彩色
