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1、教学内容 单片机与LED数码管接口设计 单片机与点阵显示器接口设计 单片机与字符LCD 液晶显示接口设计 单片机与键盘接口设计,第6章 人机交互接口设计,认识LED数码管,LED数码管结构及原理,认识LED数码管,LED数码管结构及原理,单片机与LED数码管接口,LED数码管字型编码,若将数值0送至单片机的P1口，数码管上不会显示数字“0”。显然，要使数码管显示出数字或字符，直接将相应的数字或字符送至数码管的段控制端是不行的，必须使段控制端输出相应的字形编码。 将单片机P1口的P1.0、P1.1 P1.7八个引脚依次与数码管的a、bf、dp八个段控制引脚相连接。如果使用的是共阳极数码管，COM
2、端接+5V，要显示数字“0”，则数码管的a、b、c、d、e、f六个段应点亮，其它段熄灭，需向P1口传送数据11000000B（C0H），该数据就是与字符“0”相对应的共阳极字型编码。若共阴极的数码管COM端接地，要显示数字“1”，则数码管的b、c两段点亮，其他段熄灭，需向P1口传送数据00000110（06H），这就是字符“1”的共阴极字型码了。,单片机与LED数码管接口,LED静态显示,静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管的公共端恒定接地（共阴极）或+5V（共阳极）。每个数码管的八个段控制引脚分别与一个八位I/O端口相连。只要I/O端
3、口有显示字型码输出，数码管就显示给定字符，并保持不变，直到I/O口输出新的段码。,单片机与LED数码管接口,LED静态显示,单片机与LED数码管接口,LED动态显示,单片机与LED数码管接口,LED动态显示,动态显示是一种按位轮流点亮各位数码管的显示方式，即在某一时段，只让其中一位数码管“位选端”有效，并送出相应的字型显示编码。此时，其它位的数码管因“位选端”无效而都处于熄灭状态；下一时段按顺序选通另外一位数码管，并送出相应的字型显示编码，依此规律循环下去，即可使各位数码管分别间断地显示出相应的字符。这一过程称为动态扫描显示。,LED点阵显示器接口设计,LED点阵显示器结构及原理,LED点阵显
4、示器是把很多LED发光二极管按矩阵方式排列在一起，通过对每个LED进行发光控制，完成各种字符或图形的显示。最常见的LED点阵显示模块有57（5列7行），79（7列9行），88（8列8行）结构。 LED点阵由一个一个的点（LED发光二极管）组成，总点数为行数与列数之积，引脚数为行数与列数之和。,LED点阵显示器接口设计,LED点阵幕显示器结构及原理,LED点阵显示器接口设计,LED点阵显示器结构及原理,“大”字显示字型码示意图,LED点阵显示器接口设计,LED点阵显示器结构及原理,显示字符“大”的过程如下：先给第一行送高电平（行高电平有效），同时给8列送11110111（列低电平有效）；然后给第
5、二行送高电平，同时给8列送11110111，最后给第八行送高电平，同时给8列送11111111。每行点亮延时时间为1ms，第八行结束后再从第一行开始循环显示。利用视觉驻留现象，人们看到的就是一个稳定的图形。,LED点阵显示器接口设计,LED点阵显示器结构及原理,LED点阵显示器接口设计,LED点阵显示器接口设计,字符LCD 液晶显示和接口设计,字符LCD 液晶显示和接口设计,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,Vss: +5V电源
6、管脚(Vcc) VDD: 地管脚(GND) Vo: 液晶显示驱动电源(0V5V),字符LCD 液晶显示和接口设计,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,DB0DB7：数据线，可以用8位连接，也可以只用高4位连接，节约单片机资源，本实验中采用的是八位连接方法。,字符LCD 液晶显示和接口设计,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3
7、,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,A：背光控制正电源 K：背光控制地,字符LCD 液晶显示和接口设计,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,单片机与LCD模块之间有四种基本操作： 写命令 读状态 写显示数据 读显示数据,字符LCD 液晶显示和接口设计,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5
8、,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,字符LCD 液晶显示和接口设计,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,VSS,VDD,VO,RS,R/W,E,DB0,DB1,A,DB3,DB2,DB5,DB4,DB7,DB6,K,LCD模块,RS：数据和指令选择控制端，RS=0:命令/状态；RS=1:数据 R/W：读写控制线，R/W=0:写操作；R/W=1:读操作 E：数据读写操作控制位，E线向LCD模块发送一个脉冲，LCD模块与单片机之间将进行一次数据交换,字符LCD 液晶显示和接口设计,字符LCD 液晶显示和接口设计,读状态操作,状态字的最高位的BF为忙标
9、志位，1表示LCD正在忙，0表示不忙。 通过判断最高位BF的0、1状态，就可以知道LCD当前是否处于忙状态，如果LCD一直处于忙状态，则继续查询等待，否则进行下面的操作。查询忙状态程序段如下： do i=lcd_r_start(); / 调用读状态函数，读取LCD状态字 i / LCD忙，继续查询，否则退出循环,字符LCD 液晶显示和接口设计,写命令操作,LCD上电时，都必须按照一定的时序对LCD进行初始化操作，主要任务是设置LCD的工作方式、显示状态、清屏、输入方式、光标位置等。,字符LCD 液晶显示和接口设计,写命令操作,void lcd_w_cmd(unsigned char com)
10、unsigned char i; do / 查LCD忙操作 i=lcd_r_start(); / 调用读状态字函数 i=i ,字符LCD 液晶显示和接口设计,写命令操作,字符LCD 液晶显示和接口设计,初始化操作,字符LCD 液晶显示和接口设计,写数据操作,光标位置与相应命令字,注：表中命令字以十六进制形式给出，该命令字就是与LCD显示位置相对应的DDRAM地址。,字符LCD 液晶显示和接口设计,void lcd_w_dat(unsigned char dat) unsigned char i; do / 查忙操作 i=lcd_r_start(); / 调用读状态字函数 i=i ,单片机与键盘
11、接口,单片机与键盘接口,按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。按键按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类。 这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对按键的识别，硬件结构复杂；非编码键盘主要是由软件来实现按键的定义与识别，硬件结构简单，软件编程量大。这里将要介绍的独立式按键和矩阵式键盘都是非编码键盘。,单片机与键盘接口,按键的去抖 机械式按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来
12、，抖动时间一般为510ms，在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。,单片机与键盘接口,按键的去抖,（a）检测按键 （b）释放按键 按键去抖流程图,单片机与键盘接口,独立式按键,独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。,单片机与键盘接口,矩阵式按键,通常，矩阵式键盘的列线由单片机输出口控制，行线连接单片机的输入口。,单片机与键盘接口,矩阵式按键,单片机与键盘接口,矩阵式按键,键盘编程扫描法识别按键一般应包括以下内容： （1）判别有无键按下。 （2）键盘扫描取得闭合键的行、列号。 （3）用计算法或查表法得到键值。 （4）判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。 （5）将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。,本章小结,本章介绍单片机的人机交互接口设计，包括输入设备接口和输出设备接口，主要内容如下。 LED数码管静态显示 LED数码管动态显示 LED大屏幕动态显示 LCD字符液晶显示 独立式键盘的接口 矩阵式键盘的接口,
