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1、21 F冋10 9 8J7 6 直h 3I IgndJ I c d c dp c) ffWKtg fI ITHHES七段LED显示块RXBiob）共阳餐数字显示器及键盘的接口电路一 显示器接口电路单片机应用系统中，常使用LED（发光二极管Light Emitting Diode ）、 CRT （阴极射线管Cathode Ray Tube）显示器和LCD（液晶显示器Liquid Crystal Display ）等作为显示器件。其中LED和LCD应用较为广泛。1。 LED 显示器LED 是由若干个发光二极管组成的。当发光二极管导通时，相应的一个点或 一个笔划发亮。控制不同组合的二极管导通，就能显
2、示出各种字符。这种笔划式 的七段显示器，能显示的字符数量少，但控制简单、使用方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴 极显示器。? LED 的结构及其工作原理通常的七段LED显示块中有八个发光二极管，故也有人叫做八段显示 块。其中七个发光二极管构成七笔字形“8”。一个发光二极管构成小数 点。七段显示块与单片机接口非常容易。只要将一个8位并行输出口与显 示块的发光二极管引脚相连即可。 8 位并行输出口输出不同的字节数据即 可获得不同的数字或字符。通常将控制发光二极管的 8 位字节数据称为段 选码或段数据。? 共阴极结构的数码管显示“0”的段选码为： 3FHD7 D
3、6 D5 D4 D3 D2 D1 D0段选码 dp g f e d c b a0 0 1 1 1 1 1 1 3FH共阳极与共阴极的段选码互为反码，二者之和为 FFH。其他一些字形的段选码如下表：03FHC0H106HF9H2伽AdH34FHBGH466H知H5(5DH92H67DH707HFSH37FH30H9(5FH箱HA77H屬HB?CH83H豊示车欝就阳圾廉崔円C39HCHD5EHA1H79H湖(F7IHS4HP73HS2HU3EHC1HI3IHCEHy6EHP1HSFFH00H恢”00HFFH*LED 的结构及其工作原理点亮显示器有静态和动态两种方法。1） 静态显示:当显示某一个字符
4、时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。例如七段显示器的a、b、c、d、e、f导通，g、dp截止，显示0。静态显示的特点是：每一位都需要一个 8 位输出口控制，用于显示位数较少（仅一、二位）的场合 较小的电流能得到较高的亮度，可以由 8255的输出口直接驱动。图示为三位显示器的接口逻辑。JIB255PCo -PC? PBo - PB* 晒 *-RAt2）动态显示：一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描）。对于每一位显示器来说， 每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也和点亮时间与间隔 时间的比例有关。若显示器的位数不大于8位，则控制显示器公共极电位只需一个 8位并行口 （称为扫描口或位
5、选口）。控制各位显示器所显示的字形也需一个共用的 8位口 （称为段数据口），用于显示位数稍多的场合，需编写扫描程序。IO”于个器送联牯 蛋各示段# 相把显姑线8 位共阴极显示器和 8155 的接口逻辑如图所示。M 寂 a p bjWiftW i和 ht.7Ki|TKLfifi HU I扯 IM In,-IS通过稠対护展口找知的LED动态显示接口动态扫描程序流程图MOVR0 ，#78H ;R0 指向显示缓冲区首地址MOVR3 ，#7FH ;存首位位选字MOVA ，R3LD0：MOV DPTR，#7F01H;指向 PA 口MOVXDPTR, A; 送位选字入 PA 口INCDPTR；指向 PB 口
6、MOVA,R0；查段选码MOVXDPTR,A；段选码送PB 口ACALLDL1 ；延时 lmsINC R0 ；指向显示缓冲区下一单元MOV A，R3；JNB ACC.0 ，LD1 ；判断八位显示完?RR A ; 未显示完，变为下一位位选字MOVR3， AAJMP LD0 ； 转显示下一位LD1： RET段码表DSEG：DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，77H，（78H） “0” “1” “2” “3”“8” “9” “A”“4”“5”“6”“7”7CH，39H，5EH，79H，71H“B” “C” “D” “E” “F”延时lms子程序DL1
7、：MOV R7，#02H；DL：MOV R6，#0FFHDL6：DJNZ R6，DL6DJNZ R7，DLRET2. LCD显示器液晶显示器（LCD ）是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子 产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显 示界面较之数码管有了质的提高。近年来，液晶显示技术发展很快，LCD显示器 已经成为仅次于显像管的第二大显示产业。LCD显示器由于类型、用途不同， 其性能、结构不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异。二、键盘接口电路键盘是单片机应用系统的一个重要输入设备，用于输入数据、干预系统的工 作状态；1按键输入原理在单片机应用系
8、统中，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能 外，其它按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键 或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入是与 软件结构密切相关的过程。对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询 或中断方式了解有无将键输入，并检查是哪一个键按下，将该键号送入累加器 ACC,然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。2单片机上的按键单片机系统中最常见的是触点式开关按键， 这些按键的连接方式，可分为 独立式按键和行列式键盘。触点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
9、一定时 间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图所示，抖动时间的 长短与开关的机械特性有关，一般为 5 10 ms。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，即按键一次按 下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触 点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施。这一点可从硬件、软件两方 面予以考虑。在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器（双稳态触发器）或单稳态触发器 构成去抖动电路。右图是一种由R-S触发器构成的去抖动电路，当触发器一旦翻 转，触点抖动不会对其产生任何影响。电路工作
10、过程如下：按键未按下时，a = 0, b = 1,输出Q = 1。按键按下时，因按键的机械弹 性作用的影响，使按键产生抖动。当开关没有稳定到达b端时，因与非门2输出 为0反馈到与非门 1的输入端，封锁了与非门 1，双稳态电路的状态不会改变， 输出保持为1,输出Q不会产生抖动的波形。Xe C(-5V)濮慢T当开关稳定到达b端时，因a = 1，b = 0,使Q = 0,双稳态电路状态发生 翻转。当释放按键时，在开关未稳定到达a端时，因Q = 0, 封锁了与非门2, 双稳态电路的状态不变，输出Q保持不变，消除了后沿的抖动波形。当开关稳定 到达 a 端时，因 a = 0， b = 1，使 Q = 1，
11、双稳态电路状态发生翻转，输出 Q 重新返回原状态。由此可见，键盘输出经双稳态电路之后，输出已变为规范的矩 形方波。软件上采取的措施是：在检测到有按键按下时，执行一个10 ms左右（具体 时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭 合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测 到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。3独立式按键当单片机控制系统中只需要几个功能键时，可采用独立式按键结构。独立式 按键是直接用I/O 口线构成单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O 口线，每个按键的工作不会影响其它I/O 口线的状
12、态。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。独立式按键的典型 应用如图所示。其软件常采用查询式结构。先逐位查询每根I/O 口线的输入状态， 如某一根I/O 口线输入为低电平，则可确认该I/O 口线所对应的按键已按下，然 后，再转向该键的功能处理程序。i-i - P. iiMi JfflrtJAW4、行列式键盘接口电路单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用行列式（也称行列式）键盘。 用I/O 口线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上。例如用2X2的行、列 可构成4个键的键盘，4X4的行列结构可构成16个键的
13、键盘。因此，在按键数 量较多时，可以节省I/O 口线。1）键盘工作原理:行列式键盘的按键设置在行、列线交点上。行线通过上拉电 阻接到+5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线 将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否 按下的关键。然而，行列式键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键间将相互 影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定有无按键按 下，及按键的位置。2) 按键的识别:识别按键的方法很多，最常见的方法是扫描法。由列线送入全“0”扫描字、 行线读入行线状态来判断的。其方法是：给列线的所有 I/O 线均置成低电平，然
14、后将行线电平状态读入累加器A中。如果有键按下，总会有一根行线电平被拉至 低电平，从而使行输入不全为 1。键盘中哪一个键按下是由列线逐列置低电平后，检查行输入状态。其方法是： 依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下之键不在此 列。如果不全为 1，则所按下的键必在此列。而且是在与电平为“0”的行线相 交点上的那个键。3) 键盘的编码键盘上的每个键都有一个键值。对于独立式按键键盘，因按键数量少，可根 据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一确定，因 此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高 4 位是行 号，低4 位是列号。如图中的5 号键，它位于第1 行，第0 列，因此，其键盘编 码应为40H。采用上述编码对于不同行的键离散性较大，不利于散转指令对按键 进行处理。因此，可采用依次排列键号的方式对按排进行编码。以上图的4X4 键盘为例，可将键号编码为：01H、02H、03H、OEH、OFH、10H等16个键号。 编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。4) 键盘扫描方式单片机应用系统中，对按键的处理是通过键盘扫描来完成的。键盘扫描只是 CPU 工作的一个内容之一。 CPU 在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘扫描，即 既保证不失时机地响应键操作
