与键盘、显示器的接口设计.ppt

第10章 MCS-51与键盘、显示器的接口设计,在单片机应用系统中，使用的显示器主要有LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示器）。一、LED显示器的结构 LED显示器是由发光二极管来显示字段的器件。,10.1 LED显示器及接口原理,共阴极与共阳极的段选码互为反码。,1、设置显示缓冲区，存放待显示数据和字符（位置码）。2、显示译码：程序存储器中建立字形码常数表，查表得出对应数据和字符的字形码。3、输出显示：输出字形码到显示端口。,例：MOV DPTR，#WTAB；指向字形码表首地址MOV A，R0；取显示缓冲区中数据MOVC A，A+DPTR；查表显示译码MOV P1，A；输出显示WTAB：DB3FH，06H，5BH；字形代码表（共阴极）,二、显示器的显示方式（1）、静态显示方式 静态显示方式就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。静态显示时的亮度较高，编程容易，管理也较简单，但占用I/O口资源较多，因此在显示位数较多时，一般采用动态显示方式。设8255的PA、PB、PC三个8位I/O口输出分别显示字符“1”、“2”、“3”的程序如下（设8255控制口地址为7FFFH）：MOVDPTR，#7FFFH；8255控制口MOVA，#80HMOVDPTR，A；设8255 PA、PB、PC都为输出口MOVDPTR，#7FFCH；指向8255 PA口地址,MOVA，#0F9HMOVXDPTR，A；显示字符“1”MOVDPTR，#7FFDH；指向8255 PB口地址MOVA，#0A4HMOVXDPTR，A；显示字符“2”MOVDPTR，#7FFEH；指向8255 PC口地址MOVA，#0B0HMOVXDPTR，A；显示字符“3”RET,例：,显示80C51片内RAM中以30H为首地址的8位字形数的程序：,程序：,DIR：PUSHACC；保护现场 PUSHDPH PUSHDPL MOVR2，#08H；显示8个数 MOVR0，#30H；显示缓冲区地址送入R0DL0：MOVA，R0；取要显示的数作查表偏移量 MOVDPTR，#TAB；指向字形码表首 MOVCA，A+DPTR；查表得字形码 MOVSBUF，A；发送显示DL1：JNBTI，DL1；等待发送完一桢数据 CLRTI；清标志，准备继续发送 INCR0；更新显示单元 DJNZR2，DL0；重复显示所有数码管 POPDPL；恢复现场 POPDPH POPACC RETTAB：DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H；0，1，2，3，4 DB92H，82H，0F8H，80H，90H，88H；5，6，7，8，9，A DB83H，0C6H，0A1H，86H，8EH；B，C，D，E，F,共阳极,（2）、动态显示方式 在多位LED显示时，为了节省I/O口线，一般采用动态显示方式。动态显示方式是一位一位地分时轮流点亮各位显示器，对每一位显示器来说，每隔一段时间轮流点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮和熄灭时间的比例有关。调整导通电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示。这种显示方式将七段LED显示器的所有段选位并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极或共阳极的公共端分别由相应的I/O口控制，实现各位显示器的分时选通。,图中设6位显示器的显示缓冲器单元为内部RAM 79H7EH，分别存放6位显示器的显示数据。显示程序如下：,DIR6：MOV R0，#79H；置显示缓冲区首地址 MOV DPTR，#7F00H；设8155的命令字寄存器地址；为7F00H MOV A，#03H MOVX DPTR，A；设8155 PA、PB口为输出口 MOV R3，#01 MOV A，R3；为PA口输出准备数据LD0：MOV DPTR，#7F01H；指向8155 PA口地址 MOVX DPTR，A；设一个显示器的公共端为0 INC DPTR；指向8155 PB口地址 MOV A，R0；取显示缓冲区的数据 ADD A，#0DH MOVC A，A+PC；查表找出与该显示器显示缓；冲区对应的字符数据DIR1：MOVX DPTR，A；从8155 PB口输出数据,ACALL delay；进行适当的延时，延时程序从略 INC R0；指向下一个显示缓冲区地址 MOV A，R3 JB ACC.5，LD1；是否显示到第6个显示器？RL A；为显示下一个数据准备PA口数据 MOV R3，A SJMP LD0；6个数据未显示完，则继续显示 LD1：RET DSEG：DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH；0、1、2、3、4、5 DSEG1：DB 7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CH；6、7、8、9、A、b DSEG2：DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EH；C、D、E、F、P、U DSEG3：DB 31H，6EH，1CH，23H，40H，03H；、y、；、DSEG4：DB 18H，00，00，00；、,10.2 键盘及接口原理,键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，是实现人机会话或人机通信的常用工具。由硬件识别键的闭合编码键盘，由软件识别键的闭合未编码键盘。在由单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用得较多的是未编码键盘。通常按键开关为机械弹性开关，机械开关在闭合及断开瞬间均伴随有一连串的抖动，时间一般为520ms。,消除键抖动可用硬件和软件两种方法,一、独立式未编码键盘接口及处理程序,独立式键盘是各按键相互独立地接通一条输入数据线。,START：MOVA，#0FFH MOVP1，A；P1口作为输入时，其口锁存；器必须保持为1 MOVA，P1；取P1口的值，即读键状态 JNBACC.0，K0；0号键按下转K0 JNBACC.1，K1；1号键按下转K1 JNBACC.2，K2；2号键按下转K2 JNBACC.3，K3；3号键按下转K3 JNBACC.4，K4；4号键按下转K4 JNBACC.5，K5；5号键按下转K5 JNB ACC.6，K6；6号键按下转K6 JNBACC.7，K7；7号键按下转K7 JMPSTART；无键按下返回K0：LJMPPK0；转0号键按下处理程序K1：LJMPPK1；转1号键按下处理程序 K7：LJMPPK7；转7号键按下处理程序,PK0：；0号键处理程序JMPSTARTPK7：；7号键处理程序JMPSTART,二、行列式未编码键盘原理及处理程序,对于未编码键盘一般排列成nm矩阵形式，即由n行m列组成。当无键按下时，Xi均为高电平；当有键按下时，Xi的电平由Yi决定。如果把行线接单片机的输入口，列线接单片机的输出口，则可在单片机的控制下，先使,列线Y0为低电平，其它列线为高电平，读行线状态，如所有行线均为高电平，则表明Y0这一列没有键闭合；如读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和Y0相交的键闭合。依次类推可获得与其它列线相交的闭合键。获取键状态的方式有：CPU空闲时扫描键盘；定时扫描键盘；中断方式扫描键盘。,三、行列式未编码键盘与MCS51的接口方法,1,7,2,8,3,9,4,10,5,11,6,12,KD1：MOVA，#03H MOVDPTR，#7F00H；设8155命令字地址为7F00H MOVXDPTR，A；PA、PB为输出，PC为输入KEY1：ACALLKS1；调用判别有无键闭合子程序 JNZLK1；有键闭合，则转LK1 ACALLdelay；无键闭合，调用显示延时 AJMPKEY1；返回继续判键是否闭合LK1：ACALLdelay；调用显示程序延时消除抖动 ACALLdelay ACALLKS1；消抖后，再次判键是否闭合 JNZLK2；有键闭合，则转LK2 ACALLdelay AJMPKEY1；无键闭，继续判键是否闭合LK2：MOVR2，#01H；先扫描第一列 MOVR4，#00H；设第一列键序号为0 LK4：MOV DPTR,#7F01H；指向8155 PA口地址MOV A，R2,MOVX DPTR，A；8155 PA输出 INC DPTR INC DPTR；指向PC口地址 MOVX A，DPTR；读PC口的内容 JB ACC.0，LONE；表明0行无键按下 MOV A，#0；0行有键按下，行起始键号为0 AJMP LKP；跳转至LKP，计算键号LONE：JB ACC.1，NEXT；表明1行无键按下 MOV A，#6；1行有键按下，行起始键号为6 AJMP LKPLKP：ADD A，R4；行起始键号与列号之和为键号 PUSH ACC；保存键号LK3：ACALLdelay；延时 ACALLKS1；判键是否释放 JNZLK3；等待键释放 POPACC；取键号；对应的键处理程序从略,RET NEXT：INCR4；指向下一列，列号加1 MOVA，R2 JBACC.5,KND；是否6列全部扫描一遍 RLA；没有，则准备扫描下一列 MOVR2，A；即准备扫描下一列 AJMPLK4KND：AJMPKEY1；继续扫描键盘KS1：MOVDPTR,#7F01H；指向8155 PA口 MOVA，#0FFH MOVXDPTR,A；输出0FFH，即选中全部键盘列 INCDPTR INCDPTR；指向8155 PC口 MOVXA，DPTR；读8155 PC口内容 CPLA；读出的内容取反 ANLA，#03H；只有低位两行键 RET,以上键盘扫描程序，CPU需不停的扫描键盘，影响其它功能的执行，工作效率较低。在实际使用键盘时常采用定时扫描键盘的方式或中断方式。图671为一个44键盘与MCS51采用中断方式的一种接口电路。当键盘上有任一个键闭合时P3.3变为低电平，向CPU发出中断请求。,可假定地址：段控（PA）：0101H；位控（PC）：0103H。在内部RAM中设置显示缓冲区，其单元个数与LED显示位数相同。设6个显示器的缓冲单元是7AH7FH。,3、用8155作LED显示器接口：,动态显示,“0”,“1”,LED显示程序：,DIS：MOV R0，#7AH；指向显示缓冲区起始单元 MOV R3，#01H；从右数第一位显示器开始 MOV A，R3；取位控码初值DLP：MOV DPTR，#0103H；指向字位口（PC口）MOVX DPTR，A；输出字位码，显示其中1位 MOVDPTR，#0101H；段控码地址（PA口）MOV A，R0；取一个显示数据 ADD A，#0BH；查表偏移量 MOVC A，A+PC；取出字形码 MOVX DPTR，A；输出字形码 ACALL DLY1MS；延时1ms INC R0；指向显示缓冲区下一单元 MOV A，R3；修改字位码 RL A；显示下一位 MOV R3，A JNB ACC.5，DLP；未显示到最左边LED，继续显示 RET；全部扫描一遍，结束DTAB：DB 0C0H，0F9H，0A4H；字形代码表（共阳极）DB 0B0H，99H，DLY1MS：；延时1ms子程序,1B2B1B1B1B1B3B1B,实际是一种可编程的集成监控器件。可为64键提供键阵扫描式接口。可以自动消抖，自动识别按键，给出键码。可对双键和多键同时按下实行保护。对发光二极管荧光屏及其他显示器提供扫描式接口。对于LED数码管可显示多达16位的字符 和数字显示。,目 录,2.3 专用键盘、显示接口芯片8279的应用,一、8279内部结构和电路工作原理,目 录,（1）、I/O控制及数据缓冲器 I/O控制是计算机对8279进行控制的引线，包括读、写、片选以及数据/命令（状态）控制A0。数据缓冲器是计算机与8279之间传送数据或命令。,（2）、控制与定时寄存器及定时控制 控制与定时寄存器用来寄存键盘及显示的工作方式，以及由CPU编程的其它操作方式。定时控制决定一个由软件编程的分频数(值为231)，以便从外部时钟CLK分频得到内部所需要的100KHz时钟。然后再经过分频，为键盘扫描提供适当的逐行扫描频率和显示扫描时间。,目 录,（3）、扫描计数器 编码方式，扫描计数器作二进制计数。4位计数状态从扫描线SL0SL3输出，经外部译码器译码后，为键盘和显示器提供扫描线（十六选一）；,译码方式，扫描计数器的最低二位被译码后，从SL0SL3输出（四选一）。在编码方式下，扫描线为输出高电平有效，在译码方式下扫描线为输出低电平有效。,目 录,（4）、回复缓冲器、键盘去抖及控制,a、键盘工作方式寻找一行中是否有闭合键 消抖：若发现RL70中某行有键按下，则延时10ms，再查RL70，仍有则形成键描述码，放入先进先出寄存器(FIFO)。,描述码格式,目 录,b、选通方式 回复线的内容在CNTL/STB信号的脉冲上升沿被送入到FIFO存贮器。,c、传感器开关状态矩阵方式 回复线的内容在每次按键扫描时被直接存贮到传感器RAM（即FIFO存贮器）的相应单元中。,（5）、FIFO/传感器RAM及其状态寄存器,a、盘或选通工作方式 FIFO/传感器 RAM是双重功能得88RAM。此时FIFO状态寄存器存放FIFO的工作状态，如空、满、多少字符、是否出错等。当FIFO装有内容时，状态逻辑产生IRQ1，向CPU发出中断请求。,目 录,b、传感器开关状态矩阵方式 FIFO/传感器RAM为传感器RAM，检测到一个传感器的状态变化，则IRQ变为高电平向CPU。,（6）、显示RAM和显示地址寄存器,a、显示RAM 显示RAM用来存放显示数据，容量为168位。在显示过程中，存贮的显示数据轮流从显示寄存器输出。显示寄存器分为A、B两组，OUTA03和OUTB03可以单独送数，也可以组成一个8位的字。,b、显示地址寄存器 用来寄存由CPU进行读/写显示RAM的地址。它可以由命令设定设置成每次读出或写入之后自动递增或递减。,目 录,二、8279的管脚、引线与功能,目 录,图215 键盘、显示接口芯片8279引脚图,三、命令字及命令字格式,（1）、键盘/显示方式设置命令字,目 录,预分频器对外部输入CLK端的时钟信号进行PPPPP分频，分频取值范围为231。,该命令只在传感器方式时使用，在键盘工作方式中，读出操作严格按照先入先出顺序进行。,AI（D4）为自动增量特征位。当AI=1时，则每次读出传感器RAM后地址自动加1使地址指针指向下一个存贮单元，下一个数据便从该地址读出。,X（D3）为无关位。,AAA（D2 D1 D0）为传感器RAM中的字节地址。,目 录,AI（D4）为自动增量特征位。AI=1时，每次读出后地址自动加1，指向下一次读地址。,AAAA（D3 D2 D1 D0）为读显示RAM中的存贮单元地址。,X（D4）为无关位。,当IW/A=1或IW/B=1时，可分别屏蔽该组端口，这样CPU送信息到显示RAM时就不影响该端口的内容。,目 录,当BL/A=1或BL/B=1时，表示该组的显示输出被消隐。当BL/A=0或BL/B=0时，表示该组的显示输出恢复显示。,CF（D1）=1用来置空FIFO存贮器，传感器RAM的读出地址也被置为0。,CA（D0）为总清除位。当CA=1时，则同时清除FIFO与显示用RAM,目 录,在N键轮回工作方式时，E=1则8279将以一种特定的错误方式工作。其特点是：在8279的消抖周期内，若有多个键同时按下，则置位FIFO状态字中的错误特征位S/E，并产生中断请求信号和阻止写入FIFO RAM。,在传感器工作方式中使用，每当传感器状态出现变化时，使IRQ变高，向CPU请求中断，禁止写入传感器RAM。,目 录,DU：显示无效特征位，DU1表示显示无效。S/E：传感器信号结束/错误特征值。传感器方式：S/E1表示最后一个传感器信号已经进入传感器RAM中。特殊错误方式时:S/E1表示出现多键同时按下错误。O:FIFO溢出特征位：若FIFO已满还企图写入，则出现超出错误，置O为1。U:不足错误特征位：若FIFO已经空，还要读出，则出现不足错误，置U为1。F：F1表示FIFO已经满。NNN：FIFO RAM中的字符数，最多8个。,目 录,五、数据输入/输出,在键盘扫描方式中，发读FIFO命令后，从数据口读入数据的格式为：,CNTL(D7)为控制键CNTL的状态位。,SHIFT(D6)为控制键SHIFT的状态位。,扫描值（D5D4D3）为指示输入键所在列（行）号（由SL2SL0的状态确定）。,回送值（D2D1D0）为指示输入键所在行（列）号（由RL7RL0的状态确定）。,目 录,六、MCS51与8279的接口,目 录,MAIN：MOVSP，#60H CLREA MOVDPTR，#7FFFH；指向8279命令口地址 MOVA，#0D1H MOVXDPTR，A；送总清除命令LP：MOVXA，DPTR；读状态字 JBACC.7，LP；等待清除完毕 MOVA，#00 MOVXDPTR，A；8字符显示，左入口 MOVA，#34H MOVXDPTR，A；20分频至100KHz MOVDPTR，#DISBH；指向提示字符首地址 LCALLDIS；显示提示符 MOV20H，#80H；(20H).7=1为无键,目 录,SETBIT1 SETBEX1RKJMP：SETBEA MOVB，#03H ACALLRKEY；调用获取键子程序 MOVDPTR，#KPRG；赋键功能入口首地址 MULAB JMPA+DPTR；转至键功能处理程序INT1P：MOVA，#40H MOVDPTR，#7FFFH MOVXDPTR，A；送读FIFO RAM命令 MOVDPTR，#7FFEH MOVXA，DPTR；读FIFO RAM键值 MOV20H，A；键值送20H单元保存 RETI,目 录,RKEY：MOVA，20H JNBACC.7，K1；判是否有键 SJMPRKEY；键盘缓冲器空则继续读键K1：MOV20H，#80H；有键，重置键盘缓冲器为空 CLREA；关中断，准备键盘命令处理 RETKPRG：LJMPKPRG0；跳转至0数字键处理 LJMPKPRGF；跳转至15数字键处理KPRG0：；0数字键处理程序 LJMPRKJMP KPRGF：；15数字键处理程序 LJMPRKJMP,目 录,DIS：PUSHDPH；提示符代码地址压栈 PUSHDPL MOVR2，#08；8个提示字符 MOVA，#90H MOVDPTR，#7FFFH MOVXDPTR，A；送写显示器命令 POPDPL；弹出提示符代码地址 POPDPHREDS：MOVA，#0 MOVCA，A+DPTR；查表取提示符代码 PUSHDPH；提示符代码地址压栈 PUSHDPL MOVDPTR，#TAB MOVCA，A+DPTR；查表取段选码 MOVDPTR，#7FFEH,目 录,MOVXDPTR，A；段选码送显示RAM POPDPL POPDPH INCDPTR；指向下一个提示符代码地址 DJNZR2，REDS；循环至提示符显示完 RETDISBH：DB0BH，12H，14H，07H，00H，06H，17H，17H；“bH706”地址TAB：DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH；“0 1 2 3 4 5”段选码数据 DB 7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CH；“6 7 8 9 A b”段选码数据 DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EH；“C D E F P U”段选码数据 DB 76H，38H，40H，6EH，FFH，00H；“H L y 8.灭”段选码数据,目 录,