10 C51单片机(第十章MCS 51与键盘、显示器、打印机的接口设计)ppt课件.ppt

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1、C51单片机技术-入门与提高,键盘、显示器的接口设计,第十章,新疆师范大学物理与电子工程学院刘楚湘主讲,10.1 键盘接口原理,1键盘输入的特点,2.按键的确认,键的闭合与否，反映在行线输出电压上就是呈现高电平或低电平，如果高电平表示键断开低电平则声示键闭合，通过对行线电平高低状态的检测，便可确认按键按下与否。为了确保CPU对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除抖动期t1和t3的影响。下面将介绍消除抖动的措施。3如何消除按键的抖动 常采用软件来消除按键抖动。采用软件来消除按键抖动的基本思想是：在第一次检测到有键按下时，该键所对应的行线为低电平，执行一段延时10 ms的子程序后，确认该行线电

2、平是否仍为低电平，如果仍为低电平，则确认为该行确实有键按下。当按键松开时，行线的低电平变为高电平，执行一段延时10 ms的子程序后，检测该行线为高电平，说明按键确实已经松开。采取以上措施，躲开了两个抖动期t1和t3，从而消除了按键抖动的影响。,10.2.1 键盘接口的工作原理,1独立式键盘接口,图10-9程序如下：,KEYIN：MOV DPTR，BFFFH；键盘地址BFFFH MOVX A，DPTR；读键盘状态 ANL A，01FH；屏蔽高 3位 0001 1111 MOV R3，A；保存键盘状态值 LCALL DELAY10；调用延时10ms子程序，软件去键盘抖动 MOVX A，DPTR；再

3、读键盘状态 ANL A，01FH；屏蔽高3位 CJNE A，R3，RETURN；2次结果不一样，说明是抖动引起的，转RETURN,地址译码关系图,键盘地址BFFFH,CJNE A，1EH，KEY2；2次结果一样，有键按下。再判是否S1键按下？S1键未按下，转KEY2 0001 1110 LJMP PKEY1；是S1键按下，转S1键处理 子程序PKEY1 KEY2：CJNE A，1DH，KEY3；S2键未按下，转 KEY3 0001 1101 LJMP PKEY2；S2键按下，转PKEY2处理KEY3：CJNE A，1BH，KEY4；S3未按下，转 KEY4 0001 1011 LJMP PKE

4、Y3；S3按下，转PKEY3处理,KEY4：CJNE A，17H，KEY5；S4键未按下，转KEY5 0001 0111 LJMP PKEY4；S4按下，转PKEY4处理KEYS：CJNE A，0FH，PASS；S5未按下，转RETURN 0000 1111 LJMP PKEY5；S5按下，转PKEY5处理RETURN：RET；重键或无键按下，从子程序返回 PKEY1:；S1键处理子程序 PKEY2:；S2键处理子程序 PKEY3:；S3键处理子程序 PKEY4:；S4键处理子程序,2行列式键盘接口,行列式键盘工作原理,(1)行列式键盘的结构,扫描法,第1步，识别键盘有无键被按下；第2步，如有

5、键被按下，识别出具体的按键。首先把所有的列线均置为低电平，检查各行线电平是否有变化，如果有变化，则说明有键被接下，如果没有变化，则说明无键被按下。其次，先把某一列置低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下。,（2）按键的识别方法,以图1010（b）中3号键被按下为例，来说明此键是如何被识别出来的。,第1步，让行线编程为输入线，列线编程为输出线，并使输出线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在行为按键所在行。第2步，再把行线编程为输出线，列线编程为输入线，并使输出线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在列为按键所在列。结

6、合上述2步的结果，可确定按键所在行和列，从而识别出所按的健。,线反转法,【例】假设3号键被按下，那么第1步即在D0D3输出全为0，然后读入D4D7位，结果D40，而D5、D6和D7均为1，因此，第1行出现电平的变化，说明第1行有键按下；,第2步让D4D7输出全为0，然后读入D0D3位，结果D0=0而D1、D2和D3均为1，因此第4列出现电平的变化，说明第4列有键按下。综合上述分析，即第1行第4列按键被按下，此按键即是3号键。,对于独立式键盘，由于按键的数目比较少，可根据实际需要灵活编码。对于行列式键盘，按键的位置由行号和列号惟一确定、所以常常采用依次排列键号的方式对键盘进行编码。以44键盘为例

7、，键号可以编码为01H，02H，03H，0EH，0FH，10H共16个。,（3）键盘的编码,10.2.2 键盘的工作方式,1.编程扫描方式,这种方式就是只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，反复的扫描键盘，等待用户从键盘上输入命令或数据，来响应键盘的输入请求。,编程扫描方式的具体步骤(1)设置PA口工作于方式0输出，PC口低4位工作于方式0输入。(2)判断键盘上有无键按下(PA口8位输出全0，读PC口低4位状态)(3)延时10 ms来消除按键抖动(4)求按下键的键号（扫描法或线反转法）。（5）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。,单片机对键盘的扫描也可采用定时扫描方式，即每隔一定的时

8、间对键盘扫描一次。”在这种扫描方式中，通常利用单片机内的定时器，产生10 ms的定时中断，CPU响应定时器溢出中断请求，对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键，并执行相应键的处理功能程序。,2定时扫描工作方式,为进一步提高单片机扫描键盘的工作效率，可采用中断扫描方式，即只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序并执行该按键功能程序，如果无键按下，单片机将不理睬键盘。,3中断工作方式,第1层：单片机如何来监视键盘的输入。体现在键盘的工作方式上就是：编程扫描工作方式；定时扫描工作方式；中断扫描工作方式。第2层：确定具体按键的键号。体现在按键的识别方法上就是：扫描法；线反转法。第3层：实现按键的功能，

9、执行键处理程序。,键盘所做的工作分为3个层次,键盘扫描应用举例（例题10_110_3）,10.3 键盘显示器接口设计实例,10.3.1 利用并行IO芯片8155H实现键盘/显示器接口,8155H的IO口地址为7F00H7F05H，RAM地址为7E00H7EFFH。8155H的PA口为输出口，控制键盘列线的扫描，PA口同时又是6位共阴极显示器的位扫描口。PB为输出口作为显示器的段码（字型码）口，8155H的PC口作为键盘的行线状态的输入口，故称为键输入口。75452为反相驱动器，7407为同相驱动器。,8155芯片使用介绍,图1014中的6位显示器采用动态显示的方式。在8051内部RAM中设置6

10、个显示缓冲单元79H7EH，分别存放显示器要显示的6位数据。8155H的PA口扫描输出总是只有1位高电平，经75452反相后，即显示器的6位中仅有1位公共阴极为低电平，其他位为高电平。8155H的PB口输出相应位的显示数据的段码，使某一位显示某一字符，其它位为暗。依次的改变PA口输出为高的位，PB口输出对应的段码，显示器的6位就动态地显示出由缓冲区中显示数据所确定的字符。显示程序的流程如图1015所示。,0000 0001 位选码R3,1动态显示程序设计,参考程序如下：DIR：MOV R0，79H；置缓冲器指针初值 MOV R3，01H；位选码的初值送 R3 MOV A，R3 0000 000

11、1LD0：MOV DPTR，#7F01H；DPTR指向8155H PA口 MOV DPTR，A；位选码8155H PA口（PA0位）最左边LED亮 INC DPTR；数据指针指向 PB口 MOV A，R0；缓冲区中取出显示数据A ADD A，0DH；加偏移量（下条指令到表首间 所有指令占的单元数）MOVC A，APC；根据显示数据来查表取段码,在8031内部RAM中设置6个显示缓冲单元79H7EH，分别存放显示器要显示的6位数据。,8155H的IO口地址为7F00H7F05H,DIR1：MOVX DPTR，A；段码8155H的 PB口 ACALL DL1ms；延时1ms，即该位显示1ms IN

12、C R0；显示数据缓冲区指针指向下一个数据单元 MOV A，R3；位选码送入 A中（初值R3=01H）JB ACC.5，LD1；判断是否扫描到最右边的LED，如到最右边，则返回 RL A；位选码向左移一位，准备让右边的下一位 LED亮 MOV R3，A；位选码送R3中保存 AJMP LD0LD1：RET,初始的位选码0000 0001,DSEG：；共阴极LED段码表 DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH DB 7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CH DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EH DB 31H，6EH，1CH，23H，40H，03H DB 38H，

13、00DL1ms：MOV R7，#02H；延时1ms子程序 DL：MOV R6，#0FFH DL6:DJNZ R6,DL6 DJNZ R7，DL RET 程序中的 ADD A，0DH指令中的“0DH”为偏移量（即为查表指令下一条指令到表首地址标号DESG之间所有指令所占单元之和），在显示数据的基础上加上偏移量，可查到该显示数据所对应的段码。,2键盘程序设计,键盘程序的功能有以下4个方面：（1）判别键盘上有无键闭合：其方法为:首先把所有的列线（PA口）均置为低电平，检查各行线（PC口）电平是否有变化（2）去除键的机械抖动：其方法为延迟一段时间再判别键盘的状态。（3）判别闭合键的键号：方法为对键盘的

14、列线进行逐列扫描，扫描口PA0PA7依次输出下列编码，即只有1列为低电平，其余各列为高电平：（行列扫描法）PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1,相应地依次读PC口的状态，若PC3PC0全为1，则列线为0的这1列上没有键闭合。闭合键的键号等于为低电平的列号加上行线为低电平的行的首键号。例如：PA口输出为11111101时，读出PC3PC0为1101，则第1行第1列相交的键处于闭合状态，第1行的首键号为8，列号为1。因此，闭合键的键号N为：N=行

15、首键号十列号=81=9（4）使CPU对键的1次闭合仅作1次处理，采用的方法为等待闭合键释放以后再作处,键盘程序的流程图,KEY1：ACALL KS1；调用判有无键闭合于程序 JNZ LK1；(A)0有键闭合，跳LK1NI：ACALL DIR；无键闭合，调用显示子程序(调用 上页的显示程序)，延迟6ms后，跳KEY1 AJMP KEY1；LK1：ACALL DIR；可能有键闭合，延迟12ms，软件去抖动 ACALL DIR ACALL KS1；延迟后再次调用判有无键闭合子程序,键盘子程序如下：,JNZ LK2；经去抖动，判键确实闭合，跳LK2去处理 ACALL DIR；调用显示子程序延迟6ms

16、AJMP KEY1；抖动引起，跳KEY1LK2：MOV R2，0FEH；列选码R2 MOV R4，00H；R4为列号计数器LK4：MOV DPTR，7F01H；列选码8155H 的PA口 MOV A，R2；列选码A MOVX DPTR，A；从PA口送出列选码 INC DPTR；数据指针增2，指向PC口,8155H的IO口地址为7F00H7F05H,INC DPTR；数据指针增2，指向PC口 MOVX A，DPTR；读8155H PC口 JB ACC.0，LONE；判定第0行有无键按下 MOV A，#00H；（ACC.0）=0第 0行有键闭合，首键号0A AJMP LKP；跳LKP，计算键号LO

17、NE：JB ACC.1，LTW0；1行线为高，无键闭合，跳LTW0，转判2行有无键闭合 MOV A，#08H；1行有键闭合，首键号 8A AJMP LKP；跳LKP，计算键号,LTWO：JB ACC.2，LTHR；2行线为高，无键闭合，跳LTHR，转判3行 MOV A,#10H；2行有键闭合，首键号10HA AJMP LKP；跳 LKP，计算键号LTHR：JB ACC.3，NEXT；3行线为高，无键闭合，跳NEXT，准备下一列扫描 MOV A,#18H；3行有键闭合，首键号 18HALKP：ADD A,R4；计算键号，即：行首键号列号=键号 PUSH A；键号进栈保护LK3：ACALL DIR

18、；调用显示子程序，延时 6 ms ACALL KS1；调用判有无键闭合子程序，延时6 ms JNZ LK3；判键释放否，未释放，则循环 POP A；键已释放，键号出栈A RET,NEXT：INC R4；列计数器加 1，为下一列 扫描作准备 MOV A，R2；判是否已扫到最后一列（最右一列）JNB ACC.7，KND；键扫描已扫到最后一列，跳KND，重新进 行整 个键盘扫描 RL A；键扫描未扫到最后一列，位选码左移一位 MOV R2，A；位选码R2 AJMP LK4KND：AJMP KEY1,KS1：；判有无键闭合子程序 MOV DPTR，#7F01H；DPTR指向PA口 MOV A，#00H

19、；即列线全为低电平，全0扫描口 MOVX DPTR，A INC DPTR；DPTR增2，指向PC口 INC DPTR MOVX A，DPTR；从PC口读行线的状态 CPL A；行线状态取反，如无键 按下，则A中内容为零 ANL A，#0FH；屏蔽无用高4位(见下一页图)RET,8155H的IO口地址为7F00H7F05H,103.2 利用8031的串行口实现键盘显示器接口,10.3.3 利用通用键盘/显示器接口芯片8279实现键盘/显示器接口,18279的引脚及内部结构,1 LCD1602的工作原理2 LCD1602的控制字3 LCD1602的实际应用举例,【本节主要内容】,10.4 LCD的

20、原理及应用,10.4.1 LCD1602的工作原理,LCD（Liquid Crystal Display）是液晶显示器英文名称的缩写，液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，达到白底黑字或黑底白字显示的目的。液晶显示器具有功耗低、抗干扰能力强等优点，因此被广泛地应用在仪器仪表和控制系统中。,LCD显示器的分类,当前市场上液晶显示器种类繁多，按排列形状可分为字段型、点阵字符型和点阵图形型。（1）字段型。字段型是以长条状组成的字符显示。该类显示器主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符，已广泛用于电子表、数字仪表、计算器中。（2）

21、点阵字符型。点阵字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等点阵型液晶显示模块。它是由若干个 5 X 7或 5 X 10点阵组成，每一个点阵显示1个字符。此类显示模块广泛应用在各类单片机应用系统中。（3）点阵图形型。点阵图形型是在平板上排列多行或多列，形成矩阵式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这类液晶显示器可广泛应用于图形显示如游戏机、笔记本电脑和彩色电视等设备中。,点阵字符型液晶显示模块介绍,在单片机应用系统中，常使用点阵字符型LCD显示器。要使用点阵字符型LCD显示器，必须有相应的LCD控制器、驱动器，来对LCD显示器进行扫描。驱动，以及一定空间的RAM和ROM来存储写入

22、的命令和显示字符的点阵。现在人们已将LCD控制器、驱动器、RAM、ROM和LCD显示器用PCB连接到一起，称为液晶显示模块LCM（LCd Module）。使用者只要向LCM送入相应的命令和数据就可实现所需要的显示内容，这种模块与单片机接口简单，使用灵活方便。产品分为字符和图形两种。,1基本结构,（1）液晶板 在液晶板上排列着若干 5 7或 5 10点阵的字符显示位，从规格上分为每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行3类，用户可根据需要来选择购买。,（2）模块电路框图,它由控制器HD44780、驱动器HD44100及几个电阻电容组成。HD44100是扩展显示字符位用的（例如：

23、16字符 XI行模块就可不用 HD44100，16字符 X 2行模块就要用 1片HD44100）。,模块上有14个引脚（见图中左侧），其中有8条数据线，3条控制线，3条电源线，,LCD1602液晶显示器外形结构,LCD1602液晶显示器外形尺寸,LCD1602 介绍,1.引脚功能,1602采用标准的16脚接口，其中:第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚

24、：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15：空脚（或：背光源正极）16脚：空脚（或：背光源负极）。,LCD1602引脚介绍,2.1602的操作时序介绍,E RS R/W联合操作所决定的功能,（1）LCD1602的读操作时序,（2）LCD1602的写操作时序,分析时序图可知操作1602液晶的流程如下：,通过RS确定是写数据还是

25、写命令。写命令包括使液晶的光标显示/不显示、光标闪烁/不闪烁、需要/不需要移屏、在液晶的什么位置显示，等等。写数据是指要显示什么内容。（RS=1写数据，RS=0写命令。）读/写控制端设置为写模式，即低电平。（R/W=0）将数据或命令送达数据线上。给E一个高脉冲将数据送入液晶控制器，完成写操作。,3.状态字,4.RAM地址,当向000F、404F地址中的任一处写入显示数据时，液晶都可以立即显示出来，当写入到1027或5067地址处时，必需通过移屏指令将它们移入可显示区域方可正常显示。1602显示位置的确定方法规定为“80H+地址码（000FH,404FH）”,5.1602液晶模块内部的字符发生存

26、储器,1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如下表所示。这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等。每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”,6.控制指令,1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表所示,它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）,对控制指令表中D7D0位所使用字符的说明：I/D=1/0:增量/减量S=1:全显示屏移动S/C=1

27、/0:显示屏移动/光标移动R/L=1/0:右移/左移DL=1/0:8位/4位N=1/0:2行/1行F=1/0:5X10点阵/5X7点阵BF=1/0:内部操作正进行/允许指令操作*:无关项,LCD1602控制指令说明,指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置指令2：光标复位，光标返回到地址00H指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标

28、是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标,指令6：功能设置命令 DL：高电平时为8位总线，低电平时为4位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F:低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符 指令7：字符发生器RAM地址设置 指令8：DDRAM地址设置 指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据 指令11：读数据,7.单片机ST89C51的接口,DM-162液晶显示模块可以和ST89C51单片机直接接口，电路如下图所

29、示。,8.1602操作时的注意事项,液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，下表是DM-162的内部显示地址,比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H),9.1602的初始化过程,1602型LCD驱动程序的流程图,【例程】下面是在液晶模块

30、的第二行第一个字符的位置显示字母“A”的程序：,程序在开始时对液晶模块功能进行了初始化设置，约定了显示格式。注意显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预，每次输入指令都先调用判断液晶模块是否忙的子程序DELAY，然后输入显示位置的地址0C0H，最后输入要显示的字符A的代码41H。,【例】本程序实现的功能是:在1602屏上显示二行字符,#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table=I LIKE YOU XIN;uchar code table1=JIANG SHIFANDAXU;sbit

31、lcden=P34;/1602的使能端(E)sbit lcdrs=P35;/1602的数据命令选择端(RS端)(高(H)数据，低(L)命令)/sbit dula=P26;/数码管段选端/sbit wela=P27;/数码管位选端uchar num;,void delay(uint z)/延时函数uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void write_com(uchar com)/写命令程序lcdrs=0;/1602写命令有效P0=com;/命令通过P0口送出delay(5);/延时lcden=1;/1602使能有效delay(5);/延时lcden

32、=0;/1602使能无效,void write_data(uchar date)/写数据程序lcdrs=1;/1602写数据有效P0=date;/数据通过P0口送出delay(5);/延时lcden=1;/1602使能有效delay(5);/延时lcden=0;/1602使能无效,void init()/初始化程序/dula=0;/数码管段选端无效/wela=0;/数码管位选端无效lcden=0;/1602使能无效write_com(0 x38);/写1602的显示模式(16x2显示方式 5x7点阵 8位数据)write_com(0 x0f);/写1602的显示开关(开显示,显示光标,光标闪烁

33、)write_com(0 x06);/写1602的光标设置(读写一个字符后地址指针加一且光标也加一)write_com(0 x01);/写1602的清显示屏(显示清屏)write_com(0 x80);/写1602的数据指针设置(即光标在第一行的第一个位置上),void main()init();/调用初始化程序for(num=0;num14;num+)/第一行要写11个字符write_data(tablenum);/写字符delay(20);write_com(0 x80+0 x40);/光标在第二行第一个位置上for(num=0;num16;num+)/第二行要写16个字符write_data(table1num);/写字符delay(20);while(1);/,