MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计.ppt

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1、第10章 MCS-51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接 口设计,输入外设：键盘、BCD码拨盘等；,输出外设：LED显示器、LCD显示器、打印机等。,10.1 LED显示器接口原理,LED(Light Emitting Diode):发光二极管的缩写。显示器前面冠以“LED”。,10.1.1 LED显示器的结构,常用的LED显示器为8段（或7段，8段比7段多了一个小数点“dp”段）。,有共阳极和共阴极两种。如图10-1所示。,为使LED显示不同的符号或数字，要为LED提供段码（或称字型码）。,提供给LED显示器的段码（字型码）正好是一个字节（8段）。各段与字节中各位对应关系如下：,按上述格式，8

2、段LED的段码如表10-1所示。,表10-1 LED段码（8段）,表10-1只列出了部分段码，可根据实际情况选用。,另外，段码是相对的，它由各字段在字节中所处的位决定。例如表10-1中8段LED段码是按格式：,而形成的，“0”的段码为3FH（共阴）。反之，如 将格式改为下列格式：,则“0”的段码为7EH（共阴）。,字型及段码由设计者自行设定，习惯上还是以“a”段对应段码的最低位。,N个LED显示块有N位位选线和8N根段码线。,10.1.2 LED显示器工作原理,图10-2是4位 LED显示器的结构原理图。,段码线控制显示的字型，,位选线控制该显示位的亮或暗。,静态显示和动态显示两种显示方式。,

3、1.静态显示方式,各位的公共端连接在一起（接地或+5V）。,每位的段码线（adp）分别与一个8位的锁存器输出相连。,显示字符一确定，相应锁存器的段码输出将维持不变，直到送入另一个段码为止。显示的亮度高。,图10-3:4位静态LED显示器电路。该电路各位可独立显示。,2.动态显示方式,所有位的段码线相应段并在一起，由一个8位I/O口控制，形成段码线的多路复用，各位的公共端分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。,图10-4：4位8段LED动态显示电路。其中段码线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。,图10-5为8位LED动态显示2003.10.10的过程。,图（a)是显示过

4、程，某一时刻，只有一位LED被选通 显示，其余位则是熄灭的；,图（b)是实际显示结果，人眼看到的是8位稳定的 同时显示的字符。,10.2 键盘接口原理,1.键盘输入的特点,键盘：一组按键开关的集合。,行线电压信号通过键盘开关机械触点的断开、闭合，输出波形如图10-6。,2.按键的确认,检测行线电平，便可确认按键按下与否。高电平：断开；低电平：闭合，,常用软件来消除按键抖动。,基本思想：检测到有键按下，键对应的行线为低，软件延时10ms后，行线如仍为低，则确认该行有键按下。,3.如何消除按键的抖动,当键松开时，行线变高，软件延时10ms后，行线仍为高，说明按键已松开。,采取以上措施，躲开了两个抖

5、动期t1和t3的影响。,10.2.2 键盘接口的工作原理,独立式按键接口和行列式键盘接口。,1.独立式键盘接口,各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可很容易判断那个键被按下。,此种接口适于键数较少或操作速度较高的场合。,图10-7（a）为中断方式的独立式键盘工作电路,图10-7（b）为查询方式的独立式键盘工作电路。,图10-8为8255A扩展I/O口的独立式按键接口电路。,图10-9用三态缓冲器扩展的I/O口的按键接口电路。,对图10-9独立式键盘编程，软件消抖，查询方式检测键的状态。仅有一键按下时才有效才处理。,KEYIN:MOV DPTR,#0BFFFH；键盘端口

6、地址BFFFHMOVX A,DPTR；读键盘状态ANL A,#1FH；屏蔽高三位,MOV R3,A；保存键盘状态值LCALL DELAY10；延时10ms去键盘抖动MOVX A,DPTR；再读键盘状态,ANL A,#1FH；屏蔽高三位,CJNE A,R3,RETURN；两次不同，抖动引起转RETURN,CJNE A,#1EH,KEY2；相等，有键按下，不等转KEY2,LJMP KEY1;是K1键按下，转K1键处理；子程序PKEY1KEY2:CJNE A,#1DH,KEY3;S2键未按下，转KEY3LJMP KEY2;S2键按下，转PKEY2处理KEY3:CJNE A,#1BH,KEY4;S3未

7、按下，转KEY4LJMP KEY3;S3按下，转PKEY3处理KEY4:CJNE A,#17H,KEY5;S4键未按下，转KEY5LJMP KEY4;S4按下，转PKEY4处理KEY5:CJNE A,#0FH,PASS;S5未按下，转RETURNLJMP KEY5;S5按下，转PKEY5处理RETURN:RET;重键或无键按下，从子程序返回,识别和编程简单，用在按键数较少的场合。,2.行列式(矩阵式)键盘接口,用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图10-10所示。,按键数目较多的场合，行列式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/O口线。,（1）行列式键盘工作原

8、理,无键按下，该行线为高电平，当有键按下时，行线电平有列线的电平来决定。,由于行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。,（2）按键的识别方法,a.扫描法,图10-10（b）中3号键被按下为例，来说明此键时如何被识别出来的。,识别键盘有无键被按下的方法，分两步进行：,第1步：识别键盘有无键按下；,第2步：如有键被按下，识别出具体的按键。,把所有列线置0，检查各行线电平是否有变化，如有变化，说明有键按下，如无变化，则无键按下。,上述方法称为扫描法，即先把某一列置低电平，其余各列为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低，

9、可确定此行列交叉点处的按键被按下。,b.线反转法,只需两步便能获得此按键所在的行列值，线反转法的原理如图10-11。,第1步：列线输出为全低电平，则行线中电平由高变低的所在行为按键所在行。,第2步：行线输出为全低电平，则列线中电平由高变低所在列为按键所在列。,结合上述两步，可确定按键所在行和列。,（3）键盘的编码,根据实际需要灵活编码。,10.2.3 键盘的工作方式,单片机在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。,原则：即要保证能及时响应按键操作，又不要过多占用CPU的工作时间。,通常，键盘工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。,1.编程扫描方式,只有当单片机

10、空闲时，才调用键盘扫描子程序，扫描键盘。,工作过程：,（1）在键盘扫描子程序中，先判断有无键按下。,方法：PA口8位输出全0，读PC口低4位状态，若PC0PC3为全1，则说明键盘无键按下；若不全为1，则说明键盘可能有键按下。,（2）用软件来消除按键抖动的影响。如有键按下，则进行下一步。,（3）求按下键的键号。,（4）等待按键释放后，再进行按键功能的处理操作。,2.定时扫描工作方式,利用单片机内的定时器，产生10ms的定时中断，对键盘进行扫描。,3.中断工作方式,只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序，如无键按下，单片机将不理睬键盘。,键盘所做的工作分为三个层次，如图10-13。,第1层：单片

11、机如何来监视键盘的输入。三种工作方 式：编程扫描定时扫描中断扫描。,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：执行键处理程序。,10.3 键盘/显示器接口设计实例,一般把键盘和显示器放在一起考虑。,10.3.1 利用并行I/O芯片实现键盘/显示器接口,图10-14：8031用扩展I/O接口芯片8155H实现的6位LED显示和32键的键盘/显示器接口电路。图中的8155H也可用8255A来替代。,8031外扩一片8155H。RAM地址为7E00H7EFFH。I/O口地址为7F00H7F05H。,PA口为输出口，控制键盘列线的扫描，同时又是6位共阴极显示

12、器的位扫描口。,PB口作为显示器段码输出口，PC口作为键盘的行线状态的输入口。,75452：反相驱动器，7407：同相驱动器。,1动态显示程序设计,8031内部RAM设置6个显示缓冲单元79H7EH，存放要显示的6位数据。,8155H的PB口输出相应位的段码，依次的改变PA口输出为高的位使某一位显示某一字符，其它位为暗。动态地显示出由缓冲区中显示数据所确定的字符。程序流程如图10-15。,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,LD0：MOV DPTR,7F01H；位选码PA口（PA.0位）,；最左边LED亮,

13、MOV DPTR,A,INC DPTR；数据指针指向PB口,MOV A,R0；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,DIR1：MOVX DPTR,A；段码8155HPB口,ACALL DL1ms；该位显示1ms,INC R0；指针指向下一个数据单元,MOV A,R3；位选码送入A中,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亮位选码,MOV R3,A；送R3中保存,AJMP LD0;,LD1：RET;,DSEG：DB

14、 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH；共阴极段码表 DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,71H,73H,3EH,DB 31H,6EH,1CH,23H,40H,03H,DB 18H,00H,DL1ms：MOV R7,02H；延时1ms子程序,DL：MOV R6,0FFH,DL6：DJNZ R6,DL6,DJNZ R7,DL,RET,2键盘程序设计,（1）判别键盘上有无键闭合,（2）去除键的机械抖动,（3）判别闭合键的键号,（4）使CPU对键的一次闭合仅作一次处理,键盘程序的流程如图10-16。,键盘子程序如下：,KEYI：ACALL K

15、S1；调用判有无键闭合子程序,JNZ LK1；有键闭合，跳LK1,NI：ACALL DIR；无键闭合，调用显示子程序,延,；迟6ms后，跳KEYI,AJMP KEYI,LK1：ACALL DIR；可能有键闭合，延迟12ms，软件去抖,ACALL DIR,ACALL KS1；调用判有无键闭合子程序,JNZ LK2；经去抖，判键确实闭合，跳LK2处理,ACALL DIR；调用显示子程序延迟6ms,AJMP KEYI；抖动引起，跳KEYI,LK2：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,R

16、2;,MOVX DPTR,A;,INC DPTR；数据指针增2，指向PC口,INC DPTR;,MOVX A,DPTR；读8155H PC口,JB Acc.0,LONE；0行线为高，无键闭合，跳 LONE，转判1行,MOV A,00H；0行有键闭合,首键号0A,AJMP LKP；跳LKP，计算键号,LONE：JB Acc.1,LTW0；1行线为高，无键闭合，跳LTW0，；转判2行,MOV A,08H；1行有键闭合,首键号8A,AJMP LKP,LTW0：JB A.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L

17、KP，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18HA,LKP：ADD A,R4；计算键号：首键号列号=键号,PUSH A；键号进栈保护,LK3：ACALL DIR；调用显示子程序，延时6ms,ACALL KS1；调用判有无键闭合子程序，延时；6ms,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，

18、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 LK4;,KND：AJMP KEYI;,KS1：MOV DPTR,#7F01H；判有无键闭合子程序，全“0”；扫描口（PA口）,MOV A,00H；即列线全为低电平,MOVX DPTR,A;,INC DPTR；DPTR增2，指向PC口,INC DPTR；指针增1，指向PC口,MOVX A,DPTR；从PC口读行线的状态,CPL A；行线取反，如无键按下，则A为0；,ANL A,0FH；屏蔽无用的高4位,RET,10.3.2 利用8031的串行口实现键盘/显示器接口,串行口

19、未作它用，可用来外扩键盘/显示器。,串行口为方式0输出，串行口外接移位寄存器74LS164。,接口电路如图10-17。,74LS164(0)74LS164(7):作为8位LED的段码输出，,8031的P3.4、P3.5：两行键的行状态输入,P3.3（TXD）：同步移位脉冲输出控制线，,优点：亮度大，容易做到显示不闪烁，且CPU不必频繁的为显示服务，从而使单片机有更多的时间处理其它事务。,显示子程序：,DIR：SETB P3.3；P3.3=1允许TXD脚同步移位；脉冲输出,MOV R7,08H；送出的段码个数，R7为段；码个数计数器,MOV R0,7FH；7FH78H为显示数据缓冲区,DL0：M

20、OV A,R0；取出要显示的数送A,ADD A,0DH；加上偏移量,MOVC A,APC；查段码表SEGTAG，取出段码,MOV SBUF,A；将段码送SBUF,DL1：JNB TI,DL1；输出段码，查询TI状态，1个字节；的段码输出完否？,CLR TI；1个字节的段码输出完,清TI标志,DEC R0；指向下一个显示数据单元,DJNZ R7,DL0；段码个数计数器R7是否为0,如不;为0，继续送段码,CLR P3.3；8个段码输出完毕，关显示器输出,RET；返回,SEGTAB：DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H；共阳极段码表，；0,1,2,3,4,DB 92H,82H,0F

21、8H,90H；5,6,7,8,9,DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H；A,B,C,D,E,DB 8FH,0BFH,8CH,0FFH,0FFH；F,P,暗,键盘扫描子程序：,KEYI：MOV A,00H；判有无键按下，使所有列线为0；的编码送A,MOV SBUF,A；扫描键盘的（8）号74LS164输；出为00H,使所有列线为0,KL0：JNB TI,KL0；串行输出完否？,CLR TI；串行输出完毕，清TI,KL1：JNB P3.4,PK1；第1行有闭合键吗？如有，跳；PK1进行处理,JB P3.5,KL1；在第2行键中有闭合键吗？无闭；合键跳KL1,PK1：ACALL DL10

22、；调用延时10ms子程序DL10，软；件消除抖动,JNB P3.4,PK2；判是否抖动引起的？,JB P3.5,KL1,PK2：MOV R7,08H；不是抖动引起的,MOV R6,0FEH；判别是哪一个键按下，FEH为最；左一列为低,MOV R3,00H；R3为列号寄存器,MOV A,R6；,KL5：MOV SBUF,A；列扫描码从串行口输出,KL2：JNB TI,KL2；等待串行口发送完,CLR TI；串行口发送完毕，清TI标志,JNB P3.4,PKONE；读第1行线状态，第1行有键闭,；合，跳PKONE处理,JB P3.5,NEXT；读第2行状态，是第2行某键否？,MOV R4,08H；

23、第2行键中有键被按下，行首键；号08H送R4,AJMP PK3;,PKONE：MOV R4,00H；第1行有键按下，行首键号00H送R4,PK3：MOV SBUF,00H；等待键释放，发送00H使所有列；线为低,KL3：JNB TI,KL3;,CLR TI；发送完毕，清标志,KL4：JNB P3.4,KL4；判行线状态,JNB P3.5,KL4;,MOV A,R4；两行线均为高，说明键已释放,ADD A,R3；计算得键码A,RET,NEXT：MOV A,R6；列扫描码左移一位，判下列键,RL A;,MOV R6,A；记住列扫描码于R6中,INC R3；列号增1,DJNZ R7,KL5；列计数器

24、R7减1，8列键都检查；完？,AJMP KEYI；8列键扫描完毕，开始下一个键；盘扫描周期,DL10：MOV R7,0AH；延时10ms子程序,DL：MOV R6,0FFH,DL6：DJNZ R6,DL6,DJNZ R7,DL,RET,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,Intel 8279芯片：通用可编程键盘/显示器接口芯片。,对键盘部分提供扫描工作方式，能对64个键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行处理。,扫描方式作的显示接口，可显示多达16位的字符。,1.8279的引脚及内部结构,2.引脚功能介绍,(1

25、)与CPU的接口引脚,DB0DB7：数据总线、双向、三态，与单片机数据 总线相连，在CPU和8279之间传送命令或数据。,CLK：系统时钟，用于8279内部定时，以产生其工作 所需的时序。,RESET：高电平时，8279被复位，复位后的状态如下：,*16个字符左边输入显示方式,*编码扫描键盘、双键锁定方式,CS*：片选,A0：=1，写入的是命令字节;读出的是状态字节。,=0，写入或读出的字节均为数据。,RD*、WR*：读、写控制引脚,IRQ：中断请求线。在键盘方式中，当键盘RAM（先进先出）中存有按下键的数据时，IRQ为高电平，向CPU提出中断申请。,（2）扫描信号输出引脚,CPU每次从键盘R

26、AM中读出一个字节数据时，IRQ就变为低电平。如果键盘RAM中还有未读完的数据，IRQ将再次变为高电平，再次提出中断请求。,SL0SL3,扫描输出。用来扫描键盘和显示器。可编程设定为编码输出，即SL0SL3需外接4-16译码器，输出16取1的扫描信号，也可编程设定为译码输出，即由SL0SL3直接输出4取1的扫描信号。,（3）与键盘连接的引脚,RL0RL7,键盘矩阵的行信号输入线。,SHIFT,输入线，通常用作键盘上、下档功能的控制键。,CNTL/STB,输入线，高电平有效。在键盘方式时，通常用来作为键盘控制功能键使用。,（4）与显示器连接的引脚,OUTA0OUTA3（A组显示数据）、OUTB0

27、OUTB3（B组显示数据）:向LED显示器输出的段码,与扫描信号线SL0SL3同步。两组可独立使用，也可合并使用。,BD*:消隐显示控制。,3.8279的基本功能部件,（1）扫描计数器,编码方式:扫描线SL0SL3输出，经外部4-16译码器译码后，为键盘和显示器提供16取1的扫描线。,译码方式:计数器的最低二位在8279内部译码后，从SL0SL3输出，为键盘和显示器提供4取1扫描线。,（2）键盘去抖动及回复缓冲器,RL0RL7被接到键盘的行线。,在逐列扫描时，当某一键闭合，消抖电路延时等待10ms之后，再检验该键是否仍闭合。若闭合，则该键的行、列地址和附加的移位、控制状态一起形成键盘数据，送入

28、8279内部的键盘RAM存储器。格式为：,控制（CNTL）和移位（SHIFT）的状态由两个独立的附加开关决定，而扫描（D5、D4、D3）是被按键的行编码，而回复（D2、D1、D0）则是被按键的列位置数据。,（3）键盘RAM及其状态寄存器,键盘RAM：8字节先进先出（FIFO）存储器。内部的FIFO状态寄存器存放FIFO的工作状态，如FIFO是空还是满，其中存有多少字符，是否操作出错等等。,当FIFO存储器空间不足时，状态逻辑将产生IRQ=1信号，向CPU发出中断申请。,（4）显示RAM和显示地址寄存器,显示RAM：存显示数据。共16个字节，最多可存放16位显示信息。显示RAM的输出与显示扫描配

29、合，同时轮流驱动被选中的显示位，使显示器呈现稳定的显示（动态扫描）。,4.8279的命令字和状态字,命令字：D7、D6、D5为命令特征位，来区分8条不同,的命令字。,状态字：主要用于键盘工作方式，以指示键盘RAM中的字符数和有无错误发生。,5.8279与键盘/显示器的接口,图10-20为8279与8位显示器，48键盘的接口电路。行线接8279的RL0RL3，8279选用外部译码方式，SL0SL2经74LS138（1）译码输出，接列线，实现键盘逐列扫描。,SL0SL2又由74LS138(2)译码输出到显示器各位的公共阴极，进行逐位扫描显示。OUTB03、OUTA 03输出8位段码。,当位切换时，

30、BD*输出为低电平，使74LS138(2)输出全为高电平，显示消隐。,当键盘上出现有效的闭合键时，键输入数据自动进入,中断读取键盘RAM中的键输入数据。若要更新显示器输出，仅需改变8279中显示RAM中的内容。,图10-20:8279的命令/状态口地址为7FFFH，数据口地址为7FFEH。8279初始化程序：,INITI:SETB EX1;允许外部中断1中断,MOV DPTR,#7FFFH;命令/状态口地址写入DPTR,MOV A,#0D1H;控制字D1H送A,MOVX DPTR,A;向命令/状态口写入控制字,LP:MOVX A,DPTR;读8279的状态,JB Acc.7,LP,MOV A,

31、#00H,MOVX DPTR,A,8279的键盘RAM存储器，并向8031请求中断，8031响应,MOV A,2AH,MOVX DPTR,A,SETB EA,键输入中断服务程序：,PINT1：PUSH PSW,PUSH DPH,PUSH DPL,PUSH Acc,MOV DPTR,7FFFH；向命令口写入读键盘RAM命令,MOV A,40H,MOVX DPTR,A,MOV DPTR,7FFEH；读键输入值,MOVX A,DPTR,CJNE A,37H,PRI1；判输入停机命令否,SETB 20H,PRI1：POP Acc,POP DPL,POP DPH,POP PSW,RETI,显示子程序：,

32、DIR：MOV DPTR,7FFFH；输出写显示RAM命令,MOV A,90H,MOVX DPTR,A,MOV R0,70H,MOV R7,08H；送显示RAM数据的个数,MOV DPTR,7FFEH,DL0：MOV A,R0,ADD A,05H；05H为查表偏移量,MOVC A,A+PC；查表得到段码,MOVX DPTR,A；写入显示RAM,INC R0；显示数据单元地址增1,DJNZ R7,DL0；8个显示数据是否输出完毕,RET,ADSEG：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH；段码表（共阴极）DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,7

33、9H,71H,73H,3EH DB 31H,6EH,1CH,23H,40H,03H DB 18H,38H,00H,10.4 MCS-51与液晶显示器（LCD）的接口,LCD（Liquid Crystal Display）：液晶显示器的缩写，一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是经液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，而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，广泛地应用在仪器仪表和控制系统中。,10.4.1 LCD显示器的分类,按排列形状分：字段型、点阵字符型和点阵图形。,（1）字段型,广泛用于电子表、数字仪表、计算器中。,（2）点阵字符型,显示字母

34、、数字、符号。它是由57或510点阵组成，广泛应用在单片机应用系统中。,（3）点阵图形型,笔记本电脑和彩色电视等设备中。,10.4.2 点阵字符型液晶显示模块介绍,点阵字符型LCD显示器，需相应的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来存储写入的命令和显示字符的点阵。,现在已将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)。,用户只向LCM送入相应的命令和数据就可实现所需要的显示内容，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

35、列着若干57或510点阵的字符显示位，从规格上分为每行8、16、20、24、32、40位，有一行、两行及四行三类，用户可根据需要，来选择购买。,（2）模块电路框图,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：16字符1行模块就可不用HD44100，16字符2行模块就要用一片HD44100）。,表10-2 液晶显示模块的引脚,模块14个引脚，其中有8条数据线，3条控制线，3条电源线，见表10-2。通过单片机写入模块的数据和指令，就可对显示方式和显示内容作出选择。,表10-3 寄存器的选择,命令格式及命令功能说明,(1)命令格式,LCD

36、控制器HD44780内有多个寄存器，如表10-3所示。,RS位和R/W*引脚上的电平来选择寄存器，而DB7DB0则决定命令功能。,命令共11种：清除，返回，输入方式设置，显示开关控制，移位控制，功能设置，CGRAM（字符生成RAM）地址设置，DDRAM（显示数据RAM）地址设置，读忙标志和地址，写数据到CGRAM或DDRAM，从CGRAM或DDRAM读数据。,这些命令功能强：可组合成各种输入、显示、移位方式以满足不同的要求。,（2）标准字符库,图10-23：字符库的内容、字符码和字型的对应关系。例如“A”的字符码为41H，“B”的字符码为42H。,10.4.3 8031与LCD的接口及软件编程

37、,1.8031与LCD模块的接口,接口电路见图10-24。将LCM挂接在8031的总线上，通过对数据总线的读写实现对LCM的控制。,1.软件编程,初始化,用户所编的显示程序，开始必须进行初始化，否则模块无法正常显示。,显示程序编写(自己阅读),10.5 MCS-51与微型打印机的接口,内部有一个控制用单片机，固化有控打程序，智能化程度高。,常用的微型打印机：TPP-40A/16A、GP16以及XLF嵌入仪器面板上的汉字微型打印机。,10.5.1 MCS-51与TPP-40A/16A微型打印机的接口,1.TPP-40A/16A微型打印机,单片机控制的微型智能打印机。TPP-40A与TPP-16A

38、的接口信号与时序完全相同，操作方式相近，硬件电路及插脚完全兼容，只是指令代码不完全相同。TPP-40A每行打印40个字符，TPP-16A则每行打印16个字符。,2.主要性能、接口要求及时序,(1)TPP-40A主要技术性能,单片机控制,2KB控打程序及标准的Centronics并 行接口。,可打印全部ASCII代码字符及128个非标准字符和图 符。1 6个代码字符（67点阵）由用户定义。,可打印出8240点阵的图样（汉字或图案点阵）。,字符、图符和点阵图可在宽和高的方向放大为2、3、4倍。,每行字符的点行数（包括字符的行间距）可用命令 更换。即字符行间距空点行在0256间任选。,2接口信号,采

39、用国际上流行的Centronics打印机并行接口，与单片机间是通过一条20芯扁平电缆及接插件相连。打印机有一个20线扁平插座，信号引脚排列如图10-26所示。,引脚介绍:,DB0DB7：数据线,单向传输，由单片机输入给打 印机。,STB*：数据选通信号。在该信号的上升沿时，数据 线上的8位并行数据被打印机读入机内锁存。,BUSY：打印机“忙”状态信号。当该信号有效（高电平）时,表示打印机正忙。此时,单片机不得向打印机送入新的数据。,ACK*：打印机的应答信号。低电平有效,表明打印机已取走数据线上的数据。,ERR*：“出错”信号。当送入打印机的命令格式出错时,打印机立即打印一行出错信息,提示出错

40、。在打印出错信息之前，该信号线出现一个负脉冲，脉冲宽度为30s。,3接口信号时序,接口信号时序如图10-27所示。,选通信号STB*宽度需大于0.5s。应答信号ACK*可与STB*信号作为一对应答联络信号，也可与BUSY作为一对应答联络信号。,2.字符代码及打印命令,写入的全部代码共256个，其中00H无效。,代码：01H0FH为打印命令；,代码：10H1FH为用户自定义代码；,代码：20H7FH为标准ASCII代码；,代码：80HFFH为非ASCII代码，如图10-28所示。其 中包括少量汉字、希腊字母、块图图符和一些 特殊字符。,3.TPP-40A/16A与MCS-51单片机接口设计,TP

41、P-40A/16A内部控制电路由单片机构成，在输入电路中有锁存器，在输出电路中有三态门控制。因此可直接与单片机相接。,TPP-40A/16A只有握手线STB*、BUSY（或ACK*）,接口电路如图10-29所示。,图10-30：并行I/O口连接的打印机接口电路。图中的扩展I/O口为8255A的PA口，采用了查询法，即通过读8255A 的PC0脚的状态来判断送给打印机的一个字节的数据是否处理完毕。也可用中断法（BUSY直接与单片机的P3.3脚相连）。,例 把MCS-51单片机内部RAM 3FH4FH单元中的ASCII码数据送到打印机。8255A设置为方式0，即端口A与端口C的上半部为输出方式。端

42、口C的下半部为输入方式。,打印程序如下：,PRINT:MOV R0,#7FH；控制口地址R0,MOV A,#81H；8255A控制字A,MOVX R0,A；控制字控制口,MOV R1,#3FH；数据区首地址R1,MOV R2,#0FH；打印数据个数的计数,LOOP:MOV A,R1；打印数据单元内容A,INC R1；指向下一个数据单元,MOV R0,#7CH；8255A的端口A地址R0,MOVX R0,A；打印数据送8255A的口A并 锁存,MOV R0,#7FH；8255A的控制口地址R0,MOV A,#0EH；PC7的复位控制字A,MOVX R0,A；PC7=0,MOV A,#0FH；PC

43、7的置位控制字A,MOVX R0,A；PC7由0变1,LOOP1:MOV R0,#7EF；口C地址R0,MOVX A,R0；读入C口的值,ANL A,#01H；屏蔽C口的高7位，只留PC0位,JNZ LOOP1；查询BUSY的状态,如为1跳LOOP1,DJNZ R2,LOOP；未打完，循环,10.5.2 MCS-51与GP16微型打印机的接口,1.GP16微型打印机的接口信号,控制器为8031单片机。接口信号如下:,各信号的功能如下:,IO0IO7：双向三态数据总线,是CPU与GP16打印机之 间命令、状态和数据信息传输线。,CS*：设备选择线。,RD*、WR*：读、写信号线。,BUSY：打印

44、机状态输出，高电平表示GP16处于忙状态，可供CPU查询或作中断请求线。,GP16控制器具有数据锁存器，与单片机接口十分方便。,1打印命令及打印方式,GP16的打印命令占两个字节,其格式如下:,第一个字节 D7-D4 D3-D0,操作码 点行数n,第二个字节 D7-D0,打印行数NN,GP16为微型针打,字符本身占据7个点行。命令字中的点行数n是选择字符行之间的行距的参数,若n=10，则行距为3个点行数，应大于或等于8。打印行数是执行本条命令时打印（或空走纸）的字符行数。,GP16的命令编码如下表。,D7 D6 D5 D4 命令功能,1 0 0 0 空走纸,1 0 0 1 打印字符串,1 0

45、1 0十六进制数据打印,1 0 1 1图形打印,3.MCS-51单片机和GP16的接口,GP16内部有三态锁存器,能锁存数据总线上的数据,，故GP16可以直接与MCS-51数据总线相连而不须外加锁存器。图10-32为GP16与8031数据总线口相连的接口电路。,图中BUSY接(P3.3)，直接可用于中断方式。如要以查询方式工作时，BUSY可以不连接，通过查询状态字来获取BUSY的状态。,如果使用其它I/O或扩展I/O口，只须将P0口线换成其他I/O或扩展I/O口即可。,按照图10-32的连接，GP16的打印机地址为7FFFH，读取GP16状态字时，8031执行下列程序段：,MOV DPTR,7

46、FFFH,MOVX A,DPTR,将命令或数据写入GP16时，8031执行下列程序段：,MOV DPTR,7FFFH,MOV A,DATA/COMMAND,MOVX DPTR,A,10.6 MCS-51单片机与BCD码拨盘的接口设计,10.6.1 BCD码拨盘,有时需输入一些控制参数，参数一经设定将维持不变。使用的最方便的拨盘是十进制输入，BCD码输出的BCD码拨盘。这种拨盘如图10-33，为四片BCD码拨盘,拼接的4位十进制输入拨盘组。每片拨盘具有09十个位置，每个位置都有相应的数字显示。,BCD码拨盘后面有5个接点，A为输入控制线，另外4是BCD码输出线。,拨盘拨到不同位置时，输入控制线A

47、分别与4根BCD码输出线中的某根或某几根接通，其接通的BCD码输出线状态正好与拨盘指示的十进制数相一致。,表10-10为BCD码拨盘的输入输出状态表。,表10-10 BCD码拨盘的输入输出状态,10.6.2 BCD码拨盘与单片机的接口,1.与单片BCD码拨盘的接口,图10-34是8031通过P1.0P1.3与单片BCD码拨盘的接口电路。,A端接5V,当拨盘拨至某十进制数时,相应的8,4,2,1有效端输出高电平（如拨至“6”时,4,2,端为“1”）无效端为低电平。输出的BCD码为正逻辑。,如A端接地,8,4,2,1输出端通过电阻上拉至高电平时,拨盘输出的BCD码为负逻辑（反码）。,2.多片BCD

48、码拨盘与单片机的接口,如按图10-34，N位拨盘需占用4N根I/O口线,为减少I/O口线,可将拨盘的输出线分别通过4个与非门与单片机的I/O口相连,每片拨盘的控制端A不再接5V或地,而是分别与I/O口线相连,用来控制选择多片拨盘中的任意一片。,这时,N位十进制拨盘,用N片BCD码拨盘拼成时只需占用4+N根I/O口线。图10-35通过P1与4片BCD码拨盘相连的4位BCD码输入电路。,4片拨盘的BCD码输出相同端接入同一个4个与非门。四个与非门输出8,4,2,1端分别接入P1.3,P1.2,P1.1,P1.0。其余的P1.6,P1.5,P1.4分别与千、百、十、个位BCD码拨盘的控制端相连。当选

49、中某位时，该位的控制端置0，其它三个控制端置1。,例如选中千位时，P1.7置0,P1.4P1.6置1，此时四个与非门所有其它位连接的输入端均为1状态，因此四个与非门输出的状态完全取决于千位数BCD拨盘输出状态。由于该位的控制端置0，因此,拨盘所置之数输出为BCD反码，通过与非门输出为该千位数的BCD码,下面以图10-35为例，介绍BCD码拨盘输入子程序。,例如输入为9345，这时，每位BCD码输出端上有相应的数字与A接通。,本程序将读入的4位BCD码按千、百、十、个依次存放在片内RAM的30H33H单元,每个单元的高4位为0,低4位为BCD码。,程序如下：,RDS：MOV R0,30H；初始化,存放单元首址,MOV R2,7FH；P1口高4位置控制字及低4位置输入；方式,MOV R3,04H；读入4个BCD码,LOOP：MOV A,R2,MOV P1,A；P1口送控制字及低4位置输入方式,MOV A,P1；读入BCD码,ANL A,0FH；屏蔽高4位,MOV R0,A；送入存储单元,INC R0；指向下个存储单元,MOV A,R2；准备下一片拨盘的控制端置0,RR A；,MOV R2,A；,DJNZ R3,LOOP；未读完返回,RET；读完结束,