第4章-3数码管按键

,4.5.1.2LED数码管原理与编程,LED显示元件人机交互输出设备，其作用是指示中间运行结果与运行状态。,使数码管显示某字形，只需输入该字形所对应的数据编码，即字形码。,共阳极,“1”,0,1,1,0,0,0,0,0,0 x06,“2”,1,1,0,1,1,0,1,0,0 x5b,共阴极,数码管显示的原理,共阴极数码管常用字符字形编码(十六进制),不同LED组合关系（显示码）形成不同的显示字符,LED显示器工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。所谓静态显示，就是当显示器显示某个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。所有位选线（数码管公共端）连接在一起，每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。,静态显示,静态显示,0,1,1,0,0,0,0,0,静态显示：当数码管显示某个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。,单片机I/O与数码管直接连接,AT89C51,1,01100000,11011010,1,把一个共阴极的数码管接到AT8951单片机的P2口上，编程实现让此数码管显示数字0。,数码管直连单片机I/O的程序设计,#include/*包含头文件reg51.h*/voidmain()/*无返回值的主程序*/P2=0 x3f;,实例4LED数码管显示,P0口连接一个共阴极数码管，使之循环显示09,分析：将显示码循环输出到P0口即可实现循环显示。但由于数字09的显示段码没有规律可循，需要采取查表方式进行操作：,将显示码按序存放在一个数组中,顺序号与代表的显示字符相对应。（如，charled_mod=x1,x2,.,xn）通过循环变量指定待送出的数组元素,参考程序,实例5计数显示器,对按键动作进行计数和显示，达到99后重新由1开始计数。,个位LED接P2口，十位LED接P0口（共阴型）,按钮接P3.7口线，按压时为0电平,分析：,读P3.7口，进行加1计数和超界处理；拆分计数器数值个位、十位；查找/输出显示码到P0和P2口。,计数值拆分：取模运算（%）个位整除10运算（/）十位,查找/输出显示码：按拆分值输出相应数组元素,#include0;i-);,参考程序,voidmain(void)count=0;/计数器赋初值P0=tablecount/10;/取出计数值的十位数，送P0口输出P2=tablecount%10;/取出计数值的个位数，送P2口输出while(1)if(P37=0)/如果P37为低电平，键盘按下delay(10);/软件延时10ms，软件去抖动if(P37=0)/确实是键盘按下了count+;/计数器加1if(count=100)count=0;P0=tablecount/10;P2=tablecount%10;while(P37=0);/等待按键松开，防止重复计数,程序运行效果,课后思考题,1,读懂例5,并能给其他同学讲述程序工作过程,及编程思路.,4.1C51的程序结构4.2C51的数据结构4.3C51与汇编语言的混合编程4.4C51仿真开发环境4.5C51初步应用编程4.5.1IO端口的简单应用4.5.2IO端口的进阶实践,4.5.2.1数码管动态显示原理与编程,两种显示接口：静态显示接口和动态显示接口,静态显示接口：一个数码管的引脚独立占据一根I/O口线。优点：被显示数据只要送入并行口后就不再需要CPU干预，因而显示效果稳定。缺点：占用资源较多,动态显示接口：将所有位数码管的段选线并联在一起，而每位数码管的公共端分别由一位I/O线控制,由位选线控制哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。,工作原理：采用快速切换方式（如10ms），每一时刻只有一只数码管导通工作。利用视力暂留特性，可获得连续显示效果。优点：占用资源较少缺点：占用机时较多（需要CPU随时刷新显示值）,实例6数码管动态显示,采用共阴极动态LED显示原理，显示字符“L2”。,分析：Proteus中的双联LED数码管相当于两个并联的数码管。,7SEG-MPX2-CC-BLUE,Blue,2Digit,7-segmentCathodeDisplay,A-G“0 x38”,1#“0”，2#“1”,A-G“0 x5b”,1#“1”，2#“0”,进一步说明其工作原理,P2led_mode0,P3xxxxxx10B=2P2led_mode1,P3xxxxxx01B=1,led_mode=0 x38,0 x5b,动态显示“L2”的程序如下：,;,/LED“指针”,/显示字模,完整的主函数,#includecharled_mod=0 x38,0 x5B;/LED字模“L2”voiddelay(unsignedinttime);sbitP17=P17;voidmain()charled_point=0;while(1)P3=2-led_point;/输出LED位码P2=led_modled_point;/输出字模led_point=1-led_point;/刷新LED位码delay(30);,编程界面,运行效果图,键盘接口,一、键盘是单片机应用系统中使用最广泛的一种数据输入设备。键盘是一组按键的组合。键通常是一种常开型按钮开关，常态下键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。,非编码键盘按组成结构又可分为独立式键盘和矩阵式键盘。独立式键盘的工作过程与矩阵式键盘类似，无论是硬件结构还是软件设计都比较简单。,通常，键盘有编码和非编码两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲。选通脉冲可作为CPU的中断请求信号。这种键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂，常不被单片机采用。,特点：每个按键占用一条I/O线，当按键数量较多时，I/O口利用率不高，但程序编制简单。适用于所需按键较少的场合。,特点：电路连接复杂，但提高了I/O口利用率，软件编程较复杂。适用于需使用大量按键的场合。,1键盘的任务(1)判别是否有键按下？如果有，进入下一步。(2)识别是哪一个键被按下，并求出相应的键值。(3)根据键值，执行相应键值对应的处理程序。2按键的识别键的闭合与否，体现在行线电压的高电平或低电平。如果为高电平，表示键断开;如果是低电平，则表示键闭合，通过对行线电平的高低状态的检测，可确认按键按下还是断开与否。,二、非编码键盘常见的为两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘。（1）独立式键盘特点是：一键一线，各键相互独立，每个键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可容易地判断哪个按键被按下，如图1所示。,独立式键盘接口电路,图中的上拉电阻保证按键释放时，输入检测线上有稳定的高电平。当某一按键按下时，对应的检测线就变成了低电平，与其他按键相连的检测线仍为高电平，只需读入I/O输入线的状态，判别哪一条I/O输入线为低电平，很容易识别哪个键被按下。优点：电路简单，软件编写简单。适用于键盘按键数目较少的场合，因为这种方式占用的I/O口线较多。,实例1独立按键识别,【要求】采用独立按键方式实现下述功能：开机时LED全熄，然后根据按键动作使相应灯亮，并将亮灯保持到按压其它键时为止。,独立按键每个按键都彼此独立地各占有一位I/O口线。特点是电路简单，但占用I/O口线较多。,按键的闭合电平为0,但LED的驱动电平为1，故不能直接将P0口的状态送到P1口，而应使其先取反再送出；,为使按键抬起后LED能保持先前的点亮状态，需要在按键未压下期间禁止向P2输出P0状态值。,【分析】,参考程序如下：,“取反”操作的优先级高于“与”操作,voidmain()charkey=0;/定义按键变量P2=0;/初始状态为灯全灭while(1)key=P0/有按键动作时，P0状态值送P2,编程界面和运行界面分别如下图,实例1运行效果,三、矩阵式键盘矩阵式（也称行列式）键盘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2所示，一个44的行、列结构可以构成一个16个按键键盘。在按键数目较多的场合，可节省I/O口线。,1.行扫描法：即逐行或逐列扫描查询法。,行线,列线,四、按键识别方法：,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。,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，若是全为1，则所按下的按键不在此列，进入下一列的扫描；若是不全为1，则所按下的按键必在此列，并且按键正是此列与读取到为低电平的行线的交点上。,矩阵键盘工作原理,P3.7-OP3.6-OP3.5-OP3.4-OP3.3-IP3.2-IP3.1-IP3.0-I,扫描第一列：PORTB=11101111读取值：PINBj16;j+)/查找按下键键值if(key_bufj=P3)returnj;,key_buf=0 xee,0 xde,0 xbe,0 x7e,0 xed,0 xdd,0 xbd,0 x7d,0 xeb,0 xdb,0 xbb,0 x7b,0 xe7,0 xd7,0 xb7,0 x77;,键模,实例7行列式键盘,要求：开机黑屏；按下任意按键后，数码管上显示该键的键值（0F）；若没有新键按下，维持前次按键结果。,行列式键盘+静态数码显示,实例7程序流程图,完整程序,编程界面,程序运行效果,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,只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，扫描键盘。,五、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。,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，如下图。,第1层：单片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。,按键在闭合和断开瞬间会因弹簧开关的变形产生电压波动,软件消抖法：延时10ms后再次扫描按键状态。若仍判为“闭合”说明确有键压下；若为“非闭合”说明是误动作。,按键抖动波形,键盘消抖原理：,例：矩阵式键盘举例,实例2中断扫描法行列式键盘,如何保证能快速响应按键操作，又不过多占用CPU时间？,中断扫描法只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序。如无键按下，CPU可不考虑键盘的存在。,查询扫描法需要花费很多CPU机时，在CPU任务繁重的情况下往往无法实现。,分析：增加一个或非门，利用按键压下时的电平产生INT0中断请求信号；键盘改在P1口（中断接P3.2）。,#includecharled_mod=0 x3f,;/显示自模charkey_buf=0 x11,;/按键键值bitkey_flag;/定义全局型bit变量,int0_key()interrupt0key_flag=1;,参考程序（略去延时和键扫描函数）,实例2运行效果,行列式键盘将IO口分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，列线通过上拉电阻接正电源。,44行列式键盘,7407六高压输出缓冲器/驱动器,行列式键盘的特点：占用IO口线少，但软件过程复杂。,键值按键压下时形成的电平编码值，如0F,按键在闭合和断开瞬间会因弹簧开关的变形