第6章单片机的输入输出设备

1、 重点：拨码盘、重点：拨码盘、LEDLED显示器、键盘工作原显示器、键盘工作原理理 难点：拨码盘、难点：拨码盘、LEDLED显示器、键盘的扩展显示器、键盘的扩展及程序编制及程序编制 计算机系统的I/O设备 输入设备：输入设备：开关、拨码盘、按键、鼠标、摇开关、拨码盘、按键、鼠标、摇控器控器( (红外、超声波、射频红外、超声波、射频) )、存贮设备驱动、存贮设备驱动器器(DVD)(DVD)、扫描仪、各类传感器及其接口等。、扫描仪、各类传感器及其接口等。 输出设备：输出设备：显示器显示器(LED(LED发光二极管、发光二极管、LCDLCD液晶、液晶、AFTAFT等离子体、等离子体、CRTCRT阴极

2、射线管阴极射线管) )、打印机及绘、打印机及绘图仪图仪( (针式、激光、喷墨针式、激光、喷墨) )、各类执行部件及、各类执行部件及其接口等。其接口等。 输入输出一体设备：输入输出一体设备：触摸屏触摸屏(LCD(LCD、AFTAFT、CRT)CRT)、存贮设备驱动器存贮设备驱动器( (软盘、软盘、U U盘盘) )、摇控器、摇控器( (具有具有显示功能显示功能) )、其他计算机系统等。、其他计算机系统等。单片机广泛应用的人机对话I/O设备 输入设备：输入设备：开关、拨码盘、按键、摇控器。开关、拨码盘、按键、摇控器。 输出设备：输出设备：显示器显示器(LED(LED、LCD)LCD)、微型打印机、微

3、型打印机( (针式针式) )。 输入输出一体设备：输入输出一体设备：触摸屏触摸屏(LCD)(LCD)。 发展方向之一：触摸技术发展方向之一：触摸技术表面声波、电表面声波、电容、红外、电阻容、红外、电阻 本章只介绍拨码盘、本章只介绍拨码盘、LEDLED显示器、键盘的工作显示器、键盘的工作原理、扩展及程序设计。原理、扩展及程序设计。6.1 6.1 拨码盘接口拨码盘接口 见教材第见教材第9898页页4.1.64.1.6 在仅需要输入少量控制参数和数据的系统中使用。 结构简单、操作方便、具有记忆功能。 一、BCD码拨盘结构 BCDBCD码拨盘有码拨盘有1 1个公共端、个公共端、4 4个位权输出端。它个

4、位权输出端。它具有具有0 09 9十个位置，可以通过齿轮型圆盘拨十个位置，可以通过齿轮型圆盘拨到所需位置，每个位置都有相应的数字提示，到所需位置，每个位置都有相应的数字提示，一个拨码盘可以输入一个拨码盘可以输入1 1位十进制数据。可以由位十进制数据。可以由N N个拨盘组成个拨盘组成N N位十进制数据。位十进制数据。二、BCD码拨盘的接口方法与编程 1.1.直接连接法直接连接法 公共端接公共端接+5V+5V或或GNDGND，各位权输出端带下拉电，各位权输出端带下拉电阻或上拉电阻后，直接与阻或上拉电阻后，直接与CPUCPU或并行或并行I/OI/O接口接口电路电路( (如如81558155、8255

5、8255、74HC24574HC245等等) )的的I/OI/O口相口相连。占用口线较多，程序相对简单。连。占用口线较多，程序相对简单。 2.2.选通连接法选通连接法 公共端作选通信号线，各位权输出端带下拉公共端作选通信号线，各位权输出端带下拉电阻或上拉电阻后，通过或门电阻或上拉电阻后，通过或门( (或非门或非门) )或与或与门门( (与非门与非门) )再与再与CPUCPU或并行或并行I/OI/O接口电路的接口电路的I/OI/O口相连。占用口线较少，程序相对复杂。口相连。占用口线较少，程序相对复杂。下图是采用选通连接法的下图是采用选通连接法的4 4位位BCDBCD码拨盘接口方法码拨盘接口方法

6、图中图中 P1.0P1.0P1.3P1.3通过与非门作为通过与非门作为4 4个个BCDBCD码拨盘码拨盘位权输出端的输入信号，位权输出端的输入信号，P1.0P1.0、P1.1P1.1、P1.2P1.2、 P1.3P1.3分别对应位权分别对应位权1 1、2 2、4 4、8 8。 P1.4P1.4P1.7P1.7为选通信号输出端，分别对应为选通信号输出端，分别对应0#0#3#3#拨盘。拨盘。 工作时，逐一使工作时，逐一使P1.4P1.4P1.7P1.7为低电平，通为低电平，通过过P1.0P1.0P1.3P1.3就能得到相应就能得到相应BCDBCD码拨盘的数码拨盘的数据。据。 例：假设例：假设3#3

7、#拨码盘为千位拨码盘为千位( (高位高位) )十进制数据，十进制数据，0#0#拨码盘为个位拨码盘为个位( (低位低位) )十进制数据。试编写子程序，十进制数据。试编写子程序，将图中拨码盘数据读入内部将图中拨码盘数据读入内部30H(30H(高高) )、31H(31H(低低) )单单元。元。 INBCDINBCD：MOV R0MOV R0，#30H #30H ；指向待存数据高位地址指向待存数据高位地址 MOV P1MOV P1，#7FH #7FH ；( (写写P1P1口锁存器口锁存器)P1.7)P1.7为为“0”0”，选中，选中 3#3#拨盘，拨盘，P1.4P1.4P1.6P1.6均为均为“1”1

8、”，没选中；，没选中；P1.0P1.0P1.3P1.3为输入状态，要求相应口锁存器内容必须为为输入状态，要求相应口锁存器内容必须为“1”1”。 MOV AMOV A，P1P1；( (读读P1P1引脚状态引脚状态) )读读3#3#拨盘数据拨盘数据 SWAP ASWAP A ；(A(A内容高低内容高低4 4位交换位交换) ) MOW R0 MOW R0，A A ；3#3#拨盘数据存入拨盘数据存入30H30H高高4 4位位 MOV P1MOV P1，#0BFH#0BFH；选中选中2#2#拨盘拨盘 MOV AMOV A，P1P1 ；读读2#2#拨盘数据拨盘数据 XCHD AXCHD A，R0R0 ；(

9、A(A与与R0R0低低4 4位数据交换位数据交换)2#)2#拨拨 盘数据存入盘数据存入30H30H低低4 4位位 INC R0 INC R0 ；指向待存数据低位地址指向待存数据低位地址 MOV P1MOV P1，#0DFH#0DFH；选中选中1#1#拨盘拨盘 MOV AMOV A，P1 P1 ；读读1#1#拨盘数据拨盘数据 SWAP A SWAP A ； MOW R0MOW R0，A A ；1#1#拨盘数据存入拨盘数据存入31H31H高高4 4位位 MOV P1MOV P1，#0EFH#0EFH；选中选中0#0#拨盘拨盘 MOV AMOV A，P1 P1 ；读读0#0#拨盘数据拨盘数据 XCH

10、D AXCHD A，R0R0 ；0#0#拨盘数据存入拨盘数据存入31H31H低低4 4位位 RETRET6.2 6.2 七段七段LEDLED显示器接口显示器接口 LEDLED发光二极管显示器包括字段型、点阵型。发光二极管显示器包括字段型、点阵型。 字段型：字段型：主要用于数字及少数字母显示的场主要用于数字及少数字母显示的场合。合。有单字、双字、多字和特种需要设计的有单字、双字、多字和特种需要设计的多字等形式之分。器件按字高分为多字等形式之分。器件按字高分为0.30.3、0.50.5、0.560.56、0.80.8、1 1、1.51.5、22英寸等多种规格。英寸等多种规格。常用于仪器仪表的数字显

11、示。常用于仪器仪表的数字显示。 点阵型：点阵型：主要用于包括汉字在内的各类字符主要用于包括汉字在内的各类字符的显示。的显示。有有5 57 7、8 88 8点阵和特种需要设计点阵和特种需要设计的点阵等形式的器件。的点阵等形式的器件。常用于各类广告内容常用于各类广告内容的显示。的显示。 特点：特点：响应速度较快、驱动电路简单、显示响应速度较快、驱动电路简单、显示清晰、使用寿命长，清晰、使用寿命长，但耗电大、体积大（自但耗电大、体积大（自身、电路）。身、电路）。 LEDLED发光显示器件在照明方面是节能器件，属发光显示器件在照明方面是节能器件，属于正在大力推广应用的照明节能换代产品。于正在大力推广应

12、用的照明节能换代产品。但目前价格较白炽灯、日光灯高。但目前价格较白炽灯、日光灯高。一、七段一、七段LEDLED显示器的结构与原理显示器的结构与原理见教材第见教材第179179页页5.4.25.4.2 单管单管LEDLED主要参数：主要参数：正向管压降：正向管压降：2.5V2.5V，一，一般般1.51.52V2V。工作电流：工作电流：普通型普通型40mA,40mA,一般一般10mA10mA左右；左右；高亮度型：高亮度型： 30mA,30mA,一般一般5mA5mA左右。左右。d1234abcdpfec dpdegfbaGNDGNDabcdefgdpabcdefgdp+5v8R8Rg共阴极共阴极共阳

13、极共阳极 点亮关系：点亮关系：共阳共阳：字段引脚：字段引脚低电平低电平亮；亮； 共阴共阴：字段引脚：字段引脚高电平高电平亮。亮。 连接方式：连接方式：一般字段的一般字段的ag、dp引脚顺序与引脚顺序与I/O接接口的口的X0X7引脚相连接。引脚相连接。 下表是接口电路引脚与显示器字段引脚的关系及下表是接口电路引脚与显示器字段引脚的关系及字形码的生成关系字形码的生成关系 接口引脚 字段引脚dpdpg gf fe ed dc cb ba a共阳“”共阳“”共阴“”共阳“”十六进制数的字形代码表十六进制数的字形代码表 字型字型共阳极代码共阳极代码共阴极代码共阴极代码字型字型共阳极代码共阳极代码共阴极代

14、码共阴极代码0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB“b”83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HD“d”A1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H灭灭FFH00H880H7FH二、二、显示器工作方式和显示程序设计显示器工作方式和显示程序设计 1.1.静态显示方式静态显示方式 静态显示方式就是显示器在显示一个字符时，相静态显示方式就是显示器在显示一个字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止。应的发光二极管恒定导通或截止。 特点：显示稳定，亮度大，占用特点：显示稳定，亮度大，占用I/OI/O口线多。更新口线多。更

15、新数据时，数据时，CPUCPU只需要调用一次显示程序，有利于节只需要调用一次显示程序，有利于节省省CPUCPU工作时间工作时间 、提高、提高CPUCPU工作效率。工作效率。 例：以下电路是利用例：以下电路是利用5151系列单片机串行口方式系列单片机串行口方式的输出应用之一。电路利用的输出应用之一。电路利用CPUCPU的串行口与的串行口与串入串入并出移位寄存器并出移位寄存器74LS16474LS164或或74HC16474HC164配合配合，构成一，构成一个位个位LEDLED静态显示器接口。静态显示器接口。 图中电路无法正常工作，存在错误图中电路无法正常工作，存在错误 74LS164 74LS1

16、64拉出电流能力差，吸入电流能力强；拉出电流能力差，吸入电流能力强； 字段引脚与接口引脚之间未设限流电阻。字段引脚与接口引脚之间未设限流电阻。关于关于TTLTTL与与CMOSCMOS电路几个基本常识电路几个基本常识 TTLTTL集成电路大致可分为集成电路大致可分为6 6大类：大类： 74XX74XX（标准（标准) )， 74SXX74SXX（肖特基），（肖特基），74LSXX74LSXX（低功耗肖特基），（低功耗肖特基）， 74ASXX74ASXX（先进肖特基），（先进肖特基），74ALSXX74ALSXX（先进低功耗肖（先进低功耗肖特基），特基），74FXX74FXX（高速）。（高速）。 C

17、MOSCMOS集成电路大致可分为集成电路大致可分为5 5大类：大类： 40XX40XX(A(A、B)B)， 45XX45XX(A(A、B)B)，74HCXX74HCXX(COMS(COMS工作电平工作电平) )，74HCTXX74HCTXX (TTL (TTL工作电平，可与工作电平，可与74LS74LS系列互换使用系列互换使用) )，74HCUXX74HCUXX ( (适用于无缓冲级的适用于无缓冲级的CMOSCMOS电路电路) )。 以上以上9 9种种7474系列产品，只要后边的数字标号相同，系列产品，只要后边的数字标号相同，其逻辑功能和管脚排列就相同。其逻辑功能和管脚排列就相同。 各类集成电

18、路的各类集成电路的逻辑功能，管脚排列，逻辑功能，管脚排列，输入、输输入、输出的电平、电流，以及速度、功耗各不相同。出的电平、电流，以及速度、功耗各不相同。使用使用时应时应根据不同的条件和要求选择不同类型的集成电根据不同的条件和要求选择不同类型的集成电路产品。路产品。 改进电路改进电路 关于关于串入并出移位寄存器使用：串入并出移位寄存器使用： 74LS16474LS164为为TTLTTL电路。电路。其拉出电流能力为其拉出电流能力为uAuA级级，吸入电，吸入电流能力为流能力为mAmA级。速度低时可吸入级。速度低时可吸入10mA10mA以内的电流。以内的电流。因此因此只能接共阳数码管，并与只能接共阳

19、数码管，并与NMOSNMOS、HMOSHMOS的的CPUCPU配合使用。配合使用。 74HC16474HC164是是CHMOSCHMOS电路。电路。其拉出电流、吸入电流能力均其拉出电流、吸入电流能力均为为mAmA。速度低时可拉出、吸入。速度低时可拉出、吸入5mA5mA左右的电流。左右的电流。因此因此既能接共阳数码管，也能接共阴数码管，它一般与既能接共阳数码管，也能接共阴数码管，它一般与CMOSCMOS的的CPUCPU相配合。相配合。 TTLTTL电路与电路与CMOSCMOS电路的输入输出电平是不同的。电路的输入输出电平是不同的。使用中使用中要加以注意，一般不能混用。要加以注意，一般不能混用。

20、字段引脚与接口引脚之间必须串接限流电阻。字段引脚与接口引脚之间必须串接限流电阻。 下面是配合上述电路的更新显示子程序。调下面是配合上述电路的更新显示子程序。调用前，需要先将待显示数据装入显示缓冲器，用前，需要先将待显示数据装入显示缓冲器，然后再调用该子程序。然后再调用该子程序。 SDIRSDIR：MOV R7,#8 MOV R7,#8 ；循环次数次循环次数次 MOV R0,#7FH MOV R0,#7FH ；7FH7FH（低）（低）78H78H（高）为显（高）为显 示缓冲器示缓冲器 SDL0SDL0：MOV A,R0 MOV A,R0 ；取出要显示的数据取出要显示的数据 ADD A,#(SEG

21、T-SDL1)ADD A,#(SEGT-SDL1)；加偏移量加偏移量 MOVC A,A+PCMOVC A,A+PC ；查表取字形代码查表取字形代码 为配合程序，图中为配合程序，图中CPUCPU应为应为89C5289C52，移位寄存器改为，移位寄存器改为74HC16474HC164，假设数码管为，假设数码管为高亮度器件高亮度器件（典型电流（典型电流5mA5mA），），则可串则可串750750或或1k1k的接限流电阻。计算的接限流电阻。计算I=(5V-1.5V)/RI=(5V-1.5V)/R（其中（其中74HC16474HC164输出电平输出电平5V5V，LEDLED管压降管压降1.5V1.5V）

22、。）。 SDL1:MOV SBUF,A SDL1:MOV SBUF,A ；串行数据输出串行数据输出 SDL2:JNB TI,SDL2 SDL2:JNB TI,SDL2 ；输出完否输出完否 CLR TI CLR TI ；完，清中断标志完，清中断标志 DEC R0 DEC R0 ；指向下一个待显示数据指向下一个待显示数据 DJNZ R7,SDL0 DJNZ R7,SDL0 ；循环次循环次 RETRET SEGT:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66HSEGT:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H；0 0，1 1，2 2，3 3，4 4 DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH D

23、B 6DH,7DH,07H,7FH,6FH；5 5，6 6，7 7，8 8，9 9 DB 77H,7CH,39H,5EH,79H DB 77H,7CH,39H,5EH,79H；A A，b b，C C，d d，E E DB 71H,40H,73H,1CH,00H DB 71H,40H,73H,1CH,00H；F F，- -，P P，暗，暗 2.2.动态显示方式动态显示方式 动态显示方式就是一位一位地轮流（扫描）点亮动态显示方式就是一位一位地轮流（扫描）点亮各位显示器。对于每一位显示器来说，就是每隔各位显示器。对于每一位显示器来说，就是每隔一段时间点亮一次。一段时间点亮一次。显示器亮度与导通电流有

24、关，显示器亮度与导通电流有关，也与点亮时间长度和间隔时间的比例有关。调整也与点亮时间长度和间隔时间的比例有关。调整电流强度和时间参数，有可能实现亮度较高较稳电流强度和时间参数，有可能实现亮度较高较稳定的显示。定的显示。 特点：显示不够稳定，亮度较低，占用特点：显示不够稳定，亮度较低，占用I/OI/O口线口线少。显示时，少。显示时，CPUCPU需要反复调用显示程序，这不需要反复调用显示程序，这不利于节省利于节省CPUCPU工作时间、提高工作时间、提高CPUCPU工作效率。工作效率。以下是利用以下是利用81558155等器件构成的等器件构成的6 6位共阴极显示器的动位共阴极显示器的动态显示电路。态

25、显示电路。 上述电路中：上述电路中： 8155PA08155PA0PA5PA5作数码管位扫描线作数码管位扫描线( (位驱动线位驱动线) )。其输其输出经反相驱动器出经反相驱动器7545275452与共阴数码管的公共端与共阴数码管的公共端COM0 COM0 COM5COM5相连。相连。当当PAiPAi为为“1”1”时，相应的数码管被驱时，相应的数码管被驱动动( (点亮点亮) )。 各数码管的各数码管的a adpdp引脚并联相接。引脚并联相接。 8155PB08155PB0PB7PB7作段数据输出线。作段数据输出线。通过同相驱动器通过同相驱动器74077407分别与数码管的分别与数码管的a adp

26、dp相连。相连。在某位数码管被在某位数码管被选中情况下，当选中情况下，当PBiPBi为为“0”0”时，时，上拉电阻上的电流上拉电阻上的电流流入流入74077407相应的输出端，对应数码管引脚上没有电相应的输出端，对应数码管引脚上没有电流流过，流流过，相应段相应段LEDLED灯不亮。当灯不亮。当PBiPBi为为“1”1”时，时， 74077407相应的输出端呈高电平，上拉电阻上的电流流相应的输出端呈高电平，上拉电阻上的电流流入对应数码管引脚，入对应数码管引脚，相应段相应段LEDLED灯亮。灯亮。 实际工作时，数码管是一个一个被轮流点亮的。为实际工作时，数码管是一个一个被轮流点亮的。为了保证数码管

27、数字显示一定的亮度和显示稳定，了保证数码管数字显示一定的亮度和显示稳定，一一般点亮时间设定为般点亮时间设定为1ms,1ms,并且每秒不少于并且每秒不少于2424次。次。 图中图中LEDLED电流计算：电流计算：7545275452饱和导通压降约饱和导通压降约0.7V(0.2A)0.7V(0.2A)， LEDLED管压降管压降(1.5(1.52V)2V)，所以：，所以：I=(5V-0.7V-2V)/100I=(5V-0.7V-2V)/100 =23mA, =23mA,实际值在实际值在202025mA25mA之间。之间。 假设这个假设这个89C5289C52系统是一个紧凑系统，只扩展了一片系统是一

28、个紧凑系统，只扩展了一片81558155，其，其/CE/CE接地，接地，IO/MIO/M接接P2.0P2.0。此时。此时8155RAM8155RAM地址为地址为 0 00FFH0FFH，I/OI/O寄存器地址为寄存器地址为100H100H105H105H。 显示缓冲区设置在显示缓冲区设置在79H79H7FH7FH之中。之中。 软件延时方式软件延时方式 DIRBUF0 EQU 79H DIRBUF0 EQU 79H ；定义定义DIRBUF0DIRBUF0为为79H79H ORG 0000HORG 0000H SJMP MAIN0 SJMP MAIN0 ORG 0030HORG 0030HMAIN

29、OMAINO： ；系统初始化开始。其他初始化系统初始化开始。其他初始化 SETB P2.0SETB P2.0；选选81558155的的I/OI/O工作方式工作方式 MOV R0MOV R0，#0#0；指向控制字地址指向控制字地址 MOV AMOV A，#03H#03H；控制字赋值，即控制字赋值，即00000011B00000011B 或或00001111B(0FH)00001111B(0FH)，定时，定时 器不工作，器不工作，PAPA、PBPB不允许不允许 中断，中断，PAPA、PBPB工作在基本工作在基本 I/OI/O方式，方式，PCPC不用，不用，PAPA、PBPB 作输出口作输出口 MO

30、V R0MOV R0，A A；写控制字写控制字 ；其他初始化。系统初始化结束其他初始化。系统初始化结束MAINMAIN： ；主程序开始，其他事件处理主程序开始，其他事件处理 LCALL DIR LCALL DIR ；调用显示子程序调用显示子程序 ；其他事件处理其他事件处理 LJMP MAINLJMP MAIN；返回主程序开始部分返回主程序开始部分 ORG 1000HORG 1000HDIRDIR： SETB P2.0 SETB P2.0 ；选选I/OI/O工作方式工作方式 MOV R3MOV R3，#1 #1 ；扫描初值扫描初值R3(PAR3(PA口口) ) MOV A MOV A，R3 R3

31、 ；扫描初值扫描初值AA MOV R0 MOV R0，#DIRBUF0#DIRBUF0；R0R0指向显示缓冲区指向显示缓冲区LD0LD0： MOV R1MOV R1，#1 #1 ；R1R1指向指向PAPA口口 MOVX R1MOVX R1，A A ；扫描值扫描值PAPA口口 INC R1 INC R1 ；R1R1指向指向PBPB口口 MOV AMOV A，R0 R0 ；取显示缓冲区数据取显示缓冲区数据AA ADD A ADD A，#(DSEG-LD1)#(DSEG-LD1)；加偏移量加偏移量 MOVC AMOVC A，A+PC A+PC ；取数据字形代码取数据字形代码AA LD1LD1： MO

32、VX R1MOVX R1，A A ；数据字形代码数据字形代码 PB PB口口 ACALL DL1ACALL DL1； ；调用延时调用延时1ms1ms子程序子程序 INC R0 INC R0 ；指向下一个显示缓冲单元指向下一个显示缓冲单元 MOV AMOV A，R3 R3 ；扫描值扫描值AA JB ACC.5 JB ACC.5，LD2LD2；是否最后一位。是，返回是否最后一位。是，返回 RL A RL A ；否，修改扫描值否，修改扫描值 MOV R3MOV R3，A A ；扫描值暂存扫描值暂存R3R3 SJMP LD0 SJMP LD0 ；继续循环显示继续循环显示LD2LD2： RET RET

33、；子程序返回子程序返回DSEGDSEG：DB 3FH,06H,5BH,4FH,66HDB 3FH,06H,5BH,4FH,66H；0 0，1 1，2 2，3 3，4 4 DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH；5 5，6 6，7 7，8 8，9 9 DB 77H,7CH,39H,5EH,79H DB 77H,7CH,39H,5EH,79H；A A，b b，C C，d d，E E DB 71H,40H,73H,1CH,00H DB 71H,40H,73H,1CH,00H；F F，- -，P P，暗，暗 DL1DL1： MOV R7MOV R7，

34、#2#2 DL11 DL11：MOV R6MOV R6，#0FFH#0FFH DL12 DL12：DJNZ R6DJNZ R6，DL12DL12 DJNZ R7 DJNZ R7，DL11DL11 RET RET 软件延时方法的优点是硬件占用少，缺点一是软件延时方法的优点是硬件占用少，缺点一是CPUCPU效率效率低低( (真正用于显示处理的时间不多，大部分时间消耗在真正用于显示处理的时间不多，大部分时间消耗在延时上延时上) )，二是当，二是当CPUCPU忙于处理其他事务时，显示可能不忙于处理其他事务时，显示可能不稳定，有时导致亮一个其他位发暗现象的产生。稳定，有时导致亮一个其他位发暗现象的产生。

35、 定时控制方式定时控制方式 设立计数指针，用定时器每设立计数指针，用定时器每1ms1ms产生一次中断，每次中产生一次中断，每次中断程序显示一位数据，并修改一次指针。断程序显示一位数据，并修改一次指针。 定时控制方式定时控制方式CPUCPU效率高，显示稳定，但要占用一个定效率高，显示稳定，但要占用一个定时器。时器。6.3 6.3 键盘接口键盘接口 一、键盘分类、键值识别与键盘工作方式一、键盘分类、键值识别与键盘工作方式 1.1.键盘分类键盘分类 键盘按结构分为线性键盘按结构分为线性( (一维一维) )键盘、矩阵键盘、矩阵( (二维二维) )键盘两键盘两种。种。 键盘按键值识别方法分编码键盘键盘按

36、键值识别方法分编码键盘( (专用硬件识别专用硬件识别) )、非、非编码键盘编码键盘( (软件识别软件识别) )两种。两种。 2.2.在软件识别的非编码矩阵键盘中，键值识别在软件识别的非编码矩阵键盘中，键值识别与键盘工作方式与键盘工作方式 键值识别的方法有逐行扫描法、行翻转法两种。键值识别的方法有逐行扫描法、行翻转法两种。 对键盘的扫描方式有程控随机方式、定时控制方式、对键盘的扫描方式有程控随机方式、定时控制方式、中断控制方式三种。中断控制方式三种。二、二、键盘工作原理键盘工作原理见教材第见教材第100100页页4.1.74.1.7 1.1.矩阵键盘矩阵键盘 键盘上的键按行列构成矩阵，在行列的交

37、点键盘上的键按行列构成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。上都对应有一个键。 所谓键实际上就是一个机械开关，被按下则所谓键实际上就是一个机械开关，被按下则其交点的行线和列线接通。非编码键的键盘其交点的行线和列线接通。非编码键的键盘接口技术的主要内容就是如何确定被按键的接口技术的主要内容就是如何确定被按键的行列位置，并根据此产生键码。行列位置，并根据此产生键码。2. .键盘输入接口与软件应解决的任务键盘输入接口与软件应解决的任务 （1）键开关的可靠输入。）键开关的可靠输入。 键抖动：按键按下和键释放的一瞬间其接触不键抖动：按键按下和键释放的一瞬间其接触不可靠的现象。抖动时间一般为可靠的现象。抖动

38、时间一般为5 510ms10ms左右。左右。 抖动的处理有硬件处理和软件处理两种。抖动的处理有硬件处理和软件处理两种。 （2 2）按键编码与键号定义。）按键编码与键号定义。 （3 3）键盘检测与编制键盘程序。）键盘检测与编制键盘程序。 3.3.矩阵式键盘电路的结构及工作原理矩阵式键盘电路的结构及工作原理0123106759841114 151312+5VX3X2X1X0Y3Y0Y2Y1 一个一个44的的行、列结构行、列结构可以构成一可以构成一个含有个含有16个个键的键盘。键的键盘。 逐行扫描的方法：先令列线逐行扫描的方法：先令列线Y0Y0为低电平为低电平“0”0”，其余，其余3 3根列线根列线

39、Y1Y1、Y2Y2、Y3Y3都为高电都为高电平平“1”1”，读行线状态。如果，读行线状态。如果X0X0、X1X1、X2X2、X3X3都为高电平，则都为高电平，则Y0Y0这一列上没有键闭合，这一列上没有键闭合，如果读出的行线状态不全为高电平，则为如果读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和低电平的行线和Y0Y0相交的键处于闭合状态；相交的键处于闭合状态；如果如果Y0Y0这一列上没有键闭合，接着使列线这一列上没有键闭合，接着使列线Y1Y1为低电平，其余列线为高电平。用同样为低电平，其余列线为高电平。用同样的方法检查的方法检查Y1Y1这一列上有无键闭合，依次这一列上有无键闭合，依次类推，最后使

40、列线类推，最后使列线Y3Y3为低电平，其余列线为低电平，其余列线为高电平，检查为高电平，检查Y3Y3这一列有无键闭合。这一列有无键闭合。 三、键盘接口方法与程序设计三、键盘接口方法与程序设计见教材第见教材第184184页页5.4.35.4.3 1.1.接口电路接口电路 以下是采用以下是采用81558155作接口的作接口的4 48 8键盘接口电路。键盘接口电路。本电路是由前述本电路是由前述6 6位动态显示器接口进行扩展位动态显示器接口进行扩展而得到。而得到。PAPA既是显示扫描输出口，也是键盘既是显示扫描输出口，也是键盘扫描输出口，控制键盘扫描输出口，控制键盘8 8根列线根列线Y0Y0Y7Y7的

41、电平；的电平；PBPB为显示段数据输出口；为显示段数据输出口；PCPC口为键盘根行口为键盘根行线线X0X0X3X3电平的输入口。电平的输入口。 此键盘共有此键盘共有4 48 83232键，键名分别为键，键名分别为0 03131，其中，其中0 0、8 8、1616、2424称为行首称为行首键号（每行的第一个键）键号（每行的第一个键）2.2.逐逐行扫描法键输入程序设计方法行扫描法键输入程序设计方法 判别键盘上有无键闭合判别键盘上有无键闭合 方法：扫描口方法：扫描口PA0PA0PA7PA7输出全输出全“0”0”，读，读PCPC口状态，口状态，若若PC0PC0PC3PC3为全为全“1”1”（所有行线全

42、为高电平），（所有行线全为高电平），表明无键按下（闭合）；若表明无键按下（闭合）；若PC0PC0PC3PC3不为全不为全“1”1”，则有键处于闭合状态。则有键处于闭合状态。 去除键的机械抖动去除键的机械抖动 方法：在判别到有键按下后，延时一段时间（方法：在判别到有键按下后，延时一段时间（10ms10ms左左右）后再判别键盘状态，若仍有键闭合，则确认右）后再判别键盘状态，若仍有键闭合，则确认键处于稳定的闭合期；否则就认为是键抖动。键处于稳定的闭合期；否则就认为是键抖动。 判别闭合键的键号判别闭合键的键号 方法：对键盘的列线进行扫描，扫描口方法：对键盘的列线进行扫描，扫描口PA0PA0PA7PA7

43、依依次输出：次输出： 再相应地顺次读出再相应地顺次读出PCPC口的状态，若口的状态，若PC0PC0PC3PC3为全为全“1”1”表明列线输出为表明列线输出为“0”0”的这一列没有键闭合；的这一列没有键闭合；否则有键处于闭合状态。闭合键的键号等于为低电否则有键处于闭合状态。闭合键的键号等于为低电平的列号加上为低电平的行的首键号。平的列号加上为低电平的行的首键号。 例如：例如：PAPA输出输出1110111111101111，PCPC输入输入10111011，相当，相当4 4列列2 2行行相交的键处于闭合状态，相交的键处于闭合状态，2 2行首键号行首键号1616，所以：，所以： 键号行首键号键号行

44、首键号1616列号列号4 42020 使使CPUCPU对键的一次闭合仅作一次处理对键的一次闭合仅作一次处理 方法：等待闭合键释放以后再判别新的键输入。方法：等待闭合键释放以后再判别新的键输入。3.3.逐行扫描法键盘程序设计逐行扫描法键盘程序设计键盘状态键盘状态判别子程序判别子程序 KEYSTATKEYSTAT：SETB P2.0 SETB P2.0 ；I/M=1I/M=1，选择为，选择为I/OI/O方式方式 MOV R1,#1 MOV R1,#1 ；全全“0”0”扫描键盘，扫描键盘，0PA0PA口口 CLR ACLR A； MOVX R1,AMOVX R1,A； MOV R1,#3 MOV R

45、1,#3 ；PCPC口口AA MOVX A,R1 MOVX A,R1； ANL A,#0FH ANL A,#0FH ；屏蔽高屏蔽高4 4位位 CJNE A,#0FH,KEY_YCJNE A,#0FH,KEY_Y； SETB C SETB C ；PC0PC03 3为全为全“1”1”，无键，无键，11 RETRET； KEY_YKEY_Y： CLR C CLR C ；PC0PC03 3非全非全“1”1”，有键，有键，00 RETRET； 逐行扫描逐行扫描法读闭合法读闭合键键号子键键号子程序框图程序框图读闭合键键号子程序读闭合键键号子程序KEYIKEYI：SETB P2.0 SETB P2.0 ；选择为选择为I/OI/O方式方式 MOV R2MOV R2，#0FEH #0FEH ；扫描模式字初值扫描模式字初值0FEHR20FEHR2 MOV R4 MOV R4，#0 #0 ；00列号寄存器列号寄存器R4R4K_0K_0： MOV R1MOV R1，#1 #1 ；R1R1指向指向PAPA口口 MOV AMOV A，R2 R2 ；取模式字取模式字AA MOVX R1 MOVX R1，A A ；模式字模式字PAPA口口 MOV R1MOV R1，#3 #3 ；R1R1指向指向PCPC口口 MOV AMOV A，R1 R1 ；读读PCPC口口AA JB ACC.0