键盘及显示器接口技术

1、第9章 键盘与显示器接口技术 9.1 LED显示接口技术显示接口技术9.2 键盘接口技术键盘接口技术第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术9.1 LED显示接口技术显示接口技术 9.1.1 LED的工作原理的工作原理 9.1.2 LED数码显示数码显示 9.1.3 LED演示实例演示实例9.2 键盘接口技术键盘接口技术第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术LED显示元件显示元件人机交互输出设备，其作用是指示中间人机交互输出设备，其作用是指示中间运行结果与运行状态。运行结果与运行状态。点式点式字段式字段式LED光柱式光柱式LED 的的类型类型第第9章章 键盘与显示器接

2、口技术键盘与显示器接口技术发光二极管（发光二极管（LED）作为）作为输出显示设备输出显示设备具有电路简单、功具有电路简单、功耗低、寿命长、响应速度快等特点。耗低、寿命长、响应速度快等特点。低电平驱动低电平驱动限流电阻限流电阻R = 1001k高电平驱动高电平驱动灌电流灌电流拉电流拉电流LED近似于恒压组件，导电时（发光）的正向压降一般约近似于恒压组件，导电时（发光）的正向压降一般约为为1.6V或或2.4V;反向击穿电压一般大于反向击穿电压一般大于5V. 工作电流通常在工作电流通常在10-20mA左右，故电路中需串联适当的限流电阻。左右，故电路中需串联适当的限流电阻。第第9章章 键盘与显示器接口

3、技术键盘与显示器接口技术9.1 LED显示接口技术显示接口技术 9.1.1 LED的工作原理的工作原理 9.1.2 LED数码显示数码显示 9.1.3 LED演示实例演示实例9.2 键盘接口技术键盘接口技术第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术com为公共端 共阳极共阳极LED共阴极共阴极LED引脚配置引脚配置七段式七段式LED显示器显示器（7-Segment Display）代码位代码位D7D6D5D4D3D2D1D0显示段显示段hgfedcba 在单片机应用系统中通常使用的是在单片机应用系统中通常使用的是8 8段式段式LEDLED数码管显示数码管显示器，它有共阴极和共阳极两种

4、，如图所示。器，它有共阴极和共阳极两种，如图所示。第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术LED的亮暗组合（的亮暗组合（显示码显示码）能形成不同的显示字符）能形成不同的显示字符以以共阴极共阴极为例，部分字符的显示码（字模）为：为例，部分字符的显示码（字模）为：七段七段LED数码管的标准显示字符为数码管的标准显示字符为0-9，A-F第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术LEDLED数码管的显示方式数码管的显示方式显示多位数据的显示多位数据的两种电路：两种电路： 静态显示；静态显示； 动态显示。动态显示。 对应字位线：对

5、应字位线： D0 D1 D2 D3 D4 D5 a b hCOM a b hCOM a b hCOMa f b g e c d h 静态显示静态显示动态显示动态显示第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术LEDLED静态显示静态显示 LEDLED静态显示时，其公共端直接接地（共阴极）或接电源静态显示时，其公共端直接接地（共阴极）或接电源（共阳极），各段选线分别与（共阳极），各段选线分别与I/OI/O口线相连。要显示字符，直接口线相连。要显示字符，直接在在I/OI/O线送相应的字段码。线送相应的字段码。 a b c d e f g d pI/O 1a b c d e f g d pI

6、/O 2 每位每位LEDLED各有一个各有一个8 8位字段位字段口（共阴极或共阳极）。口（共阴极或共阳极）。 每个每个LEDLED需要一个需要一个8 8位并行位并行口，占用口，占用I/OI/O口资源大。口资源大。第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术LEDLED动态显示动态显示 LEDLED动态显示是将所有的数码管的段选线并接在一起，动态显示是将所有的数码管的段选线并接在一起，用一个用一个I/OI/O口控制，公共端不是直接接地（共阴极）或电源口控制，公共端不是直接接地（共阴极）或电源（共阳极），而是通过相应的（共阳极），而是通过相应的I/OI/O口线控制。口线控制。 D3D2D1

7、D0I/O I/O分时轮流选通数码分时轮流选通数码管的公共端，使得各管的公共端，使得各数码管轮流导通，在数码管轮流导通，在选通相应选通相应LEDLED后，即后，即在显示字段上得到显在显示字段上得到显示字形码。示字形码。 特点：提高数码管的发光效率，可简化硬件线路。特点：提高数码管的发光效率，可简化硬件线路。第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术9.1 LED显示接口技术显示接口技术 9.1.1 LED的工作原理的工作原理 9.1.2 LED数码显示数码显示 9.1.3 LED演示实例演示实例9.2 键盘接口技术键盘接口技术第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术9.1

8、 LED显示接口技术显示接口技术9.2 键盘接口技术键盘接口技术 9.1.1 键盘的分类键盘的分类 9.1.2 键盘的工作原理键盘的工作原理 9.1.3 键盘结构与扩展设计键盘结构与扩展设计 9.1.4 键盘实例键盘实例第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术键盘及接口电路键盘及接口电路 键盘键盘 单片机系统中完成控制参数输入及修改的基本输入设备，单片机系统中完成控制参数输入及修改的基本输入设备，是人工干预系统的重要手段。是人工干预系统的重要手段。单片机与计算机在键盘规模单片机与计算机在键盘规模/ /键符设置等方面差别很大。键符设置等方面差别很大。键盘分类键盘分类 按键组连接方式分

9、按键组连接方式分 独立连接独立连接键盘键盘与与矩阵连接矩阵连接键盘键盘。 按键值编码方式分按键值编码方式分 ( (硬件硬件) )编码键盘编码键盘与与非非( (硬件硬件) )编码键盘编码键盘。第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术按键组连接方式按键组连接方式: :独立连接键盘独立连接键盘与与矩阵连接键盘矩阵连接键盘独立连接键盘独立连接键盘: : 每键相互独立，各自与一条每键相互独立，各自与一条I/OI/O线相连，线相连，CPUCPU可直接读取该可直接读取该I/OI/O线的高线的高/ /低电平状态。低电平状态。特点：占特点：占I/OI/O口线多，但判键速度快，多用于设置控制键、口线多

10、，但判键速度快，多用于设置控制键、功能键。适用于键数少的场合。功能键。适用于键数少的场合。矩阵连接键盘矩阵连接键盘: : 键按矩阵排列键按矩阵排列, ,各键处于矩阵行各键处于矩阵行/ /列的结点列的结点处处,CPU,CPU通过对连在行通过对连在行( (列列) )的的I/OI/O线送已知电平的信号，然后线送已知电平的信号，然后读取列读取列( (行行) )线的状态信息。逐线扫描，得出键码。线的状态信息。逐线扫描，得出键码。特点：键多时占用特点：键多时占用I/OI/O口线少，但判键速度慢，多用于设置口线少，但判键速度慢，多用于设置数字键。适用于键数多的场合。数字键。适用于键数多的场合。第第9章章 键

11、盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术编码键盘编码键盘: : 采用专用的编码采用专用的编码/ /译码器件译码器件, ,被按下的键由该器件被按下的键由该器件译码输出相应的译码输出相应的键码键码/ /键值键值。特点：特点：增加了硬件开销，编码因选用器件而异，编码固定，增加了硬件开销，编码因选用器件而异，编码固定，但编程简单。适用于规模大的键盘。但编程简单。适用于规模大的键盘。非编码键盘非编码键盘: : 单片机系统多采用此类键盘单片机系统多采用此类键盘 采用软件编采用软件编/ /译码的方式，通过扫描，对每个被按下的键判译码的方式，通过扫描，对每个被按下的键判别输出相应的键码别输出相应的键码/ /键值

12、。键值。特点特点：不增加硬件开销，编码灵活，适用于小规模的键盘，：不增加硬件开销，编码灵活，适用于小规模的键盘，特别是单片机系统。但编程较复杂，占特别是单片机系统。但编程较复杂，占CPUCPU时间，还须软件时间，还须软件“消抖消抖”。按键值编码方式按键值编码方式: :编码键盘编码键盘与与非编码键盘非编码键盘第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术9.1 LED显示接口技术显示接口技术9.2 键盘接口技术键盘接口技术 9.1.1 键盘的分类键盘的分类 9.1.2 键盘的工作原理键盘的工作原理 9.1.3 键盘结构与扩展设计键盘结构与扩展设计 9.1.4 键盘实例键盘实例第第9章章 键

13、盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术抖动现象抖动现象 通常的按键所用开关为机械弹性开关通常的按键所用开关为机械弹性开关, ,当机械触点断开、当机械触点断开、闭合时闭合时, , 由于机械触点的弹性作用由于机械触点的弹性作用, ,一个按键开关在闭合时不一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通会马上稳定地接通, ,在断开时也不会一下子断开。因而在闭合在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定的机械特性决定, ,一般为一般为5ms5ms10ms10ms。第第9章章 键盘与显示器接口技术键

14、盘与显示器接口技术抖动现象抖动现象n按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的, ,一般为零点几秒至数秒。一般为零点几秒至数秒。n键抖动会引起一次按键被误读多次。键抖动会引起一次按键被误读多次。n为确保为确保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, ,必须去除键抖动。必须去除键抖动。n在键闭合稳定时读取键的状态在键闭合稳定时读取键的状态, ,并且必须判别到键释放稳定后并且必须判别到键释放稳定后再作处理。再作处理。第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术抖动的消除抖动的消除消除键盘抖动通常有两种方

15、法：硬件消抖和软件消抖。消除键盘抖动通常有两种方法：硬件消抖和软件消抖。硬件消抖硬件消抖是通过在按键输出电路上加一定的硬件线路来消除是通过在按键输出电路上加一定的硬件线路来消除抖动，一般采用抖动，一般采用R-SR-S触发器或单稳态电路。触发器或单稳态电路。软件消抖软件消抖是利用延时来跳过抖动过程是利用延时来跳过抖动过程【常用常用】。 I/OI/O接接口口+5v+5v+5v+5v消除抖动电路消除抖动电路开关开关单单片片机机第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术9.1 LED显示接口技术显示接口技术9.2 键盘接口技术键盘接口技术 9.1.1 键盘的分类键盘的分类 9.1.2 键盘的

16、工作原理键盘的工作原理 9.1.3 键盘结构与扩展设计键盘结构与扩展设计 9.1.4 键盘实例键盘实例第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术独立式键盘与单片机的接口独立式键盘与单片机的接口GNDGNDVCCVCCGNDGNDVCCVCC与与( b )( b )查询方式工作的查询方式工作的独立式键盘的结构形式独立式键盘的结构形式80518051( a )( a )中断方式工作的中断方式工作的独立式键盘的结构形式独立式键盘的结构形式INT0INT080518051P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P

17、1.7P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7独立式键盘的电路简单，易于编程，但占用的独立式键盘的电路简单，易于编程，但占用的IO口线较多，口线较多，当需要较多按键时可能产生当需要较多按键时可能产生IO资源紧张问题。资源紧张问题。第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术 矩阵键盘的连接方法有多种：矩阵键盘的连接方法有多种：n可直接连接于单片机的可直接连接于单片机的I/OI/O口线；口线；n可利用扩展的并行可利用扩展的并行I/OI/O口（口（82558255、81558155等）连接；等）连接；n

18、也可利用可编程的键盘、显示专用接口芯片也可利用可编程的键盘、显示专用接口芯片 （82798279等）进行连接等）进行连接等等。等等。 其中，利用扩展的并行其中，利用扩展的并行I/OI/O口连接方便灵活，在单片机应口连接方便灵活，在单片机应用系统中比较常用。用系统中比较常用。矩阵键盘与单片机的接口矩阵键盘与单片机的接口 矩阵式键盘又叫矩阵式键盘又叫行列式键盘行列式键盘。用。用I/OI/O口线组成行、列结口线组成行、列结构，键位设置在行列的交点上。例如构，键位设置在行列的交点上。例如4 44 4的行、列结构可的行、列结构可组成组成1616个键的键盘，比一个键位用一根个键的键盘，比一个键位用一根I/

19、OI/O口线的独立式键口线的独立式键盘少了一半的盘少了一半的I/OI/O口线。口线。 第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术行列式键盘行列式键盘将将IO口分为行线和列线，按键跨接在行线口分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，列线通过上拉电阻接正电源。和列线上，列线通过上拉电阻接正电源。 特点：占用特点：占用IO口线较少，但软件将较为复杂。口线较少，但软件将较为复杂。键值（按键闭合时的数值），键模（按键代表的数值）键值（按键闭合时的数值），键模（按键代表的数值）第第9章章 键盘与显示器接口技术键盘与显示器接口技术判断哪一判断哪一行行有键压下有键压下写端口（写端口（0 xf0）：行线电平）：行线电平=0；列线电平；列线电平=1。读端口进行判断：若读端口进行判断：若P3 = 0 xf0没有按键压下；没有按键压下； 若若P30 xf0某行有键压下某行有键压