第七章显示与键盘

1、 本章内容本章内容p单片机与单片机与LED数码管接口数码管接口pLED大屏幕显示器和接口大屏幕显示器和接口p字符字符LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口p单片机与键盘接口单片机与键盘接口第第7 7章章 显示和键盘接口技术显示和键盘接口技术单片机与单片机与LEDLED数码管接口数码管接口LED数码管结构及原理 单片机与单片机与LEDLED数码管接口数码管接口LED数码管结构及原理 为使为使LEDLED显示不同的符号或数字显示不同的符号或数字，要为，要为LEDLED提供提供段码（或称字型码）。段码（或称字型码）。提供给提供给LEDLED显示器的段码显示器的段码（字型码字型码）正好是一个字正好是一个

2、字节（节（8 8段）段）。各段与字节中各位对应关系如下：。各段与字节中各位对应关系如下：显示字符显示字符共阴极共阴极段码段码共阳极共阳极段码段码显示字符显示字符共阴极共阴极段码段码共阳极共阳极段码段码0 03 3FHFHC0HC0Hc c3939H HC6HC6H1 10606H HF9HF9Hd d5 5EHEHA1HA1H2 25 5BHBHA4HA4HE E7979H H8686H H3 34 4FHFHB0HB0HF F7171H H8 8EHEH4 46666H H9999H HP P7373H H8 8CHCH5 56 6DHDH9292H HU U3 3EHEHC1HC1H6 6

3、7 7DHDH8282H HT T3131H HCEHCEH7 70707H HF8HF8Hy y6 6EHEH9191H H8 87 7FHFH8080H HH H7676H H8989H H9 96 6FHFH9090H HL L3838H HC7HC7HA A7777FHFH8888H H“灭灭”0000H HFFHFFHb b7 7CHCH8383H H表表7-1 LED7-1 LED段码（段码（8 8段）段）单片机与单片机与LEDLED数码管接口数码管接口LED静态显示静态显示 静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通

4、或恒定截止。这种显示方式的各位数码管的管恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管的公共端恒定接地（共阴极）或公共端恒定接地（共阴极）或+5V+5V（共阳极）。每个数（共阳极）。每个数码管的八个段控制引脚分别与一个八位码管的八个段控制引脚分别与一个八位I/OI/O端口相连。端口相连。只要只要I/OI/O端口有显示字型码输出，数码管就显示给定字端口有显示字型码输出，数码管就显示给定字符，并保持不变，直到符，并保持不变，直到I/OI/O口输出新的段码。口输出新的段码。 单片机与单片机与LEDLED数码管接口数码管接口LED静态显示 单片机与单片机与LEDLED数码管接口数码管接口LED动态显示动

5、态显示 LED显示器接口显示器接口l从从LED显示器的原理可知，为了显示字母与数显示器的原理可知，为了显示字母与数字，必须最终转换成相应的段选码。这种转换字，必须最终转换成相应的段选码。这种转换可以通过硬件译码器或软件进行译码。可以通过硬件译码器或软件进行译码。l硬件译码器硬件译码器LED显示器接口显示器接口l软件译码软件译码LED显示器接口显示器接口图 利用硬件译码器的七段LED接口电路 图 通过8155扩展I/O口控制的8位LED动态显示接口图图 动态显示子程序流程图动态显示子程序流程图例：单只数码管循环显示例：单只数码管循环显示 09 l#includel#includel#define

6、 uchar unsigned charl#define uint unsigned intluchar code DSY_CODE=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xff;void DelayMS(uint x)luchar t;lwhile(x-) for(t=0;t120;t+);void main()l uchar i=0;l P0=0 x00;lwhile(1)l P0=DSY_CODEi;l i=(i+1)%10;l DelayMS(300); l例：例：8 只数码管从左到右依次滚动显示只数

7、码管从左到右依次滚动显示07，程序通过，程序通过每次仅循环选通一只数码管每次仅循环选通一只数码管l#includel#includel#define uchar unsigned charl#define uint unsigned intluchar code DSY_CODE=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;l/延时延时lvoid DelayMS(uint x)lluchar t;lwhile(x-) for(t=0;t120;t+);ll/主程序主程序lvoid main()ll uchar i,we

8、i=0 x80;l while(1)l l for(i=0;i8;i+)l l P0=0 xff;l P0=DSY_CODEi; /发送段码发送段码l wei=_crol_(wei,1);l P2=wei;l DelayMS(2); /发送位码发送位码l l l LEDLED大屏幕显示器和接口大屏幕显示器和接口 LED大屏幕显示器结构及原理大屏幕显示器结构及原理LEDLED点阵显示器是把很多点阵显示器是把很多LEDLED发光二极管按矩阵方式排列发光二极管按矩阵方式排列在一起，通过对每个在一起，通过对每个LEDLED进行发光控制，完成各种字符进行发光控制，完成各种字符或图形的显示。最常见的或图形

9、的显示。最常见的LEDLED点阵显示模块有点阵显示模块有5 57 7（5 5列列7 7行），行），7 79 9（7 7列列9 9行），行），8 88 8（8 8列列8 8行）结构。行）结构。LEDLED点阵由一个一个的点（点阵由一个一个的点（LEDLED发光二极管）组成，总点发光二极管）组成，总点数为行数与列数之积，引脚数为行数与列数之和。数为行数与列数之积，引脚数为行数与列数之和。LEDLED大屏幕显示器和接口大屏幕显示器和接口 LED大屏幕显示器结构及原理LEDLED大屏幕显示器和接口大屏幕显示器和接口 LED大屏幕显示器结构及原理“大”字显示字型码示意图LEDLED大屏幕显示器和接口大屏

10、幕显示器和接口 LED大屏幕显示器结构及原理显示字符“大”的过程如下：先给第一行送高电平（行高电平有效），同时给8列送11110111（列低电平有效 ） ； 然 后 给 第 二 行 送 高 电 平 ， 同 时 给 8 列 送11110111，最后给第八行送高电平，同时给8列送11111111。每行点亮延时时间为1ms，第八行结束后再从第一行开始循环显示。利用视觉驻留现象，人们看到的就是一个稳定的图形。LEDLED大屏幕显示器和接口大屏幕显示器和接口 LED大屏幕显示器接口LEDLED大屏幕显示器和接口大屏幕显示器和接口 LED大屏幕显示器扩展接口字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和

11、接口 12345678910111213141516VSS VDD VORS R/WEDB0 DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块模块Vss: +5V电源管脚(Vcc)VDD: 地管脚(GND)Vo: 液晶显示驱动电源(0V5V)字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 12345678910111213141516VSS VDD VORS R/WEDB0 DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块DB0DB7：数据线，可以用8位连接，也可以只用高4位连接，节约单片机资源，本实验中采用的是八位连接方法。字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示

12、和接口 12345678910111213141516VSS VDD VORS R/WEDB0 DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块A：背光控制正电源K：背光控制地字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 12345678910111213141516VSS VDD VORS R/WEDB0 DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块单片机与LCD模块之间有四种基本操作： 写命令写命令 读状态读状态 写显示数据写显示数据 读显示数据读显示数据字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 12345678910111213141516VSS

13、VDD VORS R/WEDB0 DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块RSR/W操作操作00写命令操作（初始化、光标写命令操作（初始化、光标定位等）定位等）01读状态操作（读忙标志）读状态操作（读忙标志）10写数据操作（要显示的内容）写数据操作（要显示的内容）11读数据操作（可以把显示存读数据操作（可以把显示存储区中的数据反读出来）储区中的数据反读出来）字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 12345678910111213141516VSS VDD VORS R/WEDB0 DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块RS：数据和指令选择控制端

14、，RS=0:命令/状态；RS=1:数据R/W：读写控制线，R/W=0:写操作；R/W=1:读操作E：数据读写操作控制位，E线向LCD模块发送一个脉冲，LCD模块与单片机之间将进行一次数据交换字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 读状态操作读状态操作 状态字的最高位的状态字的最高位的BFBF为忙标志位，为忙标志位，1 1表示表示LCDLCD正在忙，正在忙，0 0表示不表示不忙。通过判断最高位忙。通过判断最高位BFBF的的0 0、1 1状态，就可以知道状态，就可以知道LCDLCD当前是否当前是否处于忙状态，如果处于忙状态，如果LCDLCD一直处于忙状态，则继续查询等待，否一直处于忙

15、状态，则继续查询等待，否则进行下面的操作。查询忙状态程序段如下：则进行下面的操作。查询忙状态程序段如下：do do i= i=lcd_r_startlcd_r_start(); / (); / 调用读状态函数，读取调用读状态函数，读取LCDLCD状态字状态字 i&=0 x80; / i&=0 x80; / 采用与操作屏蔽低采用与操作屏蔽低7 7位位 delay(2);delay(2); / / 延时延时 while(iwhile(i!=0); / LCD!=0); / LCD忙，继续查询，否则退出循环忙，继续查询，否则退出循环字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口

16、 写命令操作 LCD上电时，都必须按照一定的时序对LCD进行初始化操作，主要任务是设置LCD的工作方式、显示状态、清屏、输入方式、光标位置等。 字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 写命令操作 void void lcd_w_cmd(unsignedlcd_w_cmd(unsigned char com) char com) unsigned char i; unsigned char i; do / do / 查查LCDLCD忙操作忙操作 i=i=lcd_r_startlcd_r_start();(); / / 调用读状态字函数调用读状态字函数 i=i&0 x80;

17、/ i=i&0 x80; / 与操作屏蔽掉低与操作屏蔽掉低7 7位位 delay(2);delay(2); while(iwhile(i!=0);!=0); / LCD / LCD忙，继续查询，否则退出循环忙，继续查询，否则退出循环 RW=0; delay1();RW=0; delay1(); RS=0; RS=0; delay1(); delay1(); / RW=1 / RW=1，RS=0RS=0，写，写LCDLCD命令字命令字 E=1; E=1; delay1(); delay1(); /E /E端时序端时序 P1=com; delay1(); P1=com; delay1();

18、 / /将将comcom中的命令字写入中的命令字写入LCDLCD数据口数据口 E=0; delay1();E=0; delay1(); RW=1; delay(255); RW=1; delay(255); 字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 写命令操作 编号编号指令名称指令名称控制信号控制信号命令字命令字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 1清屏清屏0 00 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 12 2归归homehome位位0 00 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1

19、 3 3输入方式设置输入方式设置0 00 00 0 0 0 0 1 I/D S0 0 0 0 0 1 I/D S4 4显示状态设置显示状态设置0 00 00 0 0 0 1 D C B0 0 0 0 1 D C B5 5光标画面滚动光标画面滚动0 00 00 0 0 1 S/C R/L 0 0 0 1 S/C R/L 6 6工作方式设置工作方式设置0 00 00 0 1 DL N F 0 0 1 DL N F 7 7CGRAMCGRAM地址设置地址设置0 00 00 1 A5 A4 A3 A2 A1 A00 1 A5 A4 A3 A2 A1 A08 8DDRAMDDRAM地址设置地址设置0 0

20、0 01 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A01 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A09 9读读BFBF和和ACAC0 10 1BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 初始化操作 LCD初始工作方式设置显示状态设置清屏返回输入方式设置001DL N F * *设置单片机与LCD接口数据位数DL、显示行数N、字型FDL=1:8位、DL=0:4位； N=1:2行、N=0:1行F=1:510、F=0:57例：00111000B（38H）设置数据位数8位，2行显

21、示，57点阵字符00001DCB设整体显示开关D、光标开关C、光标位的字符闪耀BD=1:开显示；C=0:不显示光标；B=0:光标位字符不闪烁例：00001100B（0CH）打开LCD显示，光标不显示，光标位字符不闪烁清屏命令字01H，将光标设置为第一行第一列000001 I/D S设光标移动方向并确定整体显示是否移动I/D=1:增量方式右移、I/D=0:减量方式左移S=1:移位、S=0:不移位例：00000110B（06H）设置光标增量方式右移，显示字符不移动字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 写数据操作 光标位置与相应命令字 列行 123456789101112131415

22、161808182838485868788898A8B8C8D8E8F2C0C1C2C3C4C5C6C7C8C9CACBCCCDCECF注：表中命令字以十六进制形式给出，该命令字就是与LCD显示位置相对应的DDRAM地址。字符字符LCD LCD 液晶显示和接口液晶显示和接口 void void lcd_w_dat(unsignedlcd_w_dat(unsigned char char datdat) ) unsigned char i; unsigned char i; do do / / 查忙操作查忙操作 i=i=lcd_r_startlcd_r_start();();/ / 调用读状态字

23、函数调用读状态字函数 i=i&0 x80; i=i&0 x80; / / 与操作屏蔽掉低与操作屏蔽掉低7 7位位 delay(2); delay(2); while(iwhile(i!=0); !=0); / LCD/ LCD忙，继续查询，否则退出循环忙，继续查询，否则退出循环 RW=0;RW=0; delay1(); delay1(); RS=1; RS=1;/ RW=1/ RW=1，RS=0RS=0，写，写LCDLCD命令字命令字 delay1();delay1(); E=1; E=1;/ E/ E端时序端时序 delay1();delay1(); P1= P1=datda

24、t; ;/ / 将将datdat中的显示数据写入中的显示数据写入LCDLCD数据口数据口 delay1();delay1(); E=0; E=0; delay1(); delay1(); RW=1; RW=1; delay(255); delay(255); 单片机与键盘接口单片机与键盘接口单片机与键盘接口单片机与键盘接口p按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价点开关按键，如电气式按键，磁感应按键等

25、。前者造价低，后者寿命长。按键按照接口原理可分为编码键盘与低，后者寿命长。按键按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类。非编码键盘两类。p这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对按键的识别，硬方法。编码键盘主要是用硬件来实现对按键的识别，硬件结构复杂；非编码键盘主要是由软件来实现按键的定件结构复杂；非编码键盘主要是由软件来实现按键的定义与识别，硬件结构简单，软件编程量大。这里将要介义与识别，硬件结构简单，软件编程量大。这里将要介绍的独立式按键和矩阵式键盘都是非编码键盘。绍的独立式按键和矩阵式键盘都是非编码键

26、盘。单片机与键盘接口单片机与键盘接口机械式按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，机械式按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来，抖动时间一般为定下来，抖动时间一般为5 5 10ms10ms，在触点抖动期间检测，在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。按键的通与断状态，可能导致判断出错。闭合稳定键按下前沿抖动后沿抖动单片机与键盘接口单片机与键盘接口按键的去抖按键的去抖 （a）检测按键 （b）释放按键按键去抖流程图独立式按键独立式按键 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，

27、但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。独立式键盘与单片机接口独立式键盘与单片机接口键闭合吗？键闭合吗？置置P1口为输入方式口为输入方式开开 始始延时延时10ms消除抖动消除抖动有键闭合吗有键闭合吗？是是K1键闭合吗键闭合吗？20H单元加单元加1YYYYYYNNNNNN图图 独立键盘程序框图流程图独立键盘程序框图流程图是是K2键闭合吗键闭合吗？是是K3键闭合吗键闭合吗？是是K4键闭合吗键闭合吗？20H单元减单元减121H单元清单元清021H单元置单元置FF程序清单: ORG 0030HKB：MOVP1，#0FFH；置置P1P1口为输入口口为输入口MO

28、VA，P1；读键状态；读键状态CPLAANLA，#0FH；屏蔽高；屏蔽高4位位JZKB；无键闭合则返回；无键闭合则返回ACALL D10MS；延时去抖动；延时去抖动MOVA，P1；再读键状态；再读键状态CPLAANLA，#0FHJZKB；无键闭合则返回；无键闭合则返回CJNEA，#01H，KB01INC20H；K1K1键闭合，键闭合，20H20H单元加单元加1 1SJMPKBKB01：CJNE A，#02H，KB02 DEC 20H ；K2K2键闭合，键闭合，2020单元减单元减1 1 SJMP KBKB02：CJNE A，#04H，KB03 MOV 21H，#00H ；K3K3键闭合，键闭合

29、，21H21H单元清单元清0 0 SJMP KBKB03：CJNE A，#08H，KB MOV 21H，#0FFH ；K4K4键闭合，键闭合，21H21H单元置单元置FFFF SJMP KB ；若有两键以上闭合则返回若有两键以上闭合则返回 END80318031INT0INT0I/OI/O80318031图图 独立式按键电路独立式按键电路（）（）查询方式查询方式I/OI/O中断方式中断方式+5V+5VINT1INT1例：开关例：开关 S1 和和 S2 分别控制分别控制 LED1 和和 LED2。l#includelsbit S1=P10;lsbit S2=P11;lsbit LED1=P00;

30、lsbit LED2=P01;l/主程序主程序lvoid main()ll while(1)l l LED1=S1;l LED2=S2;l l单片机与键盘接口单片机与键盘接口矩阵式按键 通常，矩阵式键盘的列线由单片机输出口控制，行线连接单片机的输入口。矩阵式按键矩阵式按键 键盘编程扫描法识别按键一般应包括以下内容：键盘编程扫描法识别按键一般应包括以下内容：（1 1）判别有无键按下。）判别有无键按下。（2 2）键盘扫描取得闭合键的行、列号。）键盘扫描取得闭合键的行、列号。（3 3）用计算法或查表法得到键值。）用计算法或查表法得到键值。（4 4）判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。）判断闭合键

31、是否释放，如没释放则继续等待。（5 5）将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键）将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。的功能。例例:数码管显示数码管显示 4X4 矩阵键盘按键号矩阵键盘按键号l#includel#define uchar unsigned charl#define uint unsigned intl/段码段码luchar code DSY_CODE=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,l0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e,0 x00;lsbit

32、BEEP=P37;l/上次按键和当前按键的序号，该矩阵中序号范围上次按键和当前按键的序号，该矩阵中序号范围 015，16 表示无表示无按键按键luchar Pre_KeyNo=16,KeyNo=16;l/延时延时lvoid DelayMS(uint x)lluchar i;lwhile(x-) for(i=0;i40 x0f;/按键后 f0 变成 XXXX0000，X 中有 1 个为 0，三个仍为 1；高 4 位转移到低 4 位并l异或得到改变的值lswitch(Tmp) /对 03 行分别附加起始值 0，4，8，12llcase 1: KeyNo+=0;break;lcase 2: KeyNo+=4;break;lcase 4: KeyNo+=8;break;lcase 8: KeyNo+=12;lll/蜂鸣器lv