邹显圣《单片机原理和应用项目式教程》多媒体课件项目七

微控制器技术应用项目七交通信号灯（含急救与应急）电路的分析与实践微控制器技术应用项目七交通信号灯（含急救与应急）电路的分析与实践项目七交通信号灯（含急救与应急）电路的分析与实践1．单片机中键盘的使用方法。2．能够对键盘进行编程。3．能够进行LED电路的正确连接及调试。4．能够进行时钟电路的正确连接及调试。5．能够进行复位电路的正确连接及调试。6．能够进行本项目单片机系统控制电路的正确连接及调试。【能力目标】项目七交通信号灯（含急救与应急）电路的分析与实践1．掌握独立式按键的工作原理。2．了解矩阵式按键的使用方法。3．进一步熟悉显示电路的工作原理。4．掌握键盘的去抖方法。5．掌握显示驱动电路的使用方法。【知识目标】

一、项目引入二、相关理论知识三、项目实施四、拓展知识六、自测题五、项目小结项目七交通信号灯（含急救与应急）电路的分析与实践 本项目通过单片机来完成模拟交通灯电路的工作状态。通过74LS07驱动发光二极管来模拟交通灯。交通灯除了具有正常的工作状态外，还有应急（急救）状态，东、西、南、北各有一个按键，无论哪个方向有键按下，四个方向的交通灯都应该是红灯。一、项目引入键盘是单片机控制系统最常用、最简单的输入设备。用户可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。（一）键盘电路工作原理Ⅰ、键盘类型

Ⅱ、非编码键盘与单片机的接口Ⅲ、矩阵非编码键盘与单片机的接口二、相关理论知识

单片机控制系统所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。1、编码键盘除了键开关外，还有专门的硬件电路，用于识别闭合键并产生键代码。不仅如此，编码键盘一般还有去键抖动电路和防串键保护电路等。这种键盘的优点是所需软件简短，但硬件电路较复杂，价格较昂贵。目前在单片机控制系统中使用不多。2、非编码键盘仅由键开关组成，其它工作如键识别、键代码的产生、去抖动等，不是由硬件完成而是由软件完成的。为了简化硬件电路，降低成本，目前单片机控制系统中大多数采用非编码键盘。非编码键盘的键开关可以排列成线性形式或矩阵形式，因此非编码键盘有线性非编码键盘和矩阵非编码键盘两种。二、相关理论知识Ⅰ、键盘类型二、相关理论知识线性形式二、相关理论知识矩阵形式

线性非编码键盘的键开关排成一行或一列的形式，它与单片机的接口电路如图所示：K1K2K3K489C51+5V二、相关理论知识Ⅱ、非编码键盘与单片机的接口 MOVP1,#0FFHUP1:MOVA,P1；读I/O口状态ANLA,#0FH；屏蔽无用位CJNEA,#0FH,NEXT1；有闭合键？SJMPUP1NEXT1:LCALLD10ms；延时10ms去抖动MOVA,P1；再读I/O口状态ANLA,#0FHCJNEA,#0FH,NEXT2；有闭合键？SJMPUP1NEXT2：JBP1.0,NEXT3；K1按下？LCALLK1；K1键处理程序NEXT3:JBP1.1,NEXT4；K2按下？LCALLK2；K2键处理程序NEXT4:JBP1.2,NEXT5；K3按下？LCALLK3；K3键处理程序NEXT5:JBP1.3,UP1；K4按下？LCALLK4；K4键处理程序LJMPUP1线性非编码键盘的工作原理：当键未被按下时，与此键相连的I/O线获得高电平；当键被按下时，与此键相连的I/O线获得低电平，单片机只要读取I/O口状态，就可以获取按键信息，识别有无键按下和哪个键被按下。键处理程序如下：二、相关理论知识Ⅱ、非编码键盘与单片机的接口例某单片机控制系统，P1口接有8发光二极管，、、、接有4个开关K1、K2、K3、K4，试画出接口电路，并编程使得当K1按下时8个发光二极管全亮；当K2按下时8个发光二极管闪亮；当K3按下时8个发光二极管由左向右点亮；当K4按下时8个发光二极管全灭。K1K2K3K4P3.1P3.0P3.2P3.389C51+5VP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7MOVB，#01H

MOVP3，#0FFH

MOVP1，#00H

UP1:MOVA,P3

ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,NEXT1

SJMPUP1

NEXT1:LCALLD10ms

MOVA,P3

ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,NEXT2

SJMPUP1

NEXT2:JBP3.0,NEXT3

LCALLK1

NEXT3:JBP3.1,NEXT4

LCALLK2

NEXT4:JBP3.2,NEXT5

LCALLK3

NEXT5:JBP3.3,UP1

LCALLK4

LJMPUP1K1：MOVP1，#0FFH

RET

K2：MOVP1，#0FFH

LCALLD2S

MOVP1，#00H

LCALLD2S

RET

K3：MOVP1，B

LCALLD2S

MOVA，B

RLA

MOVB，A

RET

K4：MOVP1，#00H

RET程序子程序ABCD89C51LTRBORBIabcdefgCOMabcdefg74LS48共阴极LED+5VUP：MOVA，30HSWAPAMOVP1，ASJMPUP思考：如果7448的ABCD接到8051的P14—P17，则如何修改程序？abcdefgDpDpP0.0P0.1P0.2P0.389C51P0.4P0.5P0.6P0.7COMabcdefg共阴极LEDDpP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7COMabcdefgDpP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7COMabcdefgDpP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7COMabcdefg思考：编程在4个七段LED数码管上显示30H，31H单元中的内容。（30H，31H单元中分别存有2位BCD码）。MOVDPTR，#TABUP0:MOVA，30H

ANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP0，A

MOVA，30HSWAPAANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP1，A

MOVA，31HANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP2，A

MOVA，31HSWAPAANLA，#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP3，ASJMPUP0TAB：DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHabcdefgDp编程在4个七段LED数码管上显示30H，31H单元中的内容。（30H，31H单元中分别存有2位BCD码）。UP：MOVP1，30HMOVP2，31HSJMPUPabcdefgDpP2.0P2.1P2.2P2.389C51DpP2.4P2.5P2.6P2.7COMabcdefgDpP1.0P1.1P1.2P1.3COMabcdefgP1.4P1.5P1.6P1.7ABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5V+5V+5V+5V+5V思考：编程在4个七段LED数码管上显示30H，31H，32H，33H单元中存放的1位BCD码的内容。UP：

MOVA，31HSWAPAORLA，30HMOVP1，A

MOVA，33HSWAPAORLA，32HMOVP2，ASJMPUPP2.0P2.1P2.2P2.389C51DpP2.4P2.5P2.6P2.7COMabcdefgDpP1.0P1.1P1.2P1.3COMabcdefgP1.4P1.5P1.6P1.7ABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5VDpCOMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS47+5V+5V+5V+5V+5VabcdefgDp89C51COMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS48+5VCOMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg例：编程在4个七段LED数码管上显示1234。1234START:MOVP2,#11100001BLCALLD2MSMOVP2,#11010010BLCALLD2MSMOVP2,#10110011BLCALLD2MSMOVP2,#01110100BLCALLD2MSSJMPSTART89C51COMabcdefgABCDLTRBORBIabcdefg74LS48+5VCOMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg34START:MOVR0,#30HMOVR7,#4MOVR2,#0E0HUP:MOVA,@R0ORLA，R2MOVP1,ALCALLD2MSINCR0MOVA,R2RLAMOVR2,ADJNZR7,UPSJMPSTART思考：编程在4个七段LED数码管上显示30H，31H，32H，33H单元中的内容。COMabcdefg驱动器COMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg1234例：编程在4个七段LED数码管上显示1234。UP:MOVP1,#06HMOVP3,#0FEHLCALLD2MsMOVP1,#5BHMOVP3,#0FDHLCALLD2mSMOVP1,#4FHMOVP3,#0FBHLCALLD2mSMOVP1,#66HMOVP3,#0F7HLCALLD2mSSJMPUP89C5189C51COMabcdefg驱动器COMabcdefgCOMabcdefgCOMabcdefg34例：编程在4个七段LED数码管上显示30H，31H，32H，33H单元中的内容。START:MOVR0,#30HMOVR7,#4MOVR2,#0FEHMOVDPTR,#TABUP:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVP1,AMOVP3,R2LCALLD2MSINCR0MOVA,R2RLAMOVR2,ADJNZR7,UPSJMPSTARTTAB:DB3FH,06H,5BH,4FHDB66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH（一）硬件电路原理图设计三、项目实施元器件名称主要参数数量元器件名称主要参数数量单片机AT89C511开关电源+5V3W1驱动芯片74LS071面包板—1晶振6MHz伟福仿真器H51/L1瓷片电容30pF2西尔特编程器SUPERPRO/L+1电阻1KΩ2仿真头POD-S8X5X/H8X5X1电阻220Ω12插线—若干发光二极管红、黄、绿各4个计算机—1按键开关2钳子尖口1螺钉旋具一字及十字2万用表数字式1三、项目实施（二）系统所用元器件、设备及工具三、项目实施（三）系统所用汇编源程序的编制三、项目实施（四）硬件及软件的联合调试有应急车辆通过时正常工作时三、项目实施（五）脱离仿真器后的独立运行四、拓展知识（一）矩阵式按键独立式按键只能用于键盘数量要求较少的场合，当键盘数量要求较多时，可以采取矩阵式按键结构。矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列线的交叉点上，其结构如图8-8所示。四、拓展知识（一）矩阵式按键图8-8为4X4矩阵结构，共有16个按键，每一个按键都规定一个键号，分别为0，1，2，……，15。在实际应用中，可将按键分两类：数字键和功能键，如在图8-8中，定义0～9号按键为数字键，对应数字0～9，而其余6个可以为具有各功能的控制键。矩阵式键盘可以节省I/O接口，但其按键的识别较复杂，也就是说，节省I/O接口是以增加软件工作量为代价的。矩阵式键盘按键的识别由三个步骤组成：1．获取键盘的方法2．按键识别方法四、拓展知识1．获取键盘的方法CPU在工作过程中，如何获悉按键按下呢？一般CPU对键盘的扫描有两类：随机扫描和中断扫描。在中断扫描中还可以分为定时扫描和外部中断扫描两种方法。随机扫描是采取程序控制的随机方式，即只有在CPU空闲时才去扫描键盘，响应操作员的键盘输入，但如果CPU在执行应用程序时，就无法响应键盘的输入。定时扫描就是利用单片机内部定时器，每隔一段时间由内部定时发出中断要求，CPU响应该中断请求，去处理扫描键盘的程序，在大多数情况下，CPU对键盘扫描进行空扫描。为了提高CPU的效率并能及时响应键盘的输入，可以采用外部中断方法，即当键盘按下的同时，向CPU发出中断请求，CPU响应中断请求，立即对键盘进行扫描，识别闭合键，并作相应处理，具体电路如图8-9所示。四、拓展知识1．获取键