第5章显示和键盘接口技术

本章内容单片机与LED数码管接口LED大屏幕显示器和接口字符LCD液晶显示和接口单片机与键盘接口第5章显示和键盘接口技术单片机与LED数码管接口LED数码管结构及原理

共阴极数码管仅当段位接高电平，阴极接低电平时，相应位的LED才导通发光abcdefgbp共阳极数码管仅当段位接低电平，阳极接高电平时，相应位的LED才导通发光abcdefgbpVcc七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

00111111

七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

00000110

七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

01011011

七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

01100110

七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

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七段数码管的段位控制agdbcefdpdpgfedcba

01110001

七段数码管与段位控制代码03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FHA77Hb7CHC39Hd5EHE79HF71Habcdefg单片机与LED数码管接口LED数码管字型编码若将数值0送至单片机的P1口，数码管上不会显示数字“0”。显然，要使数码管显示出数字或字符，直接将相应的数字或字符送至数码管的段控制端是不行的，必须使段控制端输出相应的字形编码。将单片机P1口的P1.0、P1.1…P1.7八个引脚依次与数码管的a、b…f、dp八个段控制引脚相连接。如果使用的是共阳极数码管，COM端接+5V，要显示数字“0”，则数码管的a、b、c、d、e、f六个段应点亮，其它段熄灭，需向P1口传送数据11000000B（C0H），该数据就是与字符“0”相对应的共阳极字型编码。若共阴极的数码管COM端接地，要显示数字“1”，则数码管的b、c两段点亮，其他段熄灭，需向P1口传送数据00000110（06H），这就是字符“1”的共阴极字型码了。单片机与LED数码管接口LED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+5V（共阳极）。每个数码管的八个段控制引脚分别与一个八位I/O端口相连。只要I/O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I/O口输出新的段码。

单片机与LED数码管接口LED静态显示单片机与LED数码管接口LED动态显示单片机与LED数码管接口LED动态显示动态显示是一种按位轮流点亮各位数码管的显示方式，即在某一时段，只让其中一位数码管“位选端”有效，并送出相应的字型显示编码。此时，其它位的数码管因“位选端”无效而都处于熄灭状态；下一时段按顺序选通另外一位数码管，并送出相应的字型显示编码，依此规律循环下去，即可使各位数码管分别间断地显示出相应的字符。这一过程称为动态扫描显示。

任务12LED点阵式电子广告牌控制

任务目的：

利用单片机控制一块最简单的8×8LED点阵式电子广告牌，循环显示数字0~9。小经验：在实际应用中，在每条列线上需串接一个300Ω左右的限流电阻。为提高端口带负载能力，需增加一个缓冲驱动器。开始Y设置显示字符设置循环扫描次数设置行、列初值行值和列值分别送相应窗口延时1ms行值左移1位更新列号加1更新8行显示完成？循环扫描完？10个字符扫描完？YYNNN//功能：在8×8LED点阵上循环显示数字0~9#include"REG51.H"voiddelay1ms(); //延时约1ms函数声明voidmain(){unsignedcharcodeled[]={0x18,0x24,0x24,0x24,0x24,0x24,0x24,0x18, //00x00,0x18,0x1c,0x18,0x18,0x18,0x18,0x18, //10x00,0x1e,0x30,0x30,0x1c,0x06,0x06,0x3e, //20x00,0x1e,0x30,0x30,0x1c,0x30,0x30,0x1e, //30x00,0x30,0x38,0x34,0x32,0x3e,0x30,0x30, //40x00,0x1e,0x02,0x1e,0x30,0x30,0x30,0x1e, //50x00,0x1c,0x06,0x1e,0x36,0x36,0x36,0x1c, //60x00,0x3f,0x30,0x18,0x18,0x0c,0x0c,0x0c, //70x00,0x1c,0x36,0x36,0x1c,0x36,0x36,0x1c, //80x00,0x1c,0x36,0x36,0x36,0x3c,0x30,0x1c}; //9unsignedcharw;unsignedinti,j,k,m;while(1){for(k=0;k<10;k++) //字符个数控制变量{for(m=0;m<400;m++) //每个字符扫描显示400次，控制每个字符显示时间{w=0x01； //行变量w指向第一行

j=k*8; //指向数组led的第k个字符第一个显示码下标for(i=0;i<8;i++){P1=w; //行数据送P1口P0=led[j]; //列数据送P0口delay1ms();w<<=1; //行变量左移指向下一行j++; //指向数组中下一个显示码}}}}}//函数名：delay1ms//函数功能：采用软件实现延时约1ms//形式参数：无//返回值：无voiddelay1ms(){unsignedchari;for(i=0;i<0x10;i++);}LED大屏幕显示器和接口

LED大屏幕显示器结构及原理LED点阵显示器是把很多LED发光二极管按矩阵方式排列在一起，通过对每个LED进行发光控制，完成各种字符或图形的显示。最常见的LED点阵显示模块有5×7（5列7行），7×9（7列9行），8×8（8列8行）结构。LED点阵由一个一个的点（LED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。LED大屏幕显示器和接口

LED大屏幕显示器结构及原理LED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0x00,0x1c,0x06,0x1e,0x36,0x36,0x36,0x1c, //6的显示码0x000x1c0x060x1e0x360x360x360x1c0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,0x00, //6的显示码0x000x3e0x490x490x490x260x000x000x000x3e0x490x490x490x260x000x00LED大屏幕显示器和接口

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。LED大屏幕显示器和接口

LED大屏幕显示器接口LED大屏幕显示器和接口

LED大屏幕显示器扩展接口任务13字符型LCD液晶显示广告牌控制

任务要求：用单片机控制LCD162液晶模块，在第1行正中间显示“SHENZHEN”字符。//功能：LCD液晶显示程序，采用8位数据接口#include<REG51.H>#include<INTRINS.H> //库函数头文件，代码中引用了_nop_()函数//定义控制信号端口sbitRS=0xb0; //P3.0sbitRW=0xb1; //P3.1sbitE=0xb2; //P3.2//声明调用函数voidlcd_w_cmd(unsignedcharcom); //写命令字函数voidlcd_w_dat(unsignedchardat); //写数据函数unsignedcharlcd_r_start(); //读状态函数voidint1(); //LCD初始化函数voiddelay(unsignedchart); //可控延时函数voiddelay1(); //软件实现延时函数，5个机器周期voidmain() //主函数{unsignedcharlcd[]="SHENZHEN";unsignedchari;P1=0xff; //送全1到P1口int1(); //初始化LCDdelay(255);lcd_w_cmd(0x83); //设置显示位置delay(255);for(i=0;i<9;i++) //显示字符串{lcd_w_dat(lcd[i]);delay(200);}while(1); //原地踏步}//函数名：delay//函数功能：采用软件实现可控延时//形式参数：延时时间控制参数存入变量t中//返回值：无voiddelay(unsignedchart){unsignedcharj,i;for(i=0;i<t;i++)for(j=0;j<50;j++);}//函数名：delay1//函数功能：采用软件实现延时，5个机器周期//形式参数：无//返回值：无voiddelay1(){_nop_();_nop_();_nop_();}//函数名：int1//函数功能：lcd初始化//形式参数：无//返回值：无voidint1(){lcd_w_cmd(0x3c); //设置工作方式lcd_w_cmd(0x0e); //设置光标lcd_w_cmd(0x01); //清屏lcd_w_cmd(0x06); //设置输入方式lcd_w_cmd(0x80); //设置初始显示位置}//函数名：lcd_r_start//函数功能：读状态字//形式参数：无//返回值：返回状态字，最高位D7=0，LCD控制器空闲；D7=1,LCD控制器忙unsignedcharlcd_r_start(){unsignedchars;RW=1; //RW=1，RS=0，读LCD状态delay1();RS=0;delay1();E=1; //E端时序delay1();

s=P1;

//从LCD的数据口读状态delay1();E=0;delay1();RW=0;delay1();return(s); //返回读取的LCD状态字}//函数名：lcd_w_cmd//函数功能：写命令字//形式参数：命令字已存入com单元中//返回值：无voidlcd_w_cmd(unsignedcharcom){unsignedchari;do{i=lcd_r_start(); //查LCD忙操作，调用读状态字函数i=i&0x80; //与操作屏蔽掉低7位

delay(2);}while(i!=0); //LCD忙，继续查询，否则退出循环RW=0;delay1();RS=0; //RW=1，RS=0，写LCD命令字delay1();E=1; //E端时序delay1();

P1=com;

//将com中的命令字写入LCD数据口delay1();E=0;delay1();RW=1;delay(255);}//函数名：lcd_w_dat//函数功能：写数据//形式参数：数据已存入dat单元中//返回值：无voidlcd_w_dat(unsignedchardat){unsignedchari;do{ //查忙操作i=lcd_r_start(); //调用读状态字函数i=i&0x80; //与操作屏蔽掉低7位

delay(2);}while(i!=0); //LCD忙，继续查询，否则退出循环RW=0;delay1();RS=1; //RW=1，RS=0，写LCD命令字delay1();E=1; //E端时序delay1();

P1=dat;

//将dat中的显示数据写入LCD数据口delay1();E=0;delay1();RW=1;delay(255);}字符LCD液晶显示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块Vss:+5V电源管脚(Vcc)VDD:地管脚(GND)Vo:液晶显示驱动电源(0V～5V)字符LCD液晶显示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块DB0～DB7：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LCD液晶显示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块A：背光控制正电源K：背光控制地字符LCD液晶显示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块单片机与LCD模块之间有四种基本操作：

写命令 读状态 写显示数据 读显示数据字符LCD液晶显示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块ERSR/W操作00写命令操作（初始化、光标定位等）01读状态操作（读忙标志）10写数据操作（要显示的内容）11读数据操作（可以把显示存储区中的数据反读出来）字符LCD液晶显示和接口

12345678910111213141516VSSVDDVORSR/WEDB0DB1ADB3DB2DB5DB4DB7DB6KLCD模块RS：数据和指令选择控制端，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LCD液晶显示和接口

读状态操作状态字的最高位的BF为忙标志位，1表示LCD正在忙，0表示不忙。通过判断最高位BF的0、1状态，就可以知道LCD当前是否处于忙状态，如果LCD一直处于忙状态，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：do{i=lcd_r_start();//调用读状态函数，读取LCD状态字i&=0x80;//采用与操作屏蔽掉低7位delay(2); //延时}while(i!=0); //LCD忙，继续查询，否则退出循环字符LCD液晶显示和接口

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LCD液晶显示和接口

写命令操作voidlcd_w_cmd(unsignedcharcom){unsignedchari;do{//查LCD忙操作i=lcd_r_start(); //调用读状态字函数i=i&0x80;//与操作屏蔽掉低7位

delay(2);}while(i!=0); //LCD忙，继续查询，否则退出循环RW=0;delay1();RS=0; //RW=1，RS=0，写LCD命令字delay1();E=1; //E端时序delay1();

P1=com;

//将com中的命令字写入LCD数据口delay1();E=0;delay1();RW=1;delay(255);}字符LCD液晶显示和接口

写命令操作编号指令名称控制信号命令字D7D6D5D4D3D2D1D01清屏00000000012归home位000000001×3输入方式设置00000001I/DS4显示状态设置0000001DCB5光标画面滚动000001S/CR/L××6工作方式设置00001DLNF××7CGRAM地址设置0001A5A4A3A2A1A08DDRAM地址设置001A6A5A4A3A2A1A09读BF和AC01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0I/D：设置设置光标移动的方向I/D=0：递增右移；I/D=1：递减左移S：设置整体显示是否移动S=0：整体不移位，S=1：整体移位D：设置显示屏是否打开D=0：显示屏关；D=1：显示屏开C：设置光标是否显示C=0：光标不出现；C=1：光标出现B：设置光标是否闪烁B=0：光标出现闪烁；B=1：光标不闪烁S/C=0，R/L=0：光标左移S/C=0，R/L=1：光标右移S/C=1，R/L=0：字符和光标左移S/C=1，R/L=1：字符和光标右移DL=1：数据长度为8位；DL=0：使用D7~D4共4位，分两次传送N=0：单行显示；N=1：双行显示F=0:5×7点阵字体；F=1:5×10点阵字体BF=0：LCD就绪；BF=1：LCD忙字符LCD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001DLNF**—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=1:5×10、F=0:5×7例：00111000B（38H）设置数据位数8位，2行显示，5×7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000001I/DS—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LCD液晶显示和接口

写数据操作

光标位置与相应命令字

列行123456789101112131415161808182838485868788898A8B8C8D8E8F2C0C1C2C3C4C5C6C7C8C9CACBCCCDCECF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LCD液晶显示和接口

voidlcd_w_dat(unsignedchardat){unsignedchari;do{ //查忙操作i=lcd_r_start(); //调用读状态字函数i=i&0x80; //与操作屏蔽掉低7位

delay(2);}while(i!=0); //LCD忙，继续查询，否则退出循环RW=0;delay1();RS=1; //RW=1，RS=0，写LCD命令字delay1();E=1; //E端时序delay1();P1=dat; //将dat中的显示数据写入LCD数据口delay1();E=0;delay1();RW=1;delay(255);}任务14具有简单控制功能的

简易秒表设计任务要求：用单片机控制2位数码管实现00~59的简易秒表，并利用3个独立式按键实现秒表的启动、停止和复位功能。//功能：00~59简易秒表程序#include<reg51.h>unsignedcharmsec,sec; //定义msec为50ms计数变量，sec为秒变量voiddelay(unsignedchari); //延时函数参见任务1程序ex1_1.c//函数名：T0_INT//函数功能：定时器0中断函数，定时50ms到，自动执行该函数，判断是否中断20次//形式参数：无//返回值：无voidT0_INT(void)interrupt1 //定时器0中断类型号为1{TH0=0x3c; //50ms定时初值TL0=0xb0;msec++; //中断次数增1if(msec==20) //中断次数到20次吗？{msec=0; //是，1秒计时到，50ms计数单元清零sec++; //秒单元加1if(sec==60) //到60秒吗？{ sec=0; //是，秒单元清零}}}voidmain() //主函数{unsignedcharled[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //定义数字0～9字型显示码unsignedchartemp;TMOD=0x01; //定时器0工作方式1TH0=0x3c;TL0=0xb0;//50ms定时初值EA=1; //开总中断ET0=1; //开定时器0中断P3=0xff; //P3口做输入while(1){P2=0x01; //选中P2.0控制的数码管P1=led[sec%10]; //显示秒个位delay(10);P2=0x02; //选中P2.1控制的数码管P1=led[sec/10]; //显示秒十位delay(10);temp=~P3; //读入P3口引脚状态并取反temp=temp&0x2c; //屏蔽掉无关位，保留三位按键状态00x0xx00

if(temp==0x04) //按下停止键TR0=0; //停止计数 if(temp==0x08) //按下启动键TR0=1; //启动计数 if(temp==0x20) //按下复位键

{TR0=0;sec=0;msec=0;}}

}单片机与键盘接口a图和b图的按键为弹性按键，按下时，两触点闭合导通放开时，断开。拨动开关拨码开关单片机与键盘接口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；另一类是无触点开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。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非编码键盘两类。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。这里将要介绍的独立式按键和矩阵式键盘都是非编码键盘。单片机与键盘接口按键的去抖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，然后其触点才稳定下来，抖动时间一般为510ms，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。单片机与键盘接口按键的去抖

（a）检测按键（b）释放按键按键去抖流程图单片机与键盘接口独立式按键

独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，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。//功能：独立式按键程序#include"REG51.H"//函数名：delay10ms//函数功能：采用定时器1实现延时10ms//形式参数：无//返回值：无voiddelay()//定时10ms，采用定时器1，工作方式1实现{TH1=0xd8; //设置10ms定时初值TL1=0xf0; TR1=1; //启动定时器1while(!TF1); //判断10ms定时时间到TF1=0;} voidmain() //主函数{ unsignedchari;TMOD=0x10; //设置定时器1工作方式1P1=0xff; //P1口作为输入口，置全1i=0; while(1){do //循环判断是否有键按下{i=~P1; //读按键状态并取反}while(i==0);delay(); //有键按下，延时10ms去抖do{ i=~P1; //再次读按键状态并取反 }while(i==0);switch(i) //根据键值调用不同的处理函数{case0x01:key1();break; //调用按键1子函数，该函数此处省略case0x02:key2();break; //调用按键2子函数，该函数此处省略case0x04:key3();break; //调用按键3子函数，该函数此处省略case0x08:key4();break; //调用按键4子函数，该函数此处省略case0x10:key5();break; //调用按键5子函数，该函数此处省略case0x20:key6();break; //调用按键6子函数，该函数此处省略case0x40:key7();break; //调用按键7子函数，该函数此处省略

case0x80:key8();break; //调用按键8子函数，该函数此处省略default:break;}}}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。单片机与键盘接口矩阵式按键

键盘编程扫描法识别按键一般应包括以下内容：（1）判别有无键按下。（2）键盘扫描取得闭合键的行、列号。（3）用计算法或查表法得到键值。（4）判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。（5）将闭合键的键值保存，同时转去执行该闭合键的功能。分析是否有键按下先向P1口输出0xf0（高四位列选为全1，低四位行选为全0），然后读回由于P1口输出有锁存，若无键按下，从P1口读回应该仍为0xf0，低四位行选保持全0若读回值不为0xf0，即低四位行选不为全0，说明有键按下111100001分析是哪个键按下双重循环先选定一列，再逐行扫描，获得键位置码将键位置码送到LED显示第0次扫描，P1输出0xef(11101111)01111111