第7章 C51单片机人机交互的C编程

第7章C51单片机人机交互的C编程

重点与难点 本章重点是掌握键盘和数码显示、可编程键盘/显示接口芯片8279的原理、LCD显示模块的原理以及它们的编程实现。

基本要求1．键盘和数码显示的原理及C程序编程2．可编程键盘/显示接口芯片8279的原理及C程序编程

3．字符型LCD显示模块的原理及C程序编程4．点阵型LCD显示模块的原理及C程序编程

本章内容1．键盘接口技术2．LED数码显示技术3．可编程键盘/显示接口芯片8279

4．字符型LCD显示模块5．点阵型LCD显示模块

键盘接口技术7.1LED数码显示技术7.2可编程键盘/显示接口芯片82797.3字符型LCD显示模块7.4点阵型LCD显示模块7.57.1键盘接口技术 键盘是单片机应用系统最常用的输入设备，操作人员可以通过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据，实现简单的人机通信。

7.1.1独立式键盘与工作原理 键盘的结构形式有两种：独立式键盘和行列式键盘。

图7-1独立式按键与单片机的接口

7.1.2行列式键盘与工作原理 为了减少键盘与单片机接口时所占用I/O口线的数目，在键数较多时，通常都将键盘排列成行列矩阵式。

图7-24×4（16键）行列式键盘电路

图7-3两步扫描判别法

7.1.3键盘扫描的控制程序

单片机对按键的控制通常有以下三种方式。

（1）程序控制扫描方式，即利用程序连续地对键盘进行扫描；（2）定时扫描方式，即单片机定时地对键盘进行扫描；（3）中断扫描方式，即键的按下引起中断后，单片机对键盘进行扫描。

下面以图7-2所示的4×4行列式键盘为例，介绍程序控制扫描方式的工作过程和扫描子程序。程序控制扫描工作过程包括以下几项工作。

（1）查询是否有键按下；（2）查询按下键所在的行列位置；（3）对所得到的行号和列号译码得到键值；（4）键的抖动处理。7.2LED数码显示技术

7.2.1LED显示器的结构与原理

LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。

单片机系统中通常使用8段LED数码显示器，其外形及引脚如图7-4（a）所示，由图可见8段LED显示器由8个发光二极管组成。

其中，7个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用。通过不同的组合可用来显示各种数字，包括A～F在内的部分英文字母和小数点“.”等字样。

LED显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称为共阴极LED显示器。共阳极和共阴极LED显示器如图7-4（b）所示。

图7-48段LED数码显示器

7.2.2LED静态显示接口

图7-5串行扩展8位LED显示器静态驱动电路

7.2.3LED动态扫描显示接口

LED动态显示的基本做法在于分时轮流选通数码管的公共端，使得各数码管轮流导通，在选通相应LED后，即在显示字段上得到显示字形码。

这种方式不但能提高数码管的发光效率，而且由于各个数码管的字段线是并联使用的，从而大大简化了硬件线路。

动态扫描显示接口是单片机系统中应用最为广泛的一种显示方式。

图7-6动态扫描8位LED显示接口电路7.3可编程键盘/显示接口芯片8279

8279是可编程的键盘、显示接口芯片，它能自动完成键盘的扫描输入和LED扫描显示输出。键盘部分提供的扫描方式，可以和具有64个触点的键盘或传感器相连。

它能自动清除按键抖动，并实现多键同时按下的保护。显示部分按扫描方式工作，可以连接8位或16位LED显示块。

使用8279可以代替单片机完成键盘和显示器的许多接口操作，从而大大地减轻了单片机的负担，因此，8279在单片机领域中应用较为广泛。

使用其键盘接口功能，可以实现单片机与键盘、乒乓开关、钮子开关等相连；使用其显示器接口功能，可以实现单片机与发光二极管显示（LED）、液晶显示器（LCD）、一般指示灯等相连。

7.3.18279引脚和内部结构

1．8279的引脚结构

图7-78279的引脚和引线功能

2．8279内部结构

图7-88279结构框图

7.3.28279的命令字和状态字

8279有8个可编程的命令字，用来设定键盘（传感器）和LED显示器的工作方式以及实现对各种数据的读、写操作。

1．键盘/显示方式设置命令字 键盘/显示方式设置命令字格式如下所示。

2．编程时钟命令字 编程时钟命令字格式如下所示。

3．读FIFO/传感器RAM命令字 读FIFO/传感器RAM命令字格式如下所示。

4．读显示RAM命令字 读显示RAM命令字格式如下所示。

5．写显示RAM命令字 写显示RAM命令字格式如下所示。

6．显示禁止写入/消隐命令字 显示禁止写入/消隐命令字格式如下所示。

7．清除命令字 清除命令字格式如下所示。

8．结束中断/错误方式设置命令字 结束中断/错误方式设置命令字格式如下所示。

7.3.38279和C51单片机的接口

图7-9C51单片机与8279、键盘、LED显示器的接口电路7.4字符型LCD显示模块 液晶显示器以其微功耗、体积小、重量轻、超薄型等诸多其他显示器件所无法比拟的优点，广泛应用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。

7.4.1字符型LCD的结构和引脚 字符型LCD是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器，它主要包括DDRAM、CGROM、CGRAM等。

7.4.2显示板控制器的指令系统

7.4.3LCD显示板与单片机的接口和编程

图7-10C51单片机与字符型LCD显示板的接口7.5点阵型LCD显示模块 本节以内藏HD61830控制器的液晶模块MGLS-240128为例，来说明点阵型LCD显示模块的应用。

7.5.1HD61830的特点和引脚

1．HD61830的特点

（1）HD61830是点阵式液晶图像显示控制器，可与M6800系列相适配的MPU直接接口。

（2）具有专用指令集，可完成文本显示或图形显示的功能设置，以及实现画面卷动、光标、闪烁、位操作等功能。

（3）HD61830可管理64KB显示RAM，其中图形方式为64KB；字符方式为4KB。

（4）内部字符发生器CGROM共有192种字符，其中5×7字体160种；5×11字体有32种。HD61830还可以外接字符发生器，使字符量达到256种。

（5）HD61830可以静态方式显示，能以最大为1/128占空比的动态方式显示。

2．HD61830的受控引脚

图7-11HD61830与MPU的时序图

7.5.2HD61830指令集

HD61830的指令结构是一致的，一条指令由一个字节的指令代码与一个字节的指令参数组成。

1．方式控制指令，代码为00H

向指令寄存器写入00H后紧接着向数据存储器写入参数，即可定义显示方式。方式控制参数格式如下所示：

2．字体设置指令，代码为01H

该指令设置文本方式下字符的点阵大小，指令参数格式如下所示：

3．显示域设置，指令代码为02H

该指令参数格式如下所示：

4．帧设置，指令代码为03H

该指令参数格式如下所示：

5．光标位置设置，指令代码为04H

文本方式下光标为一行点阵显示，该指令用来指明该行点阵在字符体中的第几行，指令参数格式如下所示：

6．SADL设置，指令代码为08H。

7．SADH设置，指令代码为09H。

8．CACL设置，指令代码为0AH。9．CACH设置，指令代码为0BH10．数据写指令，代码为0CH11．数据读，指令代码为0DH12．位清零，指令代码为0EH。

13．位置1，指令代码为0FH。