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文档简介
第八章MCS-51与LED显示器和键盘的接口
一、MCS-51与LED显示器接口
常见的显示器有CRT显示器、LED显示器、LCD显示器
等。而LED显示器是单片机应用产品中最常用的廉价的
输出设备,其可靠性很高。
1、显示器的结构
常用的显示器结构如图所示:
A、共阳极显示器
B、共阴极显示器
2、显示器的工作方式:
A、静态显示方式所谓静态显示,是指显示器显示一字符时,相应的发光二极管恒定地导通或截止。这种显示方式的每一个数码显示器,需要一个8位输出口控制。所以硬件较多,但字符较亮。
a、采用8位锁存器74LS273作为静态显示器接口
(1)接口电路:
b、采用移位寄存器74LS164作为静态显示器接口
(1)、使用串口TXD、RXD与74LS164连接
接口电路:
显示程序:
显示子程序:
MCS-51串行口工作于方式0输出
显示段码:F9H显‘1’
DIR:MOVR7,#08H
MOVR0,#5FH
DL0:MOVA,@R0
ADDA,#0BH
MOVCA,@A+PC
MOVSBUF,A2 DL1:JNBT1,DL13
CLRT12
DECR01
DJNZR7,DL02
RET1
TAB:DBC0H,F9H,A4H,B0H,99H
D7D6D5D4D3D2D1D0Dpgfedcba1100000011111001
…….
(2)、使用P口线与74LS164连接接口电路:显示程序(作为练习)
B、动态显示方式
所谓动态显示是指一位一位地轮流点亮各位显示
器。对于每一位显示器来说,每隔一段时间点亮一次,
通常点亮时间为1mS左右,相隔时间为20mS
a、6位共阴显示器和8255的接口电路:
设8255的CS接P2.7
b、显示程序的设计思路:(1)8255的端口地址与初始化:
8255的I/O端口地址为:7F00H-7F03H8255的控制字为:80H
注:A口作为位数据口,其输出只能有一位为高。(2)显示缓冲区:设显示缓冲区为40H-45H,它用来存放显示数据。
(3)字形表:
TABDB3FH,06H,5BH,…
c、显示子程序
显示子程序流程图:
c、显示子程序:
DIR:MOVR0,#40HRLA
MOVR3,#01HMOVR3,A
MOVA,R3SJMPL0
L0:MOVDPTR,#7F00HL1:RET
MOVX@DPTR,ATABDB3FH,06H…
INCDPTR
MOVA,@R0
ADDA,#0DHDY1:MOVR7,#02H
MOVCA,@A+PCL2:MOVR6,#FFH
DIR1:MOVX@DPTR,AL3:DJNZR6,L3
ACALLDY1DJNZR7,L2
INCR0RET
MOVA,R3
JBACC.5,L1
d、时钟显示将30H(时)31H(分)32H(秒)单元中的时钟数据显示出来。显示格式为:χχ.χχ.χχ
时分秒
将时钟数据(30H-32H)送显示缓冲区(40H-45H)
ST:MOVR0,#40HAHX:MOVR2,A
MOVA,30HSWAPA
ACALLAHXANLA,#0FH
INCR0MOV@R0,A
MOVA,31HINCR0
ACALLAHXMOVA,R2
INCR0ANLA,#0FH
MOVA,32HMOV@R0,A
ACALLAHXRET
RET
注:小数点显示二、键盘接口
键盘是由若干个按键组成的开关矩阵,它是单
片机最简单的输入设备,操作员可以通过键盘输入
数据或命令,实现人机通信。
1、键盘工作原理及键盘扫描程序设计思路:
一个4X4的键盘结构如图所示:
A、按键与否的判别
我们使所有行为低自列线读入数据,若列线中有一
位为低,则可判为有键按下,否则全为高为无键按下。
B、按键的识别
由于矩阵网络上每一个键都可以由它所在的行与列
来定位。所以,我们可使第0行至第3行逐行为低,通过
读入列数据来识别是何键按下。
例如:当使行2为低,读入列值时,其列1值为低,
则可判是键5按下。
C、键抖动及消除
键按下和释放时存在着机械抖动,其对应的列线电
压波形如图示,通常抖动时间为5-10mS。
为了保证CPU对键的闭合只作一次处理,必须消除抖动,通常增加一个10ms-20ms左右的延时程序,在键稳定
闭合时才去读取按值键。
D、键释放处理通常采用等待键释放后,再去进行键处理,但这种方法实时性差。较好的方法是建立一个按键标志,该标
志在键释放后置0,键处理后置1。在进行键处理时,只有按键标志为0时,才去进行键处理。
E、由键值求键号由于所得到的键值是一个不规则数,为了得到一个规则数(即键号),应当将键值作成一个键值表,编一
个由项值求项号的查表程序,处于表首址的键值所对应的键号为00H。
2、键盘接口电路
3、键盘扫描程序:
各按键对应的键值与键号如下:键盘进行扫描管理的流程:
具体程序如下:
ST:MOVDPTR,#7F00HLK0:CLR00H MOVA,#00HLK1:MOVA,#FFH MOVX@DPTR,ARET INCDPTR
INCDPTR
MOVXA,@DPTR
CPLA
ANLA,#0FH
JNZLK2
LK2:ACALLDIR
ACALLDIR
MOVR2,#08H
MOVR3,#FEH
LK3:MOVDPTR,#7F00H
MOVA,R3
MOVX@DPTR,A
RLA
MOVR3,AINCDPTR
INCDPTR
MOVXA,@DPTR
CPLA ANLA,#0FHJNZLK4DJNZR2,LK3
SJMPLK0LK4:SWAPA
ORLA,R2
MOVB,A
JB00H,LK1
MOVDPTR,#TAB
MOVR3,#1FH
LK5:MOVA,R3
MOVCA,@A+DPTR
CJNEA,B,LK7LK6:SETB00H
MOVA,R3
RET
LK7:DJNZR3,LK5
SJMPLK6 TAB:DB88H,48H,47H,…三、7279可编程数码管/键盘串行接口
HD7279A是一片数码管/键盘串行接口芯片,其主要特性如下:
串行接口,无需外围元件可直接驱动LED。
各位具有独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性。
具有(循环)左移/(循环)右移指令。
具有段寻址指令,方便控制独立LED。
具有64键键盘控制器,内含去抖动电路。
1、引脚说明:
CS:片选CLK:时钟输入端
DATA:串行数据入/出端CLK0:振荡输出端
KEY:按键有效输出端RES:复位端
SG-SA:段g—段a驱动输出DP:小数点驱动输出
DIG0-7:数位0-7驱动输出RC:RC振荡器连接端
7279芯片与数码管、键盘的接口电路如图所示:
2、控制指令
HD7279A的控制指令分为二大类——纯指令和带
有数据的指令。
主要控制指令如下:
A、纯指令
a、复位(清除)指令A4HD7D6D5D4D3D2D1D010100100
当HD7279A收到该指令后,将所有的显示清除,所有设置的字符消隐、闪烁等属性也被一起清除。执行该指令后,芯片所处的状态与系统上电后所处的状态一样。
b、左移指令A1HD7D6D5D4D3D2D1D0101000014252LP39
例如,原显示为:
其中第2位‘3’和第4位‘L’为闪烁显示,执行了左移指令后,显示变为:252LP39第2位‘9’和第4位‘P’为闪烁显示。
c、右移指令A0H
D7D6D5D4D3D2D1D010100000
与左移指令类似,但所做移动为自左向右(从第8位向第1位)移动,移动后,最左边一位为空。
B、带有数据的指令
a、下载数据且按方式0译码D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010000a2a1a0DPXXXd3d2d1d0
命令由二字节组成,前半部分为指令,其中a2,a1,
a0为位地址。d0-d3为数据,收到此指令时,按以下规
则进行译码。
0000:显01001:显9
1010:显-1111:显空白
小数点的显示由DP位控制:
DP=1时,小数点显示, DP=0时,小数点不显示。
b、下载数据且按方式1译码D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D011001a2a1a0DPXXXd3d2d1d0
此指令与上一条指令其本相同,所不同的是译码式,该指令的译码为按d0—d3值对应的是0—9,A~F。c、下载数据但不译码
D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010010a2a1a0DPABCDEFG
其中,a2,a1,a0为位地址,A-G和DP为显示数
据,分别对应7段LED数码管的各段。当相应的数据位
为‘1’时,该段点亮,否则不亮。此指令灵活,通过造
字形表,可以显示用户所需的字符。d、闪烁控制88H
D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D010001000d8d7d6d5d4d3d2d1此命令控制各个数码管的闪烁属性,d1—d8分别对应数码管1-8。0=闪烁,1=不闪烁。开机后,缺省的状态为各位均不闪烁。
e、读键盘数据指令15H
D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D000010101d7d6d5d4d3d2d1d0
该指令从HD7279A读出当前的按键代码。前一个字节15H为指令代码,而后一个字节d0-d7则HD7279A返回的按键代码,其范围是00H-3FH(无键按下时为FFH)。
(1)、当HD7279A检测到有效的按键时,KEY引脚从高电平变为低电平,并一直保持到按键结束。在此期间,如果HD7279A接收到‘读键盘数据指令’,则输出当前按键的键盘代码;
(2)、如果在收到‘读键盘指令’时没有有效按键,HD7279A将输出FFH。
3、串行接口的时序图。
A、HD7279A的指令结构类型:
a、不带数据的纯指令,指令的宽度为8个BIT。即微处
理器需发送8个CLK脉冲。
b、带有数据的指令,宽度为16个BIT,即微处理器需
发送16个CLK脉冲。
c、读取键盘数据指令,宽度为16个BIT,前8个为微处
理器发送到HD7279A的指令,后8个BIT为HD7279A返
回的键盘代码。执行此指令时,HD7279A的DATA端在
第9个CLK脉冲的上升沿变为输出状态,并与第16个
脉冲的下降沿恢复为输入状态,等待接收下一个指
令。
B、串行接口的时序图:
a、纯指令
T1=50us;T2=8us;T3=8us
b、带数据指令
T4=25usc、读键盘指令T5=25us;T6=8us;T7=8us
4、HD7279A应用举例
A、硬件电路:
注意:
(1).HD7279A应连接共阴式数码管。
(2).应用中,无需用到的键盘和数码管可以不连接。
(3).应用中,串入DP及SA-SG连接的8只电阻为200欧。
(4).应用中,8只下拉电阻和8只键盘连接位选线DIG0 -DIG7的电阻,应遵从一定的比例 关系,典型值为10倍,
下拉电阻的取值范围是10K—100K
位选电阻的取值范围是1K—10K
(5).HD7279A需要一外接的RC振荡电路以供系统工 作,其典型值分别为R=1.5KΩ,C=15pF。
B、软件编程
(设F晶=6MHZ)
a、发送一字节子程序:(发送数存于A中)
STFS:MOVR7,#08H设:P1.0CS
L1:RLCAP1.1CLK
MOVP1.2,CP1.2DATA
SETBP1.1P1.3KEY
MOVR6,#02H
L2:DJNZR6,L2
CLRP1.1
MOVR6,#02H
L3:DJNZR6,L3
DJNZR7,L1
RET
b、接收一字节子程序:(接收字符存于A中)
STJS:MOVR7,#08H
L1:SETBP1.1
SETBP1.2
MOVR6,#02H
L2:DJNZR6,L2
MOVC,P1.2
RLCA
CLRP1.1
MOVR6,#01H
L3:DJNZR6,L3
DJNZR7,L1
RET
c、显示程序:采用下载数据但不译码方式,其字形表 由用户根据需要和硬件连线来确定,指 令码为90H~97H.显缓区为40H~47H。
DTR:MOVR5,#08HMOVCA,@A+PC
MOVR0,#40HACALLSTFS
MOVR1,#97HMOVR6,#02H
L1:CLRP1.0L4:DJNZR6,L4
MOVR6,#0CHSETBP1.0
L2:DJNZR6,L2INCR0 MOVA,R1DECR1
ACALLSTFSDJNZR5,L1
MOVR6,#04HRETL3:DJNZR6,L3TABDB7EH,30H,6DH…MOVA,@R0ADDA,#0DH
d、读键值子程序:所读的键值保存在A中,其值与按键 在键盘中位置及硬件连线有关。
KEY1:CLRP1.0
MOVR6,#0CH
L1:DJNZR6,L1
MOVA,#15H
ACALLSTFS MOVR6,#06H
L2:DJNZR6,L2
ACALLSTJS
SETBP1.0 RET
e、读键值三种方式:
(1)中断方式:将KEY连到INT引脚上,在中断程序中, 用KEY1子程序读取键值。
(2)查询方式:软件查询KEY脚电平,当为低电平时读取值。采用这种方式要求主循环程序时间应小于100ms,为保证按一次键只得到一个键值,在软件中应建立一个标志。
设00H为标志位.A保存按键值,当A=FFH时,表示无键按下.
KEY:SETBP1.3SETB00H
MOVC,P1.3RET
JCL2L2:CLR00H
JB00H,L1L1:MOVA,#FFH
LCALLKEY1RET
(3)直读方式:
在主程序循环中,安排一个读键值子程序。当读到的值为FFH为无键按下,当读到的值不为FFH时,表示有键按下,其值为键值。采用这种方式要求主循环程序应小于100ms,为了解决在按一次键时可读到多个同样的值的问题,在软件中应建立一个标志。设00H为标志位.
A保存按键值,当A=FFH时,表示无键按下.
KEY:ACALLKEY1ACALLKEY2
CJNEA,#0FFH,L1RET
CLR00HL2:MOVA,#FFH
RETRET
L1:JB00H,L2
SETB00H
f、求键号(设按键值存A,求得键号也存A)
KEY2:MOVB,AMOVR2,#00H
MOVR7,#0FH(16个键)
L1:MOVA,R2
ADDA,#0AH
MOVCA,@A+PC
CJNEA,B,L2
SJMPL3
L2:INCR2
DJNZR7,L1
L3:MOVA,R2
RET
TAB:DBXXH,XXH,┈(键值表)
g、7279初始化(复位)
ST:CLRP1.0 MOVR6,#0CH L0:DJNZR6,L0 MOVA,#A4H ACALLSTFS MOVR6,#02H L1:DJNZR6,L1 SETBP1.0 RET
五、单片机应用系统的软件设计
通常单片机应用系统的系统软件由主程序、定时中
断服务程序和若干个子程序构成。根据系统各操作的
性质,指定哪些操作由中断服务程序完成,哪些操作
由主程序完成。通常主程序完成显示及键盘处理,实现人机对话功
能。其实时时钟、现场参数采样、控制输出等则由定
时中断完成。下面以实时时钟为例,介绍单片机应用系统的软件
设计流程。
1、实时时钟技术要求:
A、实时显示时钟。
B、实时校时。
2、软件设计的有关参数
A、键盘及显示安排数字键:0-9个命令键:校时(0AH)
、确认(0BH)
数码管:6个显示方式:XX.XX.XX
B、内存单元及P1口安排:标志位:00H键标志P1口:P1.0CS01H校时标志 P1.1CLK02H半秒标志P1.2DATA
显缓区:40H---47H(7279)
显示指针:22H
时钟:30H(时) 31H(分)
32H(秒)
33H(100ms) 34H(100ms)
堆栈区:68H-7FH3、软件框图
键扫入口:0000H初始化显示处理、显示有键按下否键数-【显针】修改显针显针限值保存校时值置0校时标志键处理
A、主程序校时否数键YNNY确认初始化设置栈底(SP)定时器初始化开中断置“0”工作单元及标志校时建立校时标志建立显针
B、中断服务程序:入口:000BH保护现场(A、B、DPH、DPL、PSW等)选另一工作寄存器区重新置定时初值中断次数计数,建立时间标志(控制显示更新等)时钟计时恢复现场中断返回
4、实时时钟软件清单
A、主程序:
a、MAIN_1:
ORG0000HLJMPMAIN_1
MAIN_1:MOVSP,#67HM_0:CLRA
MOVTMOD,#01HMOV@R0,A
MOVTL0,#C0HINCR0
MOVTH0,#3BHDJNZR7,M_0
MOVIE,#82HACALLINT_7279
SETBTR0AJMPMAIN_2MOVR7,#30H
MOVR0,#20H
b、
MAIN_2:
MAIN_2:ACALLDIR_0M_4:CJNEA,#0BH,M_5ACALLDIRACALLMKEY_2ACALLKEYM_5:SJMPMAIN_2CJNEA,#FFH,M_1SJMPMAIN_2M_1:CJNEA,#0AH,M_2M_2:JNCM_3ACALLSKEYSJMPMAIN_2M_3:CJNEA,#0AH,M_4ACALLMKEY_1SJMPMAIN_2
c、DIR_0:(显示处理)
DIR_0:JB01H,D_1A_R0:MOVR2,A JNB02H,D_1 SWAPA CLR02H ANLA,#0FH MOVR0,#40H MOV@R0,A MOVA,30H INCR0 ACALLA_R0MOVA,R2 MOVA,31HANLA,#0FH ACALLA_R0 MOV@R0,A MOVA,32H INCR0 ACALLA_R0 RET MOV41H,#10H MOV43H,#10H D_1:RET
d、SKEY:(数键处理)
(1)方法1
SKEY:JNB01H,S_2MOVR0,22HMOV@R0,AINC22HMOVA,22HCJNEA,#46H,S_1S_1:JCS_2MOV22H,#40HS_2:RET
(2)方法2SKEY:JNB01H,S_2MOVR2,A MOVR7,#05H MOVR0,#41H S_1:MOVA,@R0 ANLA,#0FH DECR0 MOV@R0,A INCR0 INCR0 DJNZR7,S_1 MOV45H,R2 ORL41H,#10H ORL41H,#10H S_2:RETE、MKEY_1:(校时键处理)
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