第八章-显示键盘接口

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）