项目5 电子广告牌的设计与制作

单片机系统设计及应用任务5电子广告牌的设计与制作目录

知识链接任务实施二、LED点阵显示器一、任务分析二、安装与调试

一、单片机键盘接口技术

三、LCD液晶显示器目录

知识链接任务实施二、LED点阵显示器一、任务分析二、安装与调试

三、LCD液晶显示器一、单片机键盘接口技术1、键盘工作原理及消抖通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态：未按下，输出高电平；按下，输出低电平。可以通过检测输出线上电平的高/低来判断键位有无按下。1、键盘工作原理及消抖前沿抖动后沿抖动01前沿抖动：按下按键时产生的抖动。02后沿抖动：松开按键时产生的抖动。1、键盘工作原理及消抖如何消抖？01硬件消抖02软件消抖1、键盘工作原理及消抖硬件消抖：通过在按键输出电路上加上一定的硬件线路来消除抖动，一般采用R－S触发器或单稳态电路。如图所示，经过图中的R－S触发器消除抖动后，输出端的信号就变为标准的矩形波了。适用于三端开关。图6.2硬件消抖电路

硬件消抖1、键盘工作原理及消抖利用延时来跳过抖动过程，当判断有键按下时，先执行一段大于10ms的延时程序后再去判断按下的键位是哪一个，从而消除前沿抖动的影响。对于后沿抖动，只需要在接收一个键位后，经过一定时间再去检测有无按键，这样就自然跳过后沿抖动时间而消除后沿抖动了。

软件消抖2、独立式键盘及其接口独立式键盘：最简单的键盘结构形式，每个按键的电路都是独立的，每个按键占用一根I/O线，01优点:相互之间没有影响，按键识别（编程）简单。02缺点：占用较多口线，适合8键以下使用。图6.3按键与8051接口电路3、矩阵式键盘及其接口

矩阵式键盘

又叫行列式键盘。用I/O接口线组成行、列结构，键位设置在行、列的交点上。比一个键位用一根I/O接口线的独立式键盘少了一半的I/O接口线。而且键位越多，效果就越明显。适用于按键数目较多的情况。图6.4矩阵键盘及其接口4、键盘的工作方式01随机扫描工作方式CPU完成某特定任务后，即执行键盘扫描程序，以确定键盘有无按键输入，然后根据按键功能转去执行相应的操作。在执行键盘按键规定的功能中不理睬键盘输入。03中断扫描方式为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。02定时扫描方式每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。5、4×4键盘应用实例在单片机P1口接一个4×4的矩阵键盘，P0口接一静态显示数码管。要求按键按下后，在数码管上显示对应键值。（0~9、A~F）例6.1确定行号，确定列号，计算键值5、4×4键盘应用实例5、4×4键盘应用实例C源程序#include<reg51.h>#defineuchar unsignedchar#defineuint unsignedint//0~F的共阳数码管段码,最后一个是黑屏constucharSEG_CODE[]={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0xFF};//当前按键序号,该矩阵中序号范围为0-15,0xFF表示无按键ucharkeyNo=0xff;//-----------------------------------------------------------------//延时函数//-----------------------------------------------------------------voiddelay_ms(uintx){ uchart; while(x--) for(t=0;t<120;t++);}C源程序voidKeys_Scan()//键盘矩阵扫描子程序{ P1=0x0f; delay_ms(1); if(P1==0x0f) //无按键按下，提前返回 { keyNo=0xff; return; } switch(P1) //判断按键所在列 { case0x0E: keyNo=0; break; case0x0D: keyNo=1; break; case0x0B: keyNo=2; break; case0x07: keyNo=3; break; default: keyNo=0xff; return; } P1=0xf0; delay_ms(1); switch(P1) //判断按键所在行，计算键值 { case0xE0: keyNo+=0; break; case0xD0: keyNo+=4; break; case0xB0: keyNo+=8; break; case0x70: keyNo+=12; break; default: keyNo=0xff; return; }}C源程序voidmain(){ P0=0xff; while(1) { Keys_Scan(); //按键扫描 if(keyNo==0xff) //无按键 { delay_ms(10); continue; } P0=SEG_CODE[keyNo]; //显示键值 while(Keys_Scan(),keyNo!=0xff); //等待按键释放 }}目录

知识链接任务实施

一、单片机键盘接口技术一、任务分析二、安装与调试

三、LCD液晶显示器二、LED点阵显示器1、LED点阵显示器结构

LED点阵：亦称LED点阵或LED矩阵板。以发光二极管为像素，按照行与列的顺序排列起来，用集成工艺制成的显示器件。01特点:亮度高且均匀，高可靠性，接线简单，拼装方便等优点。02用途：屏幕LED智能显示屏、智能仪器等设备。单块使用时，既可代替数码管显示数字，也可显示各种中西文字及符号。1、LED点阵显示器结构12345678

1615141312111091、LED点阵显示器结构行线列线R1R2R3R4R5R6R7R8

C1C2C3C4C5C6C7C813341061115169141281725

R5R7C2C3R8C5R6R4

C8C5R2C1R3C6C4R18×8点阵——行共阳1、LED点阵显示器结构行线列线R1R2R3R4R5R6R7R8

C1C2C3C4C5C6C7C813341061115169141281725

R5R7C2C3R8C5R6R4

C8C5R2C1R3C6C4R18×8点阵——行共阴2、LED点阵显示器显示方式动态显示：在实际应用中一般采用动态显示方式，动态显示采用扫描的方式工作，从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，同时又向各列送出表示图形或文字信息的列数据信号，反复循环以上操作，就可显示各种图形或文字信息。静态显示：原理简单、控制方便，但硬件接线复杂。点阵式LED汉字广告屏绝大部分是采用动态扫描显示方式，将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。2、LED点阵显示器显示方式在单片机P0口和P3口分别接一行共阴8×8点阵的行线与列线，试编程用动态扫描的方法使点阵上显示一个静止的箭头。例7.12、LED点阵显示器显示方式8×8点阵模块动态扫描显示——原理图2、LED点阵显示器显示方式8×8点阵模块动态扫描显示——列扫描（行共阴）E7C3A5E7E7E7E7FF2、LED点阵显示器显示方式8×8点阵模块动态扫描显示——行扫描（行共阴）0004027F7F020400C源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineCol P3 //列线

#defineRow P0 //行线ucharcodeDis_Data[]={0x18,0x3C,0x5A,0x18,0x18,0x18,0x18,0x00};//箭头ucharcodeDis_In[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};voidDelayMs(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); }}C源程序voidmain(){ uchari; while(1) { for(i=0;i<8;i++) { Col=Dis_In[i]; //列扫描 Row=~Dis_Data[i]; //送行数据 DelayMs(1); } }}2、LED点阵显示器显示方式在单片机P0口和P3口分别接一行共阴8×8点阵的行线与列线，试编程用动态扫描的方法使点阵上显示向左移动的箭头。例7.22、LED点阵显示器显示方式0123456745670123123456705670123423456701670123453456701270123456Dis_Data[]={0x18,0x3C,0x5A,0x18,0x18,0x18,0x18,0x00};C源程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineCol P3 //列线#defineRow P0 //行线#defineN 8ucharcodeDis_Data[]={0x18,0x3C,0x5A,0x18,0x18,0x18,0x18,0x00};//箭头ucharcodeDis_In[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};voidDelayMs(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<50;i++); }}C源程序voidmain(){ uchari,j,k; while(1) { for(k=0;k<N;k++) { for(j=0;j<50;j++) { for(i=0;i<8;i++) { Col=Dis_In[i]; Row=~Dis_Data[(k+i)%N]; DelayMs(1); } } } }}显示一帧图形一帧图形持续若干时间控制图形移动，显示不同的帧2、LED点阵显示器显示方式16×16点阵如何实现动态扫描显示？12345678

9ABCDEFG123456789ABCEFG2、LED点阵显示器显示方式2、LED点阵显示器显示方式16×16点阵占用的口线太多怎么办？利用串口通信和译码器，减少口线数量！小提示目录

知识链接任务实施

三、LCD液晶显示器一、任务分析二、安装与调试二、LED点阵显示器

一、单片机键盘接口技术1、LCD液晶显示器简介

（1）概念结构：在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。

LCD：液晶显示器，LiquidCrystalDisplay的简称。1、LCD液晶显示器简介1、LCD液晶显示器简介

（2）特点功耗低体积小重量轻1、LCD液晶显示器简介

（3）分类段式字符式内部含有字库，字符、汉字的显示依赖字库实现。点阵式内部没有字库，所有显示数据依赖用户自己写入。按显示方式1、LCD液晶显示器简介

（3）分类黑白显示多灰度显示彩色显示按颜色1、LCD液晶显示器简介2、1602字符型LCD简介字符型液晶显示模块:一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。2、1602字符型LCD简介

（1）1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。显示容量：16×2个字符芯片工作电压：4.5~5.5V工作电流：2.0mA模块最佳工作电压：5.0V字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm

主要技术参数2、1602字符型LCD简介

引脚功能说明1602LCD采用标准14脚（无背光）或16脚（带背光）接口。2、1602字符型LCD简介编号符号引脚编号符号引脚1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表6.21602LCD引脚说明表2、1602字符型LCD简介第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。2、1602字符型LCD简介

（2）1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令。序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表6.3控制命令表2、1602字符型LCD简介读状态RS=L，R/W=H，E=H输出D0~D7=状态字写指令RS=L，R/W=L，D0~D7=指令码，E=高脉冲输入无读数据RS=H，R/W=H，E=H输出D0~D7=数据写数据RS=H，R/W=L，D0~D7=数据，E=高脉冲输入无表6.4基本操作时序表2、1602字符型LCD简介表6.5读操作时序2、1602字符型LCD简介表6.6写操作时序2、1602字符型LCD简介

（3）1602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。表6.10LCD1602内部显示地址2、1602字符型LCD简介1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如教材P133图6.11所示.包括：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。常用符号、数字、字母：ASCII码。例如：大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。2、1602字符型LCD简介（4）1602LCD的一般初始化（复位）过程延时15mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）初始化开始，不检测忙信号写指令38H(00111000B)：显示模式设置写指令08H(00001000B)：显示关闭

写指令01H(00000001B)：显示清屏写指令06H(00000110B)：显示光标移动设置写指令0CH(00001100B)：显示开及光标设置以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号3、LCD1602与单片机接口电路1602子程序//------------------------------------------------------//忙检查//------------------------------------------------------ucharLCD_Busy_Check(){ ucharLCD_Status; RS=0; RW=1; EN=1; Delay(1); LCD_Status=DP; EN=0; returnLCD_Status;}1602子程序//------------------------------------------------------//写命令函数//------------------------------------------------------voidLCD_Write_Cmd(ucharcmd){ while((LCD_Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待

RS=0; //选择命令寄存器

RW=0; //写

EN=0; DP=cmd; EN=1; Delay(1); EN=0;}1602子程序//------------------------------------------------------//写数据函数//------------------------------------------------------voidLCD_Write_Data(uchardat){ while((LCD_Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待

RS=1; EN=0; RW=0; DP=dat; EN=1; Delay(1); EN=0;}1602子程序//LCD初始化函数voidLCD_Init(void){ LCD_Write_Cmd(0x38); //三次显示模式设置，不检测忙信号

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x38); Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x38); Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x38); //显示模式设置，开始要求检测忙信号：8位、2行、5X7点阵

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x01); //清屏

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x06); //字符进入模式:屏幕不动，字符后移

Delay(5); LCD_Write_Cmd(0x0C); //显示开，光标关

Delay(5);}1602子程序//显示一行字符串函数//x:显示起始列号,0~15//y:显示起始行号,0:第一行,1:第二行//*str：字符串指针voidLCD_Display_String(ucharx,uchary,uchar*str) { uchari=0; //设置显示起始位置

if(y==0) LCD_Write_Cmd(0x80|x); if(y==1) LCD_Write_Cmd(0xC0|x); //显示字符串

for(i=0;i<16;i++) { LCD_Write_Data(str[i]); Delay(1); }}1602子程序调用示例#defineDPP0 //LCD数据I/O口sbitRS=P2^0; //LCD寄存器选择sbitRW=P2^1; //LCD读/写控制sbitEN=P2^2; //LCD使能端ucharLCD_Buf1[16]={"DATE2014-09-25"};ucharLCD_Buf2[16]={"TIME00:00:00"};voidmain(){ LCD_Init(); //液晶显示器初始化

while(1) { LCD_Display_String(0,0,LCD_Buf1); LCD_Display_String(0,1,LCD_Buf2); }}160